2.11.2. Приборы, системы и средства химического контроля

Приборы, системы и средства химического контроля

Приборы, системы и средства контроля химического заражения окружающей среды предназначены для на­блюдения за окружающей средой и обнаружения в воз­духе атмосферы, в почве и воде опасных химических ве­ществ, в том числе АХОВ. Их подразделяют на приборы, системы и средства контроля заражения воздуха, промьппленных выбросов и отработанных газов, поверхно­стных вод и питьевой воды, сточных вод, почвы.

Приборы, системы и средства контроля химиче­ского заражения воздуха

а) Отдельные приборы

Газоанализаторы (автоматические газоанализато­ры) — приборы для измерения содержания одного или нескольких компонентов в газовой смеси, таких как диоксид серы, сернистый газ, сероводород, оксид угле­рода, диоксид азота, аммиак, хлор и др. Автоматиче­ский газоанализатор представляет собой прибор, в ко­тором отбор проб воздуха, измерение концентрации контролируемого компонента, выдача и запись резуль­тата анализа, а затем и удаление пробы осуществляется автоматически, по заданной программе, без участия обслуживающего персонала. В зависимости от режима работы газоанализаторы подразделяются на приборы непрерывного и циклического действия. Они могут быть стационарными, передвижными и переносными. Газоанализаторы в зависимости от принципа действия подразделяются на механические, звуковые, ультра­звуковые, тепловые, магнитные, электрохимические, ионизационные, оптические и комбинированные. В отечественной практике наиболее широко применя­ются оптические (фотоколориметрические), электро­технические и ионизационные приборы.

Действие фотоколориметрического газоанализато­ра основано на цветных избирательных реакциях между реактивом индикатора в растворе, на ленте или в специальном порошке и анализируемым компонен­том воздушной среды.

К таким приборам относятся: стационарный фото­колориметрический газоанализатор СФГ-М (опреде­ление концентраций ХОВ в воздухе рабочей зоны), стационарный газоанализатор ЭССА (определение на­личия и концентраций оксида углерода) и др.

Сигнализаторы — приборы, осуществляющие толь­ко сигнализацию о достижении заранее установленного значения концентрации анализируемого компонента (или их суммы) — горючих газов, паров и их смесей, от­носящихся к различным категориям взрывоопасности.

Сигнализатор не предназначен для количествен­ной оценки фактической концентрации АХОВ до или после его срабатывания.

Для исключения взрывоопасности технологических процессов используют автоматические анализаторы довзрывных концентраций — приборы, осуществляю­щие автоматический контроль концентрации горючих газов, паров и их смесей в воздухе с выдачей сигналов о достижении заранее установленного интервала зна­чений довзрывных концентраций, например газоана­лизатор-сигнализатор ГАЗОТЕСТ 3001/3003.

Газовые хромотографы предназначены для опреде­ления наличия микропримесей в различных вещест­вах, материалах, а также в окружающей среде.

Метод газовой хромотографии основан на различ­ном распределении молекул разделяемых компонен­тов между движущейся и неподвижной газовой фазами. Метод позволяет в одном анализе определить каче­ственный и количественный состав сложной смеси, содержащей до 100 — 200 летучих компонентов.

К таким приборам относятся: газовые аналитичекие хромотографы «Цвет-5ООМ», «Агат» и др.

Приборы для проведения измерений индикаторны­ми трубками являются простейшими приборами, предназначенными для анализа заражения воздуха ат­мосферы экспрессным методом с помощью прокачи­вания воздуха через индикаторные трубки.

Приборы состоят из воздухозаборных устройств различных типов (аспиратор сильфонный, воздухозаборное устройство газоанализатора УГ-2, ручной поршневый насос) и комплектов индикаторных трубок (КИТ) по видам АХОВ. Основными преимуществами данного метода являются: быстрота проведения анали­за и получение результатов на месте отбора проб возду­ха; простота метода и устройства аппаратуры.

К таким приборам относятся: газоопределитель хи­мический ГМ-Х, универсальный газоанализатор УГ-2, позволяющий выявить наличие в воздухе таких загряз­нителей, как аммиак, хлор, оксиды азота и др.; войсковой (полуавтоматический) прибор химической разведки ВПХР (ППХР), предназначенный для определения в поле­вых условиях наличия в воздухе атмосферы БХОВ, а с помощью дополнительных комплектов индикаторных трубок — и наиболее распространенных АХОВ.

б) Системы приборов. Стационарные системы контроля

Автоматизированная система дистанционного мониторинга АСДМ-«Лидар» осуществляет оптико-электронное зондирование воздушного бассейна в ав­томатическом режиме в целях проведения экологиче­ского мониторинга атмосферы и обнаружения аварий с выбросом АХОВ на ХОО. Система включает: стацио­нарный пост (СП), мобильный и лидарный комплекс (МЛК). СП имеет 3 канала.

1. Телевизионный с круговым обзором радиусом 10 км для визуального обнаружения выброса.

2. Тепловизионный — выполняет функцию тепловизионного обнаружения в ночное время и в условиях ограниченной видимости.

3. Лидар (лазер) кругового обзора — определение координат точки выброса и концентрации АХОВ.

Управление и информация СП с Центром управле­ния в кризисных ситуациях (ЦУКС) осуществляются с помощью релейной связи. МДК, используя две ра­дарные системы, осуществляет мониторинг в радиусе до 2 км от ХОО. Может работать автономно и от ста­ционарного поста. Передача с МАК в ЦУКС осуществ­ляется с помощью спутника связи. Стационарные по­сты типа «Лидар» проводят непрерывный мониторинг, как правило, в крупных городах и районах с высокой плотностью ХОО.

Автоматизированная система контроля утечки токсичных газов и оповещения ХОО предназначена для непрерывного измерения концентрации токсичных га­зов (хлора, сероводорода) и др., включения звуковой и световой сигнализации об аварии, определения уровня аварии, прогнозирования данных о последствиях аварий и выдачи их на монитор программно-вычисштельного комплекса и принтер, автоматической передачи данных об аварии в соответствующие органы управления ГОЧС.

Кроме автоматизированных систем для наблюдения за состоянием атмосферы могут использоваться различ­ные стационарные контрольно-измерительные комплексы, например «Пост-1», «Пост-2», обслуживаемые пер­соналом метеослужбы либо работающие в автоматизи­рованном режиме, в районах непосредственного распо­ложения ХОО или — при отсутствии АСДМ-«Лидар» — в городских районах.

Мобильные системы контроля

Мобильная экологическая лаборатория (МЭЛ). Ла­боратория оснащена современной химической и ра­диационной аппаратурой на основе хромато-масс-спектрометрии, газовой и жидкостной хроматографии, других современных методов определения большого количества вредных веществ и соединений в различ­ных средах с машинной обработкой данных и и полу­чением информации в короткий срок.

Передвижная лаборатория (ПЛ) предназначена для оперативного контроля за содержанием вредных при­месей в выбросах, в атмосферном воздухе и в сточных водах. Лаборатория работает как в системе контроля за заражением окружающей среды, так и автономно.

Применение приборов, систем и средств для мони­торинга химической обстановки. Целью наблюдения за фактическим химическим заражением (загрязне­нием) окружающей среды является обнаружение районов (участков) с превышением ПДК (индекса за­грязнения среды), а при авариях на ХОО — пороговых концентраций (ПК) различных химически опасных веществ, оценка их воздействия на население и работу объектов экономики и социальной сферы.

Наиболее объемной является работа по определе­нию заражения воздуха атмосферы. Степень зараже­ния воздуха атмосферы зависит от количества выбро­сов ХОВ, их состава, условий выброса и метеоусловий.

Основными загрязнителями атмосферы являются пыль (взвешенные вещества), диоксид серы S0₂, диок­сиды и оксиды азота, оксид углерода, а также специ­фические заражения конкретными химически опас­ными веществами.

Наблюдение, проводимое постоянно, может быть эпизодическим — для ориентировочной оценки состоя­ния атмосферы и конкретным — для детального изучения заражения. Оно проводится в городах и населенных пунктах, регионах и в целом по стране (фоновое заражение).

Постоянное наблюдение за химическим состоянием атмосферы осуществляется постами трех категорий — стационарными, маршрутными и передвижными.

Наблюдение за состоянием атмосферы на стацио­нарных постах может осуществляться по полной, не­полной, сокращенной и суточной программам, когда отбор проб осуществляется соответственно четыре, три, два раза в сутки и непрерывно. «Лидар» работает только в непрерывном режиме. Маршрутные посты, оснащенные мобильными средствами (МЭЛ, ПЛ), ис­пользуются, как правило, для мониторинга атмосферы там, где нет стационарных пунктов, и для усиления ре­жима мониторинга в случае угрозы аварии. Для прове­дения наблюдения непосредственно под факелом вы­броса ХОО в случае аварии используются подвижные посты на тех же мобильных средствах.

Маршрутными постами наблюдения осуществляют­ся по полной, неполной или сокращенной программам, подвижными постами — в зависимости от обстановки.

При наличии различных чрезвычайных ситуаций, связанных с химическим заражением окружающей среды, в том числе при авариях на ХОО, в районах ЧС (аварий) дополнительно проводится оперативное на­блюдение за состоянием среды.

Кроме средств контроля химической обстановки, используемых постоянно, в район аварии могут высы­латься оперативные группы, включающие различные подвижные лаборатории.

Данные мониторинга поступают от всех средств на­блюдения и контроля в центр сбора и обработки дан­ных (ЦУКС) для оценки фактической обстановки, ее прогнозирования и принятия решения на защиту на­селения и территорий и нормализацию обстановки.

Нанесение зон заражения на карту (схему) произ­водится по данным информационного центра или ра­боты мобильных лабораторий.

В направлении движения зараженного воздуха приво­дятся в готовность и начинают вести наблюдение все тер­риториальные и объектовые средства данного района.

Определение мер по защите населения при авари­ях на ХОО осуществляется на основе мониторинга химической обстановки и прогнозирования ее развития.

Приборы химической разведки, состоящие на оснащении ГО.

В гражданских организациях гражданской обороны используются следующие приборы химической разведки и контроля:

• войсковой прибор химической разведки – ВПХР;

• минилаборатории «Пчелка-Р», «Сервэк», «Инспектор Кейтс» (КРБ);

• универсальный прибор газового контроля (УПГК-1И).

На предприятиях химической промышленности, использующих АХОВ, применяются:

• газоионизаторы – «Колион-1», «Колион-701»;

• малогабаритный анализатор – Ант-2.

В воинских подразделениях ГО используются автоматические газоанализаторы ГСП-1, ГСП-11.

Войсковой прибор химической разведки (ВПХР).

Войсковой прибор химической разведки в штатном исполнении предназначен для определения в воздухе, на местности, технике ОВ типа Ви-Икс, зарин, зоман, иприт, фосген, синильная кислота, хлорциан.

Используя прибор индикаторных трубок вне штатном исполнении ВПХР, можно определить все АХОВ, рассматриваемые в гражданской обороне.

Масса прибора – 2,3 кг.

Диапазон рабочих температур от - 40ºС до + 40ºС.

Чувствительность к фосфорорганическим ОВ – 510^-6 мг/л.

Чувствительность к другим ОВ – 210^-3 мг/л.

Прибор состоит из корпуса с крышкой и размещенных в них:

• ручного насоса – для просасывания загрязненного воздуха через индикаторные трубки;

• насадки к насосу – для определения ОВ на почве, технике и сыпучих материалов, а также в дыму;

• противодымные фильтры – для определения ОВ и АХОВ в дыму;

• кассет с индикаторными трубками (табл. 7);

• защитных колпачков для определения ОВ и АХОВ в сыпучих материалах;

• электрофонаря;

• стрелки для подогрева ИТ при t=-40⁰С до +15⁰С. Температура обогрева до + 60⁰С;

• обогревательных патронов к грелке;

• инструкции.

Таблица 7

Назначение индикаторных трубок

Именование ИТ, маркировка	Тип определяемого ОВ	Тип определяемого АХОВ	Окраска наполнителя до воздействия ОВ	Окраска напол-нителя после воздействия
				ОВ	АХОВ
ИТ-44а (одно красное кольцо и точка)	Зарин, зоман, V-газы (нервно-паралити-ческие)	Соляная кислота и вещества	Белая	Крас-ная	Жел-тая
ИТ-46 (одно коричне-вое кольцо)	Би-3ет (психохи-мические)	-	Бесцветная	Сине- зеле-ная	-

Продолжение табл. 7

Именование ИТ, маркировка	Тип определяемого ОВ	Тип определяемого АХОВ	Окраска наполнителя до воздействия ОВ	Окраска напол-нителя после воздействия
				ОВ	АХОВ
ИТ-45 (три зеленых кольца)	Фосген, дифосген (удушаю-щие) синильная кислота, хлорциан (общеядо-витые)	Соляная кислота бромциан окислы азота хлор	Белая - - -	Зеле-ная сине-зеле-ная. Красно-фио-летов. - -	Жел-тая Красно-фио-летовая. Красно-фио-летовая. От жел-той до оран-жевой
ИТ-36 (одно желтое кольцо)	Иприт (кожно-нарыв-ные)	Фосген, дифосген сероводород, мышьяковистый водород, фосфористый водород окислы азота, бромбензил-цианид аммиак	Лимон-но-жел- тая - - -	Крас-ная на жел-том фоне - - -	Зеле-ная Корич-невая Корич-невая Светло-зеленая
ИТ-47 (одно белое кольцо)	Си-ЭС (раздражающие)	-	Бесцветная	Сине-зеле-ная	-

При нештатном исполнении ВПХР дополнительно может быть укомплектован индикаторными трубками для АХОВ в интересах ГО данного региона.

Минилаборатория «Сэрвек», «инспектор Кейтс», «Пчелка-Р» (МЭЛ).

Миниэкспресс–лаборатории предназначены для измерения концентрации вредных химических веществ в воздухе с помощью индикаторных трубок, а также наличия вредных веществ в различных средах (воде, поверхности земли, технике и т.д.) с помощью индикаторных элементов.

Обнаружение и определение АХОВ минилабораторией основано на измерении высоты окраски индикаторов при воздействии на них АХОВ при строго определенном объеме прокачиваемого с помощью насоса воздуха.

В комплект МЭЛ входят:

• насос для прокачивания воздуха, с фиксирующим устройством на направляющей втулке, фиксирующей необходимый объем воздуха, прокачиваемого через индикаторную трубку;

• трубки индикаторные;

• элементы индикаторные (для МЭЛ «Инспектор Кейтс», «Пчелка-Р»);

• насадка для индикаторных элементов;

• ампуловскрыватель;

• техническое описание и инструкция.

Индикаторные трубки являются газоанализаторами разового использования, линейного типа и служат для измерения концентрации АХОВ.

При использовании МЭЛ с применением индикаторных трубок принцип работы заключается в изменении окраски индикаторной рецептуры ИТ после просасывания через ИТ определенного объема воздуха, согласно инструкции, на индикаторные трубки и МЭЛ. Длина окраски на индикаторной рецептуре соответствует концентрации анализируемого вредного вещества в воздухе и измеряется по шкале, отградуированной в г/м³ (мг/см³).

Практическая работа с приборами химической разведки (ВПХР, МЭЛ «Сэрвэк», «Инспектор Кейтс», «Пчелка-Р») Определение с помощью ВПХР ОВ, АХОВ в воздухе.

Определение ОВ проводится в последовательности, которая связана со степенью токсичности ОВ:

• трубка с красным кольцом и точкой;

• трубка с коричневым кольцом;

• трубка с тремя зелеными кольцами;

• трубка с желтым кольцом.

Определение АХОВ проводится в соответствии с аварией, которая произошла на предприятии, имеющем соответствующее АХОВ.

Определение ОВ - Зарин, Зоман, V-газы (ИТ-44а):

• взять две трубки ИТ-44а, поместить в штатив, вынуть насос;

• вскрыть трубки, разбить верхние ампулы и трубки встряхнуть;

• одну трубку (опытную) вставить немаркированным концом в насос, а вторую (контрольную) в штатив, сделать насосом 5-6 качаний;

• вынуть опытную трубку из насоса и ампуловскрывателем разбить нижние ампулы контрольной и опытной трубок, встряхнуть их и наблюдать за изменением окраски в трубках;

• к моменту образования желтой окраски в контрольной трубке, красный цвет наполнителя опытной трубки указывает на наличие ОВ. Если в опытной трубке наполнитель окрасился в желтый цвет одновременно с появлением желтого цвета в контрольной трубке, то ОВ отсутствует.

Определение ОВ – фосген, дифосген, синильная кислота (ИТ 45):

• взять трубку из кассеты;

• вскрыть трубку и разбить ампулу;

• сделать 10-15 качаний насосом и сравнить окраску наполнителя с окраской эталона на кассете.

Определение ОВ – иприт (Ит-36), Би-Зет (ИТ-46), Си-Эс (ИТ-47):

• взять трубку из кассеты;

• вскрыть трубку и разбить ампулу;

• сделать 50-60 качаний насосом, через 1 минуту сравнить окраску наполнителя с окраской эталона на кассете.

При определении ОВ в дыму:

• достать насос;

• достать из кассеты необходимую индикаторную трубку, подготовить ее к работе по способам, описанным выше, и вставить в насос;

• взять насадку, закрепить на ней прижимным кольцом противодымный фильтр и плотно повернуть насадку на насос;

• прокачать через ИТ насосом воздух;

• снять насадку, вынуть из насоса ИТ и завершить определение ОВ.

Определение ОВ в воздухе при низких температурах (от –40⁰С до +15⁰С).

Определение ОВ при низких температурах проводится после предварительного подогрева ИТ в грелке, которой комплектуется ВПХР. Для этого:

• подготовить грелку (вставить в грелку подогревательный патрон, разбить патрон штырем);

• через 1-2 минуты вставить трубки для подогрева и проводить подогрев 1-2 минуты;

• провести определение ОВ способами, описанными выше.

Определение АХОВ с помощью ВПХР.

Определение видов АХОВ прибором ВПХР штатного исполнения, укомплектованного индикаторными трубками, представлено в таблице 8.

Последовательность работы с индикаторными трубками при определении АХОВ, такая же, как и для определения ОВ.

Используя набор индикаторных трубок, с помощью прибора ВПХР можно определять все АХОВ, рассматриваемые в гражданской обороне.

Определение АХОВ с помощью минилабораторий «Сервэк», «Инспектор Кейтс», «Пчелка-Р».

При использовании МЭЛ с применением индикаторных элементов принцип работы заключается в изменении окраски индикаторной рецептуры на подложке индикаторного элемента (ИЭ) после просасывания через нее воздуха с помощью насоса. При наличии в воздухе концентрации АХОВ равной или большей, чем указано на этикетке ИЭ, индикационная рецептура в месте износа воздуха изменит окраску.

При использовании МЭЛ с применением индикаторных трубок (ИТ) принцип работы заключается в изменении окраски индикаторной рецептуры ИТ после просасывания через неё определенного объема воздуха.

Индикаторные трубки являются газоанализаторами линейного типа. Длина окраски на индикаторной рецептуре соответствует концентрации анализируемого вещества в воздухе и измеряется по шкале, отградуированной в мг/м³ (мг/см³).

Практическая работа с МЭЛ.

Подготовка МЭЛ к работе:

• вскрыть ИТ с обеих сторон;

• закрепить ИТ в резиновой втулке насоса;

• полностью ввести поршень насоса в цилиндр;

• совместить метки на поршне и направляющей втулке насоса поворотом поршня в цилиндре;

• прососать через ИТ необходимый объем анализируемого воздуха, для чего оттянуть поршень насоса до фиксации (щелчка фиксатора).

Время прососа одного объема цилиндра (100 см³) не превышает 90 секунд.

Далее действовать в соответствии с инструкцией на этикетке ИТ или инструкции.

Универсальный прибор газового контроля типа УПГК-1И.

Универсальный прибор газового контроля типа УПГК предназначен для контроля и измерения концентрации АХОВ и ОВ в воздухе, а также загрязненности почвы, воды, одежды и других поверхностей и объектов.

Прибор УПГК работает в двух режимах:

1. блок управления с блоком измерительным (БИ) на основе фотоионизационного преобразователя;

2. блок управления с блоком пробоотбора (БП) и комплектом индикаторных трубок (ИТ).

Прибор УПГК в режиме с блоком измерительным предназначен для поиска мест утечек и оперативного определения в автоматическом режиме уровней концентрации АХОВ.

Прибор УПГК в режиме пробоотбора (БП) предназначен для контроля с помощью ИТ концентрации АХОВ и ОВ.

Газоанализаторы «Колион-1», «Колион-701».

Газоанализатор «Колион-1» фотоионизационного типа предназначен для измерения количества органических и неорганических веществ в широких диапазонах концентрации. Газоанализатор «Колион-701» фотоионизационного типа предназначен для измерения концентраций хлора в диапазоне от 0 до 20 мг/м³ (технические данные приведены в табл. 8).

Воздух с помощью побудителя расхода прокачивается через детектор, где анализируемое вещество ионизируется. Зараженные частицы под воздействием приложенного к электродам напряжения перемещаются в ионизационной камере детектора, формируя токовой сигнал, пропорциональный концентрации вещества.

Газоанализатор АНТ-2.

Малогабаритный переносной, с автономным питанием, анализатор АНТ-2 предназначен для определения концентрации вредных веществ в воздухе. Обеспечивает высокую производительность при контроле химической обстановки в опасной зоне химического загрязнения при возникновении и ликвидации аварийных ситуаций.

Технические данные анализаторов

Технические характеристики	Колион-1 (по бензолу)	Колион-701
Диапазоны изменений, мг/м3	0-2000	0-20
Диапазоны установки уровня звуковой сигнализации, мг/м3	0-200	0-20
Погрешность, %	25	25
Масса: в упаковке без упаковки	6 2,5	4 2,5
Время работы	8	8
Диапазон температур	-20 +50

Газоанализатор автоматический ГСП-1.

ГСП-1 предназначен для определения в воздухе наличия и типа ОВ, а также для обнаружена ионизирующих излучений.

Для обнаружения ОВ воздух просасывается через периодически перемещающуюся и смачиваемую реактивом индикаторную пленку, которая изменяет окраску при наличии в воздухе ОВ. Окрашенное пятно на ленте регистрируется фотоэлементом, который воздействует на реле световой и звуковой сигнализации.

Для обнаружения ионизирующего излучения прибор имеет газоразрядный счетчик с электронно-усилительным устройством. При наличии ионизирующего излучения включается световая и звуковая сигнализация.

При малой мощности излучения (около 0,1 р/ч) сигнализация работает прерывисто, при большей мощности – непрерывно.

Газоанализатор автоматический ГСП – 11.

ГСП-11 предназначен для непрерывного контроля воздуха в целях определения в нем ОВ. По своему принципу действия ГСП-11 является фотоколориметрическим прибором.

Фотоколориметрированию подвергается индикаторная лента после смачивания ее раствором и просасывания через нее контролируемого воздуха. При наличии ОВ красная окраска на ленте сохраняется до момента контроля, при отсутствии – изменяется до желтой.

Газоанализаторы ГСП-1, ГСП-11 используются в Вооруженных Силах Российской Федерации и частях гражданской обороны.