Организация сети наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах регламентируются требованиями ГОСТ 17. 2. З. 01— 86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» . Наблюдения за загрязнением атмосферы осуществляют на специальных постах. Постом называется выбранная точка местности, на которой размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами.
пост стационарный маршрутный передвижной
Стационарный пост Передвижной пост
Правила размещения постов Стационарный и маршрутный посты размещают на местах, выбранных на основе предварительного исследования загрязненной воздушной среды города промышленными и бытовыми выбросами, выбросами автотранспорта и условий рассеивания. Эти посты размещают в центральной части населенного пункта, жилых районах с различным типом застройки, зонах отдыха, на территориях, примыкающих к магистралям интенсивного движения транспорта. Места отбора проб при передвижных (подфакельных) наблюдениях выбирают на разных расстояниях от конкретного источника выброса с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере.
Число постов и их размещение определяют с учетом численности населения, площади населенного пункта и рельефа местности, развития промышленности и сети магистралей, рассредоточенности мест отдыха и курортных зон. Число стационарных постов устанавливают следующим образом (не менее): 1 пост — до 50 тыс. жителей, 2 поста — 100 тыс. жителей, 2— 3 поста — 100— 200 жителей, 3— 5 постов — 200— 500 тыс. жителей, 5— 10 постов — более 500 тыс. жителей, 10— 20 постов (стационарных и маршрутных) — более 1 млн. жителей. В населенных пунктах устанавливают один стационарный или маршрутный пост через каждые 0, 5— 5 км с учетом сложности рельефа и наличия источников загрязнения.
Программа наблюдений полная неполная сокращенная суточная
Полная программа предназначена для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения выполняют ежедневно не менее четырех раз с обязательным отбором в 1, 7, 13, 19 ч по местному времени. Допускается проводить наблюдения по скользящему графику: в 7, 10, 13 ч — во вторник, четверг, субботу; в 16, 19, 22 ч — в понедельник, среду, пятницу. По неполной программе наблюдения проводят ежедневно 3 раза - в 7, 13, 19 ч по местному времени. Получают информацию о разовых концентрациях. По сокращенной программе наблюдения проводят ежедневно 2 раза в 7 и 13 ч по местному времени. Проводятся в местах, где среднемесячные концентрации ниже 1/20 разовой ПДК. Получают информацию о разовых концентрациях Суточная программа предназначена для получения информации о среднесуточной концентрации. Наблюдения по этой программе проводят путем непрерывного суточного отбора проб (в 1, 7, 13, 19 ч).
Выбор места контроля загрязнения и его источника При подфакельных наблюдениях выбирают на разных расстояниях от источника загрязнения с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Отбор проб производят последовательно по направлению ветра на расстояниях 0, 2— 0, 5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15 и 20 км от стационарного источника выброса, а также с наветренной стороны источника на высоте 1, 5 м от поверхности земли. Количество проб - не менее 25. В зоне максимального загрязнения (например, в факеле выброса) отбирают не менее 60 проб воздуха на высоте 1, 5 м от поверхности земли. В рабочей зоне пробы воздуха отбирают в местах постоянного или максимально длительного пребывания людей. Часто учитывают свойства веществ и класс опасности, устанавливая следующую периодичность отбора и анализа проб: - для первого класса — не реже одного раза в 10 дней; - для второго класса — не реже чем ежемесячно; - для третьего и четвертого классов — не реже одного раза в квартал.
Правильно отобрать пробу — значит получить пробу представительную, репрезентативную. Представительная проба статистически правильно отражает состояние объекта анализа и его количественный и качественный состав в данное время в данном месте, содержит достаточное количество вещества для анализа, обеспечивает условия сохранности вещественного состава среды в течение всего времени до получения результата анализа.
Представительная проба Без концентрирования простая С концентрированием смешанная средневзвешенная Среднепропорциональная
Методы отбора проб воздуха В жидкие среды На твердые сорбенты селикагели Активированные угли Пористые полимеры Криогенное концентрирование Отбор проб в контейнеры Концентрирование на фильтрах
Отбор проб в жидкие среды Анализируемые вещества растворяются или вступают в химическое взаимодействие с поглотительной средой (хемосорбция), которая обеспечивает полноту поглощения за счет образования нелетучих соединений. При этом упрощается подготовка пробы к анализу, который обычно проводят в жидкой фазе. Отбор проб в растворы осуществляют аспирацией исследуемого воздуха через поглотительный сосуд с какимлибо растворителем (органические растворители, кислоты, спирты, вода, смешанные растворы). Скорость пропускания воздуха может меняться в широких пределах — от 0, 1 до 100 л/мин.
Наибольшее распространение получили абсорберы со стеклянными пористыми пластинками, поглотительные сосуды Рыхтера, Зайцева, Яворовского. Наиболее важная характеристика абсорберов – площадь поверхности контакта. В поглотителях с пористой пластинкой поверхность соприкосновения фаз наибольшая за счет уменьшения пузырьков воздуха при прохождении его через пористый фильтр, вследствие чего увеличивается поверхность контакта воздуха с раствором, а скорость аспирации может быть повышена до 3 л/мин. В поглотительных сосудах Зайцева увеличение поверхности контакта достигается за счет увеличения длины пути прохождения пузырьков воздуха через раствор (высота столба растворителя составляет около 10 см). Однако предельная скорость аспирации не превышает 0, 5— 0, 6 л/мин. В поглотительных сосудах Рыхтера используют эффект эжекции, скорость аспирации воздуха может достигать 100 л/мин.
Поглотительные приборы (абсорберы) из стекла для пробоотбора загрязнений воздуха, выпускаемые в России : А — поглотитель с пористой пластинкой; Б — поглотительный сосуд Зайцева; В — поглотительные сосуды Рыхтера.
Более эффективным является поглощение, основанное на химических реакциях исследуемых веществ с поглотительной жидкостью. Например, для поглощения аммиака и аминов применяют разбавленную серную кислоту, для поглощения фенола раствор щелочи. Проверка эффективности работы поглотительного сосуда Пробу воздуха с известным содержанием вредного вещества пропускают через поглотительный сосуд и присоединенные к нему 1 или 2 абсорбера, затем поглотительные растворы из каждого сосуда анализируют. «Проскок» вредных веществ К (в %) вычисляют по формуле К=А 2/(А 1+А 2) • 100, где А 2 — масса вещества во втором абсорбере, мкг; А 1 — масса вещества в первом абсорбере, мкг. Эффективность поглощения Э (в %) вычисляют по формуле Э=100—К Эффективность поглощения считают достаточной, если в первом сосуде абсорбировалось около 95% исследуемого вещества.
Достоинствами отбора проб в жидкие среды являются селективность (можно подобрать поглотительный раствор для широкого круга загрязняющих веществ), простота, экономичность. Недостатки: невысокая степень концентрирования (используют для отбора проб воздуха при высоких концентрациях загрязнителей); невозможность получения представительной пробы при одновременном наличии в воздухе паров и аэрозолей загрязняющих веществ; необходимость отбирать пробы большого объема.
Отбор проб на твердые сорбенты Преимущества применения твердых сорбентов: возможность увеличения скорости пропускания воздуха (по сравнению с пропусканием через жидкость) и за короткое время накопление исследуемого вещества в количестве, достаточном для его определения, избирательная сорбция одних веществ в присутствии других, удобство как в работе, так и при транспортировке и хранении отобранных проб, пробы, отобранные на твердые сорбенты, обладают высокой сохранностью, характеризуется высоким коэффициентом концентрирования Требования к твердым сорбентам должны обладать механической прочностью, иметь небольшое сродство с водяными парами (т. е. плохо сорбировать их), легко активироваться, иметь максимальную сорбционную способность по отношению к анализируемым веществам, а при анализе — легко десорбировать поглощенное вещество, иметь однородную структуру поверхности.
Виды твердых сорбентов 1 группа - гидрофильные неорганические материалы типа силикагелей и молекулярных сит. Силикагели (Si 02· n. Н 2 О) представляют собой гидрофильные сорбенты с высокоразвитой капиллярной структурой геля. Адсорбционная способность силикагелей обусловлена наличием на их поверхности групп Si—ОН, способных к образованию водородных связей с молекулами сорбата. Силикагели избирательно поглощают примеси полярных соединений, таких как амины, спирты, фенол, альдегиды и аминоспирты. Однако эти адсорбенты применяют в практике анализа загрязнений реже, чем активированный уголь и полимерные сорбенты. Это обусловлено гидрофильностью силикагелей, которая приводит к значительному снижению сорбционной емкости ловушек.
2 группа — гидрофильные неорганические материалы — активированные угли Активированный уголь является неполярным сорбентом с сильно развитой пористой структурой. Удельная поверхность достигает 1000 м 2/г. Способен прочно удерживать большинство органических соединений и некоторые неорганические газы при обычной температуре. Воздух пропускает со скоростью 0, 1— 1, 0 л/мин. Эффективность улавливания составляет 80— 100%, а адсорбционная емкость сорбента может достигать сотен миллиграммов. Избирательно поглощает углеводороды и их производные, ароматические соединения, слабее — низшие алифатические спирты, карбоновые кислоты, сложные эфиры. Сконцентрированные на активированном угле примеси удерживаются очень прочно, и десорбировать их при нагревании практически невозможно. Для извлечения примесей из ловушек с активированным углем используют экстракцию.
3 группа - синтетические макропористые органические материалы с высокой степенью гидрофобности и небольшой удельной поверхностью — пористые полимеры Пористые полимеры инертны, гидрофобны, обладают достаточно хорошо развитой поверхностью, эффективно улавливают из воздуха примеси вредных веществ и легко отдают их при термодесорбции. Успешно применяют для улавливания из воздуха примесей с большой молекулярной массой и таких опасных приоритетных загрязнителей, как пестициды, диоксины. Эффективность улавливания на полимерных сорбентах составляет 88— 100%. Недостатками являются плохая адсорбция газов и паров низкомолекулярных соединений, нестабильность сорбционных свойств, возможность протекания реакций окисления и полимеризадии, термическая нестабильность.
Для концентрирования вредных веществ из воздуха в качестве адсорбентов применяют также непористые адсорбенты — карбонат калия, сульфат меди, хлорид кальция и др. Преимуществом таких адсорбентов является высокоэффективная десорбция сконцентрированных микропримесей, в том числе одновременное переведение в раствор, как самого сорбента, так и адсорбированных на его поверхность химических веществ.
Криогенное концентрирование Применяют при отборе из воздуха нестабильных и реакционно-способных соединений. Основано на пропускании исследуемого воздуха через охлаждаемое сорбционное устройство с большой поверхностью, например через стальные или стеклянные трубки, заполненные инертным носителем (стеклянными шариками, стеклянной ватой). В качестве хладагентов используют следующие смеси: — лед — вода (0 °С); — лед — хлорид натрия (— 16 °С); — твердая углекислота — ацетон (— 80 °С); — жидкий азот (— 185 °С). Эффективность криогенного извлечения примесей из воздуха очень высока — от 91 до 100%. Целесообразно использовать для извлечения таких примесей, которые при обычной температуре могут взаимодействовать с материалом ловушек, что делает пробоотбор невозможным.
Отбор проб в контейнеры Рекомендуется для отбора летучих веществ, содержащихся в воздухе в значительных концентрациях, а также для анализа методом газовой хроматографии, обладающим достаточно высокой чувствительностью. Для отбора проб воздуха применяют шприцы, газовые пипетки и бутыли. К недостаткам этого метода отбора можно отнести: — ограниченный набор определяемых соединений; — ограниченный предел обнаружения примесей; — сорбцию компонентов на стенках контейнеров; — возможность протекания химических реакций при хранении пробы в контейнере в присутствии влаги и кислорода воздуха.
Концентрирование на фильтрах Вещества, находящиеся в воздухе в виде высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли), концентрируют на различных фильтрующих волокнистых материалах: перхлорвиниловой ткани, ацетилцеллюлозе, полистироле, стекловолокне. Перспективными являются фильтры, состоящие из волокнистого фильтрующего материала, импрегнированного тонкодисперсным активным углем и фильтры, импрегнированные твердым сорбентом, с добавлением химических реагентов. Для улавливания паров и аэрозолей ртути и паров йода применяют тканевые фильтры: на ткань нанесен сорбент, обработанный нитратом серебра (для йода) или йодом (для ртути). Такие фильтры позволяют проводить отбор проб воздуха, как при положительных, так и при отрицательных температурах и высоких скоростях аспирации воздуха.
Общие требования к отбору проб воздуха 1. Пробоотбор должен быть максимально экспрессным: 20— 30 мин (в рабочей зоне — 15 мин). 2. Изначально чистые поглотительные сосуды и емкости необходимо герметично подсоединять к побудителю расхода воздуха и плотно закрывать. 3. Все характеристики пробы (масса, объем, время, место отбора), а также климатические и другие рабочие условия должны быть запротоколированы. 4. При наличии нескольких загрязняющих веществ допускается осуществлять пробоотбор по наиболее опасным или характерным компонентам.
Стабилизация и хранение проб воздуха Для анализа отбирают несколько проб, каждую из которых консервируют, добавляя соответствующие химикаты. Для обеспечения достоверности результатов все реагенты (вода, прочие растворители), должны быть высокой чистоты. Материалы, из которых изготовлены сосуды, устройства и инструменты для отбора проб, должны быть устойчивы к воздействию образца или реагента. Их поверхность должна быть гладкой и легко очищаться. Желательно использовать тщательно вымытые стеклянные (притертые) или полиэтиленовые пробки. Стеклянная или полиэтиленовая посуда, подготовленная для отбора образцов должна быть обработана непосредственно перед употреблением. При определении веществ, содержащихся в пробах в следовых количествах проводят «холостой» опыт для исключения присутствия этих веществ в окружающей среде
Комплектная лаборатория типа ПОСТ- это утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установлены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха и проведения метеорологических измерений. • • • газоанализаторы ГКП-1 (на SО 2), ГМК-З (на СО), метеорологическая станция М-49, мачта для установки датчика ветра, фильтры для отбора пыли типа АФА, термостат для подогрева отбираемых проб воздуха при температурах окружающего воздуха менее 5 °С
Оснащение передвижного поста наблюдений В качестве передвижного поста используют автолабораторию «Атмосфера-2» , смонтированную в салоне автофургона. • В приборном отсеке размещены оборудование для отбора проб воздуха на газовые примеси, сажу, пыль; измерительный пульт анерумбометра М-49 и пульт управления. • Во вспомогательном отсеке размещены датчики температуры и влажности, распределительный щит, кабель на катушке, аккумуляторные батареи и другое оборудование. • На крыше автофургона укреплена съемная платформа, на которой размещены ящик с датчиком скорости и направления ветра, мачта для установки в рабочее положение датчиков и выносная штанга для крепления датчиков температуры, влажности и анерумбометра.
На автомагистралях и прилегающей к ним территории жилой застройки определяют содержание основных компонентов ОГ: СО, углеводородов, оксидов азота, акролеина, формальдегида, соединений свинца и продуктов их фотохимического превращения. График проведения наблюдений: во все дни рабочей недели ежечасно с 6 до 13 ч или с 14 до 21 ч, чередуя дни с утренними и вечерними часами наблюдения. В ночное время наблюдения проводят 1— 2 раза в неделю
При проведении специальных (не в комплексе) наблюдений определяют: — максимальные значения концентраций основных примесей и периоды их наступления при различных метеоусловиях и интенсивности движения транспорта; — границы зон и характер распространения примесей по мере удаления от магистралей; — особенности распространения примесей в жилых кварталах различного типа застройки и в зеленых зонах, примыкающих к автомагистралям; — особенности распространения транспортных потоков по магистралям города.
Наблюдения за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха • Для забора проб воздуха используют: 1. сборники радиоактивных загрязнений (марлевый конус, натянутый на проволочный каркас и насаженный на штангу) 2. воздухофильтрующие установки типа «Тайфун» , оборудованные сорбционным фильтром и высокоэффективной фильтротканью.
Преимущества использования снега в индикации загрязнения окружающей среды — при образовании и выпадении снега в результате процессов его сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на два-три порядка выше, чем в атмосферном воздухе; — отбор проб очень прост и не требует специального сложного оборудования; послойный отбор дает возможность отследить динамику загрязнения за зимний период; одна проба, взятая по всей толщине снежного покрова, дает представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы; — снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений снега); — снежный покров является эффективным индикатором процессов закисления природных сред.
Станции фонового мониторинга состояния атмосферы Базовые (в биосферных заповедниках) Региональные (в районах антропогенного влияния)
Вещества, определяемые в атмосферном воздухе на станциях фонового мониторинга: показатель аэрозольной мутности атмосферы, среднесуточные концентрации: — взвешенные вещества; — озон; — оксид и диоксид углерода; — диоксид серы; — сульфаты; — 3, 4 -бенз(а)пирен; — ДДТ и других хлорорганические соединения; — свинец, кадмий, ртуть, мышьяк.
Скачать презентацию Организация сети наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха Правила
набл. за загр. атмосферы.ppt