Принципы выбор метода анализа

Наибольшее значение в ходе всего анализа имеет стадия определения компонентов. Методы определения основаны на различных принципах, но все они построены на зависимости между составом вещества и его свойствами. Обычно измеряют свойство, например, интенсивность окраски, радиоактивность или электрическую проводимость, и по полученному сигналу судят о составе вещества, точнее о содержании интересующих компонентов. Можно классифицировать методы определения по характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала, но эти классификации достаточно условны.

Основные требования к методам анализа: чувствительность (низкий предел обнаружения), избирательность, точность и хорошая воспроизводимость результатов, экспрессность, простота анализа, возможность его автоматизации. Выбор метода анализа по значениям этих характеристик обусловливается абсолютным содержанием компонентов в анализируемом объекте. Характеристика чувствительности метода (минимальное количество вещества, определяемое данным методом) и предел обнаружения компонентов (нижняя граница определяемого содержания) демонстрируют возможности методов и, сопоставляя чувствительность различных методов, исследователь выбирает тот или иной метод анализа. Но при этом необходимо оценивать примерное содержание компонентов в образце. Например, при определении содержания натрия в силикатных породах используют гравиметрический метод, позволяющий определять миллиграммовые и более массы Na; для определения микрограммовых масс Na в растениях и биологических образцах животного происхождения – метод пламенной фотометрии; для определения натрия в воде особой чистоты (нано- и пикограммовые количества Na) – метод лазерной спектроскопии.

Определяя содержание компонентов в присутствии сопутствующих примесей, необходимо, оценив возможные помехи в ходе анализа, выбрать как можно более (для данных условий) избирательный метод, с помощью которого можно определить нужные компоненты без помех со стороны других присутствующих компонентов.

Требования к точности анализа (правильность и воспроизводимость – степень разброса данных анализа) также определяются целью и задачами анализа, природой объекта. Точность часто характеризуют относительной погрешностью (ошибкой) определения в процентах. Например, определение содержания большинства компонентов в воздухе можно проводить с погрешностью до 25%. Содержание же суперэкотоксикантов в пробе (бенз(а)пирен, диоксины и др. ) необходимо определять с большей точностью – до 10%. Достаточно точны гравиметрические и титриметрические методы, погрешность которых составляет 0,1-0,5%, кулонометрический метод позволяет проводить определения компонентов с погрешностью 0,001-0,1%. Но неоправданное требование высокой точности определения обычно удлиняет и удорожает сам анализ. Так, при увеличении точности определение компонентов с 2 до 0,2 % время анализа увеличивается более чем в 20 раз. Завышенное требование к точности часто приводит к необходимости использовать сложную и дорогостоящую аппаратуру. Таким образом, у исследователя должен быть трезвый подход к выбору более или менее точного метода анализа.

Требования к экспрессности метода (быстрота проведения анализа) также определяются его задачами. Большинство методов измерения сигнала – довольно быстрая стадия. Так, методы атомно-эмиссионной спектрометрии дают возможность определения 15-20 элементов за несколько секунд, в потенциометрическом методе определения с использованием ион-селективных электродов время определения составляет 0,5-1 мин и т.д. Основное время при проведении химического анализа затрачивается на подготовку пробы, поэтому при прочих равных условиях следует выбирать для уменьшения времени анализа наиболее избирательные, не требующие специальной пробоподготовки методы. В зависимости от характера объектов анализа применяют либо контактные методы (разрушающие), либо дистанционные - при значительном удалении от объекта анализа или при требовании анализа без разрушения образца. Подробно принципы и возможности методов анализа изучаются студентами в курсе «Аналитическая химия». Кратко принципы и возможности основных методов анализа загрязнителей атмосферного воздуха, природных и сточных вод, почвенного покрова представлены в табл 3.1.

Таблица 3.1.

Сравнительная характеристика методов анализа

загрязнителей природных объектов

Метод	Принципы метода	Предел обнару-жения
	Химические методы
Грави-метрия	Осаждение вещества и отделение его от раствора с последующим взвешиванием осадка и весовым определением компонента.	10-8
Титри-метрия	На основании закона эквивалентных отношений находят неизвестную концентрацию компонента (титруемое вещество) если известны объем его раствора и объем и концентрация прореагировавшего с ним вещества (титранта): . Эквивалентный объем титранта определяют постепенно, приливая титрант и фиксируя точку эквивалентности чаще всего по изменению окраски раствора	10-9
	Физико-химические методы
Электрохимические методы	Основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве
Потен-циомет-рия	В основе лежит прямо пропорциональная зависимость потенциала электрода от активности (концентрации) определяемого иона (Закон Нернста): . Измеряют ЭДС гальванического элемента, состоящего из электрода сравнения и индикаторного электрода. Потенциал индикаторного электрода, определяемый по разности значения ЭДС и потенциала электрода сравнения, реагирует на изменение соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм (COx/CRed) определяемого вещества у поверхности электрода	10-9
Кулоно-метрия	В основе лежат законы электролиза Фарадея, связывающие количество электричества (Q), прошедшего через раствор и массы вещества, выделенные на электродах (m): . Измеряют количество электричества, затраченное на электрохимическую реакцию.	10-7
Поляро-графия	В основе лежит явление поляризации микроэлектрода с постоянно обновляющейся поверхностью (ртутный капающий электрод), получение и расшифровка поляризационных кривых, отражающих зависимость силы тока от приложенного напряжения. Потенциал полуволны поляризационной кривой определяет качественный состав компонентов раствора, а предельный дифуззионный ток (Iд) линейно связан с концентрацией компонентов (Сx): (уравнение Ильковича.)	10-10
Инверси-онная вольамперометрия	Принцип метода тот же, что и в полярографии, но определение компонентов предваряется их концентрированием путем электролиза в небольшом объеме на электроде с последующим анодным растворением полученного соединения и регистрацией поляризационной кривой	10-12
Спектральные методы	Основаны на использовании явлений испускания электромагнитного излучения атомами и молекулами определяемого вещества или взаимодействия (чаще всего поглощение) излучения с веществом
Спектро-фотомет-рия	Определяемое вещество переводится в окрашенное соединение и измеряется поглощение электромагнитного излучения lg I/I0 с определенной длиной волны при прохождении потока излучения I0, через поглощающую среду, пропорциональное концентрации поглощающего вещества С. В основе метода лежит закон поглощения Бугера-Ламберта-Бера: .	10-10
Атомно-эмис-сионная фото-метрия пламени	Источниками возбуждения спектров является пламя, энергию которого поглощают атомы внесенных в пламя элементов с последующей эмиссией избыточной энергии в виде дискретных и характеристических для каждого вида атомов электромагнитных колебаний в различных областях спектра. Спектры носят линейчатый характер. Интенсивность спектральной линии прямо пропорциональна концентрации элемента в пробе. Идентификация линий в спектре позволяет проводить качественный анализ	10-11
Атомно-абсорб-ционная спектро-скопия	Метод основан на измерении поглощения резонансного излучения с определенной частотой свободными атомами определяемого вещества, находящегося в газовой фазе. При этом атомы переходят из нижнего (невозбужденного) состояния в верхнее (возбужденное) состояние. Измеряют ослабление интенсивности излучения, прошедшего через поглощающую среду (свободные атомы определяемого элемента), прямо пропорциональное концентрации поглощающих частиц	10-12
	Другие методы
Газожид-костная хромато-графия	Метод основан на распределении вещества между подвижной фазой (газ) и неподвижной (жидкость, нанесенная на твердый носитель). Качественный анализ компонентов смеси проводится по величинам параметров удерживания, количественное определение проводится по величинам площадей пиков, пропорциональных концентрации анализируемых компонентов.	10-13
Масс-спектро-метрия	Метод основан на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующем разделении образующихся ионов в магнитном и электрическом полях. В зависимости от массы иона и его заряда ионы двигаются по траекториям различного радиуса, разделяются на пучки и регистрируются детектором в виде масс-спектрограммы, интенсивность полос которой прямо пропорциональна относительному содержанию вещества.	10-14

Выбрав метод анализа в соответствии с требованиями объекта анализа и зафиксировав аналитический сигнал на основании существующей зависимости между сигналом и содержанием, находят концентрацию определяемого компонента, являющуюся количественной характеристикой загрязнения природной среды конкретным веществом. Концентрация вещества, определяющая количественный состав системы (смеси, раствора, расплава) - представляющая собой отношение числа частиц компонента системы к объему или массе системы (общему числу частиц системы).

Самый простой способ выражения концентраций – процентное содержание (%):

С_%= m/М 100 (масс.%) или С_%= v/V 100 (об.%),

где С_% - процентная концентрация, m - масса компонента, М – масса системы, v и V - объем компонента и системы соответственно.

Для определения микроколичеств компонентов концентрацию выражают в частях на миллион (ppm) или частях на миллиард (ppb):

1 ppm = 1 мкг/1 г = 10^-4 % ; 1ppb = 1нг/1 г = 10^-7 %.

Определение концентрации загрязняющего вещества является одной из основных задач мониторинга. Однако само по себе знание концентрации не дает достаточной информации специалисту - экологу. Необходимо знать, как влияет данный загрязнитель на живые организмы и, в первую очередь, на человека. Эти вопросы уже на протяжении веков решают медики и биологи, изучая как положительное, так и вредное воздействие природных и синтетических химических веществ на функции клеток и тканей организмов. Для ядовитых и токсичных соединений существуют такие понятия, как пороговая, средняя летальная, абсолютная летальная дозы, а для загрязняющих веществ критерием безопасности является предельно допустимая концентрация (ПДК).

ПДК – гигиенический норматив, утверждаемый постановлением главного государственного санитарного врача по рекомендациям Комиссии по санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.

ПДК загрязняющего вещества– концентрация, не оказывающая в течение всей жизни человека прямого или косвенного воздействия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни людей.

Но не только превышение ПДК, но даже соблюдение его величины, не обеспечивают экологическую безопасность. Величины ПДК часто пересматриваются в сторону уменьшения нормируемых показателей, так как они устанавливаются в соответствии с данными сегодняшнего дня о токсичности вредных веществ и последствий их действия на окружающую среду.

Поскольку определение величины ПДК производится в опытах с теплокровными животными, то ПДК приемлемы в основном по отношению к ним. Более слабые звенья в трофической цепи даже при соблюдении ПДК могут пострадать. Более того, основной упор при установлении ПДК делается на исследование влияния данного компонента на организм в целом, а он может проявиться в виде неблагоприятных сдвигов физиологических и биохимических показателей, вызвать нарушения отдельных органов, изменить условно-рефлекторную деятельность. Следовательно, использование ПДК как критерия качества окружающей среды не гарантирует экологическую безопасность отдельных организмов и не гарантирует сохранения состояния, типа функционирования, структуры и устойчивого развития существующих экосистем и биосферы в целом.

Более перспективным является использование вместо санитарно-гигиенических - экологических критериев для регулирования качества воздушного бассейна. Например, использование предельно допустимой экологической нагрузки (ПДЭН), которая устанавливает уровни, не влияющие на экосистему, или изменяющие ее в допустимых пределах.

Значение ПДЭН может быть рассчитано с учетом анализа необходимой продуктивности экосистем или оценки их способности к самовосстановлению, развитию или длительному существованию. После определения ПДЭН следует подойти к нормированию предельно допустимых выбросов (ПДВ), предельно допустимых сбросов (ПДС) и ПДК, при этом мощность предприятий, выбросы и сбросы отдельных компонентов не должны превышать установленные с учетом ПДЭН ограничения.

Математическая обработка полученных данных обычно проводится следующим образом.

Если x₁, x₂, x₃, …, x_n – отдельные измерения искомой концентрации загрязнителя (результаты параллельных определений), то находят среднее арифметическое х по формуле:

(1)

где n – число измерений.

Затем вычисляют абсолютную случайную погрешность i-го измерения

(2)

среднюю квадратичную погрешность отдельного измерения

(3)

и относительную квадратичную погрешность отдельного измерения

(4)

Из (3) рассчитывают среднюю квадратичную погрешность среднего арифметического

(5)

и относительную квадратичную погрешность среднего арифметического

(6)

Истинное значение искомой концентрации загрязнителя с надежностью (вероятностью) Р лежит в доверительном интервале

(7)

где t_p – коэффициент Стъюдента, зависящий от числа измерений и ожидаемой (заданной) надежности Р.

Если для некоторого i –го измерения

, (8)

то это измерение отбрасывается как содержащее грубую ошибку и все величины по (1)-(7) пересчитываются заново.

Ошибки любых измерений, в том числе и аналитических, могут быть:

а) систематическими (в анализе они зависят от применяемого метода, неполноты протекания реакций, погрешности приборов, техники исполнения);

б) случайными (зависящими от случайных загрязнений, изменений напряжения в электрической сети, изменений температуры в лаборатории, случайных измерений режима определения);

в) грубыми (из-за ошибок оператора, поломок аппаратуры и т.п.).

Систематические ошибки можно предвидеть и свести к минимуму, случайные учитываются при математической обработке по (1) – (7), а грубые обнаруживаются на основе критерия (8).

Стадия «Интерпретация и сравнение полученных данных» является наиболее творческой и проводится путем анализа полученного массива результатов и их сравнения с литературными, собственными более ранними, теоретическими и другими данными. При этом анализируются возможные зависимости и взаимосвязи между концентрациями загрязнителей и другими параметрами среды.

При обсуждении пригодности и вариантов применения разных аналитических методов для определения концентрации загрязнителей прежде всего обращается внимание на чувствительность и предел обнаружения этих методов.

Чувствительность (Н) метода можно рассчитать по данным калибровки измерительного прибора (фотоколориметра, спектрофотометра и т.д.). При калибровке, используя растворы с известным содержанием загрязнителя, экспериментально строят зависимость некоторого фиксируемого физического параметра (оптической плотности, силы тока и т.п.) от концентрации или количества загрязнителя в пробе. На графике концентрация откладывается на оси абсцисс (х), а физический параметр – по оси ординат (у). Тогда

(9)

или

, (10)

где D – оптическая плотность; C – концентрация, так как в аналитической химии, как правило, используется линейная часть градуировочного графика.

Предел обнаружения метода (наименьшая концентрация С_m, которая может быть обнаружена с разумной достоверностью) можно рассчитать по формуле

, (11)

где - средняя квадратичная погрешность отдельного измерения фона , найденная по (3) и результатам экспериментального определения фона или через минимально определяемое значение физического параметра

(12)

по калибровочному графику.

Если предел обнаружения загрязнителя выше, чем его ожидаемая концентрация в объекте окружающей среды, необходимо провести концентрирование загрязнителя.

Для этой цели наиболее часто используется экстракция, реже – хроматография. Необходимый коэффициент концентрирования легко получить из сопоставления предела обнаружения метода и ожидаемой концентрации загрязнителя.

Таблица 3.2.

Коэффициент Стьюдента (t_p) при надежности (p), равной 0,95, в зависимости от числа измерений (n).

Лекция № 4

Организация мониторинга ИЗА

Мониторинг ИЗА осуществляется как государственными ведомствами, так и предприятиями-природопользователями. Виды мониторинга ИЗА классифицируются по следующим признакам:

- способу определения контролируемого параметра: инструментальный, инструментально-лабораторный, индикаторный и расчётный;

- объёму проведения контроля: полный и выборочный (по номенклатуре источников или контролируемых параметров);

- частоте измерений: эпизодический и систематический;

- форме проведения: плановый и экстренный.

Государственный мониторинг источников загрязнения атмосферного воздуха осуществляют подразделения Минприроды РФ (в части стационарных ИЗА) и Государственная инспекция по безопасности дорожного движения РФ (ГИБДД) - в части соблюдения технических нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, установленных для автотранспортных средств.

Закон требует, чтобы предприятия-природопользователи, получившие разрешение на выброс, организовали производственный контроль (мониторинг) имеющихся у них источников загрязнения атмосферы.

Практическую работу по контролю осуществляют санитарно-промышленные лаборатории предприятий, группы, входящие в состав центральных заводских лабораторий, или службы охраны окружающей среды. Общее руководство деятельностъю этих подразделений возлагается на главного инженера предприятия.

В отдельных случаях к выполнению работ по обследованию источников загрязнения привлекают специализированные подразделения отраслевых научно-исследовательских, проектно-конструкторских и пусконаладочных организаций.

Соответствие величин фактических выбросов ИЗА (М_ф) нормативным значениям (М_ПДВ) может быть проверено инструментальными или инструментально-лабораторными методами во всех случаях, когда для этого имеются технические возможности.

Мониторинг ИЗА, включая прогнозирование изменений качества атмосферного воздуха, позволяет получить большой объём сведений о состоянии природной среды, в том числе - о выбросах ЗВ в атмосферу промышленными объектами и транспортом. Эти сведения составляют основу системы государственного учёта вредных воздействий на атмосферный воздух, задачей которого является выявление и учёт объектов, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу.

Предприятия-природопользователи, осуществляющие выброс в атмосферу ЗВ на основании выданных им разрешений (лицензий), обязаны:

а) вести первичный учёт выбросов в атмосферный воздух ЗВ и контроль за его достоверностью;

б) создавать лаборатории и оснащать их необходимым оборудованием и аппаратурой для контроля выбросов в атмосферный воздух ЗВ;

в) выполнять инструментальное определение видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу. При отсутствии утверждённых методик для инструментального определения разрешено использовать расчётные методы.

Государственный мониторинг ИЗА обеспечивают территориальные специнспекции государственного аналитического контроля (СИГАК) МПР РФ. Производственный контроль за охраной природы осуществляют лаборатории предприятий.

Основными задачами государственного мониторинга ИЗА являются:

- получение достоверных данных о значениях массовых выбросов ЗВ в атмосферу (г/с);

- контроль достоверности данных мониторинга ИЗА, полученных лабораторией предприятия.

Важной функцией государственного мониторинга ИЗА является разработка технических средств и методического обеспечения работ по контролю ИЗА, стандартизация, унификация и метрологическое обеспечение методов и средств контроля.

Контролю подлежат ИЗА с организованными выбросами как оснащенные, так и не оснащенные средствами защиты. Состав выбросов контролируют в определенных местах. Это дымовые трубы промышленных и коммунально-бытовых котельных; трубы и вытяжные системы плавильных и разливочных агрегатов, сушильных установок литейных цехов, нагревательных и электротермических печей, кузнечно-прессовых и термических цехов; аспирационные системы смесеприготовительных участков, шихтовых дворов, участков очистки и обрубки отливок, приготовления формовочных и стержневых смесей; аспирационные системы участков механической обработки материалов, сварочных постов и оборудования для резки металлов и сплавов, отделения для нанесения химических, электрохимических и лакокрасочных покрытий; газоходы и воздуховоды, отводящие загрязненный газ (воздух) от оборудования испытательных стендов и станций.

Содержание вредных веществ в выбросах и эффективности газоочистных и пылеулавливающих установок определяют путем непосредственных измерений концентрации определяемого вещества непосредственно в отводящих газоходах до и после установок газоочистки в сроки, определенные министерством или ведомством, которому подчинено предприятие, и согласованные с региональными отделениями Государственных контрольных органов.

При мониторинге ИЗА используются следующие методы.

Инструментальный, основанный на применении автоматических газоанализаторов, непрерывно измеряющих концентрации ЗВ в выбросах контролируемых источников. Инструментальным методом целесообразно контролировать основные ЗВ (пыль, СО₂, НО_Х, СО) и наиболее распространённые специфические ЗВ (SС_ХН_Х, NН₃, С1₂, НF и др.).

Инструментально-лабораторный, заключающийся в отборе проб отходящих газов из контролируемых источников с последующей их доставкой на анализ в химических лабораториях.

Индикаторный (экспресс-метод), использующий селективные индикаторные элементы (колористические трубки), которые изменяют свою окраску в зависимости от концентрации ЗВ в отбираемой пробе газа. Метод применяют для экспресс-анализа и предварительной оценки концентрации ЗВ в ИЗА.

Расчётный, заключающийся в расчете величины массового выброса ЗВ по данным о составе исходного сырья и топлива, технологическом режиме и т.п. Метод применяют для предварительной оценки и при невозможности или экономической нецелесообразности прямых измерений.

При отсутствии данных о выбросах на предприятии проводят их инвентаризацию. В дальнейшем при проведении работ по разработке нормативов ПДВ и их пересмотру (периодичность этих работ - не реже одного раза в 5 лет ) уточняются характеристики этих источников.

Для каждой газо-пылеулавливающей установки необходимо разрабатывать паспорт, в котором приводятся её основные характеристики, главной из которой является эффективность очистки, определяемая замерами концентрации ЗВ на входе и выходе. Если газо-пылеулавливающая установка имеет несколько ступеней - замеры проводятся после каждой ступени.

Отбор проб из стационарных ИЗА

С учётом того, что пробоотбор является важнейшим этапом мониторинга ИЗА, от правильности проведения которого во многом зависит достоверность результатов всей работы, составные части пробоотбора (требования к персоналу, оборудованию, методикам) регламентированы специальными нормативно-техиическими документами.

Отбор проб воздуха (газа) из газоходов значительно сложнее, чем из атмосферы. Это связано с тем, что при измерениях на ИЗА, как правило, пробы газов из газоходов отбирают в потоке с высокой температурой, влажностью, запылённостью и химической агрессивностью. В связи с этим необходимо применять специальные устройства подготовки пробы к анализу и её транспортировки до места установки аналитического прибора. К этим устройствам относятся: пробоотборные зонды; фильтрующие элементы; устройства охлаждения пробы; материалы транспортировки пробы; средства аспирации пробы (побудители расхода газа).

Про6оотборные зонды и фильтры. Пробу отбирают из газохода с помощью зонда, представляющего собой трубку из нержавеющей стали диаметром 10 - 30 мм и длиной 0,5 - 2,5 м. Первичная очистка газа от пыли происходит с помощью металлокерамического, стеклотканевого или термостойкого волокнистого фильтра, установленного на входе в пробоотборный зонд.

Магистрали транспортировки пробы. Для предотвращения выпадения водяного конденсата (в котором могут растворяться легкорастворимые ЗВ, что приведёт к искажению результата измерения) при транспортировке пробы необходимо поддерживать температуру пробы выше температуры точки росы. С этой целью используются обогреваемые газовые магистрали.

Устройства охлаждения про6ы. Горячую пробу, доставленную к газоанализатору, надо охладить перед подачей в прибор. Отдельно анализируется содержание легкорастворимых веществ в конденсате водяного пара, выпавшем при охлаждении пробы.

Побудители расхода газа. Побудитель расхода газа (аспиратор) является важнейшей составной частью пробоотборной системы. Он обеспечивает, как правило, подачу газа от точки отбора до измерительного прибора (или поглотителя) с регулируемым расходом.

Эластичные пробоотборные ёмкости. Перспективным направлением в развитии технических средств мониторинга ИЗА является применение эластичных пробоотборных ёмкостей, которые используются для отбора, хранения и транспортировки проб газов с последующим их анализом в лаборатории.

Величина массового выброса ЗВ, г/с, из ИЗА является произведением величины массовой концентрации загрязняющего вещества, мг/м³, на величину объёмного расхода газа, м³/с. В свою очередь, объёмная скорость потока есть произведение линейной скорости течения газа, м/с, на площадь поперечного сечения газохода, м². Поэтому задача определения массового выброса распадается на две независимые подзадачи:

а) определение массовой концентрации измеряемого ЗВ в газовом потоке;

б) определение объёмного расхода газа в газоходе.

При определении величины массового выброса ЗВ в атмосферу во всех случаях необходимо определять температуру газового потока, а в ряде случаев – и его влажность.

Основные параметры загрязненного и очищенного газа (объемный расход газа и концентрацию в нем примесей, температуру и давление потока, гидравлическое сопротивление аппаратов и газоходов и т.д.) определяют анализом отобранных проб или непосредственными измерениями характеристик потока. Отобранные пробы должны представительно характеризовать концентрацию вредных приме­сей в потоке газа, а содержание в нем определяемого компонента должно быть достаточным для его измерения при принятом методе анализа.

В зависимости от периодичности отбора проб последние подразделяют на частичные и средние. Разовой называют пробу, отбираемую один раз в установленный период. Средние пробы за определенные промежутки времени получают как среднее арифметическое разовых проб, отобранных в эти же промежутки. Средняя проба может быть среднечасовой, среднесменной, среднесуточной, среднемесячной, среднеквартальной или среднегодовой. Чем больше число разовых проб в рассматриваемом периоде, тем достовернее средние значения измеряемых параметров потока. Среднесменную пробу определяют как среднее арифметическое среднечасовых проб, среднесуточную - как среднее арифметическое среднесменных и т. д. Наибольшее содержание вредного вещества, обнаруженное при анализе многократно отобранных разовых проб, называют максимальной разовой концентрацией„

Обследование начинают с измерения аэродинамических характеристик: скорости газового потока, объемного расхода газов, гидравлического сопротивления систем, проверки соответствия установленного воздуходувного оборудования проектным условиям. Концентрацию взвешенных в газе частиц определяют, взяв предварительно контрольные пробы для установления режимов серийного пробоотбора. Разовых проб должно быть не менее шести. В период отбора проб фиксируют ход технологического процесса и все его изменения. При нарушений стабильности процесса в аварийных ситуациях, влияющих на количественное изменение состава выбросов, отбирают дополнительные пробы, результаты которых учитывают особо. После устранения нарушений в технологическом процессе отбор проб возобновляют.

Результаты измерений параметров газа и анализов отобранных проб обрабатывают в соответствии с правилами, указанными в приводимых далее методиках. Результаты измерения концентрации приводят к объемам газа при нормальных условиях (давлении 101,525 кПа, температуре 0°С, плотности 1,2 кг/м, относительной влажности 50%). В диапазонах температур 10—30 °С и давлений 95,3— 105,3 кПа допускается применять в расчетах фактические рабочие объемы газа без приведения к нормальным условиям.

Показания приборов, время и прочие регистрируемые в процессе обследования параметры фиксируют в рабочих журналах и журнале обследования, оформляемые согласно форме. Окончательные результаты обследования с выводами и рекомендациями представляют в виде технического отчета.

По результатам обследования и данным о рассеянии вредных веществ в атмосфере служба охраны природы предприятия выявляет источники, выбросы которых создают в приземном слое атмосферы концентрации вредных веществ, превышающие допускаемые разрабатывает мероприятия по уменьшению вредных выбросов от источников, не удовлетворяющих требованиям санитарных норм, разрабатывает годовые перспективные штаны охраны воздушного бассейна, составляет отчеты по форме Государственной статистической отчетности. Результаты обследования являются также основой для расчетов и установления предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в атмосферу и подготовки различной документации, связанной с охраной окружающей среды.

Выбор места отбора проб

К общим характеристикам потока в воздуховодах вентиляционных систем или газоходов технологического оборудования относятся: температура, давление, скорость и объем воздуха, влажность. Для получения достоверных данных необходимо проводить измерения в участках воздуховода с установившимся потоком на которых отсутствуют возвратные или вращательные движения воздуха, а взвешенные частицы распределены равномерно по сечению. Предпочтительно отбирать пробы на вертикалъных участках воздуховодов, чтобы избежать ошибок, вызванных оседанием грубых фракций частиц под воздействием силы тяжести.

В местах измерения устанавливают необходимые приборы и устройства. Все измерения проводят через штуцера, через которые вставляют заборные и пневмометрические трубки.

Основным средством измерения скорости газовоздушного потока в газоходах являются микроманометры и пневмометрические трубки, обычно это трубки Пито-Прандтля (рис. 1).

Рис. 1. Пневмометрическая трубка Пито-Прандтля

Определение скорости течения газа основано на измерении разности полного и статического давления в потоке. При вычислении скорости те­чения газа необходимо учесть поправку на температуру и плотность газа (чтобы привести пробу к "стандартным" условиям).

Все измерения (скорости, температуры, давления, влажности газа и концентрации ЗВ) проводят в установившемся газовоздушном потоке. Место для измерения выбирают на прямолинейном участке газохода, по возможности, ближе к устью выбросной трубы. Длина прямолинейного участка должна быть не менее 8-10 наибольших линейных размеров поперечного сечения газохода.

В настоящее время промышленностью освоен выпуск электронных микроманометров, которым для измерения скорости и объёмного расхода газа не нужна пневмометрическая трубка. Один из таких современных приборов - микроманометр ТАММ-20 показан на рис. 2.

Важной особенностью отличается отбор аэрозольных проб из газоходов; в этом случае необходимо обеспечить выполнение условия изокинетичности. Оно заключается в равенстве скорости газа, втекающего в отверстие пробоотборного зонда, и скорости газа в газоходе в месте нахождения заборного отверстия зонда.

Температуру газового потока измеряют в непосредственной близости от места, где измеряют другие его параметры.

Рис. 2. Микроманометр ТАММ-20

2. Методика проведения измерений на стационарных ИЗА

Процесс инструментального и инструментально-лабораторного определения концентраций ЗВ в ИЗА можно разделить на следующие этапы:

- отбор пробы из газохода;

- транспортировка пробы;

- подготовка пробы к анализу;

- определение концентрации ЗВ автоматическими газоанализаторами, либо в лаборатории.

В настоящее время в РФ при проведении мониторинга ИЗА основной объем данных о количественном составе выбросов в атмосферу получают, используя инструментально-лабораторные методы контроля. Это связано, с одной стороны, с дороговизной автоматических газоанализаторов, с другой - уже сейчас число веществ, подлежащ