- •1.1. Мониторинг окружающей среды
- •1.2. Классификация видов мониторинга
- •1.3. Экологический мониторинг
- •Глава 2. Приоритетность измерений концентраций загрязняющих веществ
- •2.1. Приоритетность при организации мониторинга
- •2.2. Приоритетность мониторинга загрязнений
- •2.3. Классы опасности веществ в воздухе и воде
- •Глава 4. Пробоотбор и пробоподготовка
- •4.1. Особенности природных сред как объектов анализа
- •4.2 Отбор проб воздуха
- •4.3. Отбор проб поверхностной и сточной воды
- •4.4. Отбор проб атмосферных осадков, почвы, данных отложений и растительных материалов
- •4.5. Концентрирование микропримесей из пробы воды
- •Глава 5. Организация систем мониторинга
- •5.1. Уровни систем мониторинга
- •5.2. Государственный экологический мониторинг
- •5.2.1. Структура и задачи государственного экологического мониторинга
- •5.2.2. Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета
- •5.3. Глобальная система мониторинга окружающей среды
- •Глава 6. Методы анализа объектов окружающей среды и оценки экологической ситуации
- •6.1. Химические методы анализа
- •6.2. Фотометрические методы анализа
- •6.2.1. Фотоколориметрический анализ
- •6.2.2. Спектрофотометрический анализ
- •6.2.3. Колориметрический анализ
- •6.2.4. Нефелометрия и турбодиметрия
- •6.3. Электрохимические методы анализа
- •6.3.1. Кулонометрический метод
- •6.3.2. Кондуктометрический метод
- •6.3.3. Потенциометрические методы анализа
- •6.3.4. Вольтамперметрия
- •6.4. Спектральные методы анализа
- •6.4.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •6.4.2. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •6.5. Хроматографические методы анализа
- •6.5.1. Газовая хроматография
- •6.5.2. Жидкостная хроматография
- •6.5.3. Ионная хроматография
- •6.5.4. Тонкослойная и бумажная хроматография
- •6.6. Масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия
- •6.7. Биологические методы оценки экологической ситуации
- •6.8. Дистанционные методы анализа
- •6.8.1. Спектрометрические методы изучения загрязнения атмосферы
- •6.8.2. Исследование атмосферных аэрозолей методом лазерного зондирования
- •6.8.3. Дистанционные методы обнаружения нефтяных загрязнений водных бассейнов
- •6.8.4. Дистанционные методы измерения радиоактивного загрязнения местности
- •Глава 7. Основные средства мониторинга воздушной, водной и других сред
- •7.1. Анализ вредных веществ в воздухе
- •7.1.1. Экспрессные методы анализа воздуха
- •7.1.2. Электрохимический анализ воздуха
- •7.1.3. Хроматографический анализ воздуха
- •7.1.4. Анализ пыли в воздухе
- •7.1.5. Передвижные и стационарные лабораторные комплексы для контроля воздушной среды
- •7.2. Анализ вредных веществ в воде
- •7.2.1. Основные характеристики воды и их определение
- •7.2.2. Суммарные показатели воды и их определение
- •7.2.3. Определение металлов в воде
- •7.2.4. Определение органических продуктов в воде
- •Литература
- •Глава 7. Основные средства мониторинга воздушной. Водной и других сред
4.2 Отбор проб воздуха
Общие требования к отбору проб газов:
1. Предохранить пробы от потери в результате растворения в конденсационной влаге (особенно это важно при анализе SO2).
2. Гарантировать неизменность давления и температуры для предотвращения многочисленных ошибок анализа, обусловленных явлениями адсорбции и десорбции.
3. Регулировать температуру пробы так, чтобы она не сильно отличалась от температуры окружающей среды.
4. Обеспечить герметичность контейнера для отбора проб.
Отбор проб воздуха с концентрированием и без концентрирования. Пробоотбор воздуха осуществляют с концентрированием и без концентрирования, с химическими реакциями и без них. Пробоотбор воздуха с концентрированием загрязняющих веществ осуществляется при ручном определении загрязнений и при определении следовых количеств веществ. При анализе воздуха на содержание примесей при их содержании в значительных количествах, а также при анализе промышленных газов и при автоматическом определении загрязнений отбор проб воздуха осуществляют без концентрирования. При этом для отбора проб используют резиновые камеры или пробоотборники из стекла.
Сущность метода отбора проб с концентрированием заключается в покачивании окружающего воздуха через поглотительное устройство для улавливания примесей. Оборудование для отбора пробы должно состоять из следующих элементов: 1 - воздухозаборник; 2 - фильтр; 3 - поглотитель; 4 - защитный фильтр; 5 - насос; 6 - газовый счетчик.
Не рекомендуется устанавливать пробоотборное оборудование в среде, подверженной воздействию высоких или низких температур, а также прямому их продолжительному воздействию солнечных лучей. Помещать воздухозаборник следует на расстоянии не менее 1 м от любого препятствия, включая оборудование для отбора проб, и не менее, чем на 3 м над ближайшей горизонтальной поверхностью. Следует избегать размещения воздухозаборника вблизи местного источника загрязнения, такого как невысокая труба или выхлопная труба. Общая длина воздухозаборника до поглотителя не должна превышать 6 м. Внутренний диаметр трубопровода должен составлять от 6 до 8 мм, а его внутренняя поверхность должна быть гладкой. Для трубопровода используют тефлон, стекло или полиэтилен.
Отделение пыли и аэрозолей при взятии проб из воздуха. Для отбора пыли и аэрозолей воздух сначала пропускают через фильтры из стекловолокна или вату из кварцевого стекла. За рубежом для улавливания аэрозольных частиц большое распространение получили многослойные фильтры из стекловолокна, керамики, фторопласта, полиамида, полисульфонов, полиакрилонитрона и других материалов. Они практически полностью задерживают частицы с размером до 0,2 мкм. В нашей стране для этих целей в основном применяются фильтры Петрянова из ультратонких волокон поливинилхлорида, устойчивые в агрессивных средах, хорошо растворяющихся в органических растворителях. Они гидрофобны, имеют малое сопротивление и даже при высоких скоростях фильтрации (более 1м/с) улавливают 90% аэрозолей с размером частиц 0,3 мкм и выше. Кроме того, фильтры Петрянова позволяют эффективно извлекать аэрозоли металлов (бериллий, хром, алюминий, свинец и др.)
Ловушки (поглотители) абсорбционные и адсорбционные при пробоотборе воздуха. В качестве поглотителей загрязнений из воздуха используют абсорбенты (вода, кислоты, щелочи, растворители) и адсорбенты.
Поглотители загружают в поглотительные приборы, в качестве которых используют приборы Рыхтера, Зайцева и поглотительные приборы для зернистых сорбентов и другие устройства.
Одним из распространенных методов извлечения органических микропримесей из атмосферы и промышленных выбросов является сорбция на твердых сорбентах. Особую роль при этом играет выбор сорбента, который должен быть гидрофобным, химически инертным, механически прочным, хорошо адсорбировать анализируемые компоненты, сохранять сорбционные свойства в течении длительного времени, быть дешевым, легко доступным. Обычно выбор сорбента определяется спецификой поставленных задач. Так, тенакс - пористый полимер (поли - 2,6 - дифенилфенилен) поглощает из воздуха большинство органических загрязнителей с широким диапазоном температур кипения (до 250 - 3000С) и имеют высокую термостабильность (до 4500С), так что сконцентрированные примеси легко можно извлечь из сорбента методом термодесорбции. Однако он плохо сорбирует низкомолекулярные соединения. В этих случаях применяют многослойные ловушки, заполненные слоями нескольких полимерных сорбентов, активированного угля, силикагеля или графитированных саж. Например, селективное извлечение из воздуха паров металлической ртути и ее алкильных соединений осуществляют с помощью ловушек, заполненных последовательно слоями хромосома w (поглощение хлоридов ртути), тенакса (поглощение метилхлорида ртути) и тонкой золотой проволоки (поглощение паров ртути).
Активные угли являются хорошими сорбентами неполярных органических загрязнителей (хлоруглеводородов, ароматических углеводородов) с температурой кипения 200 - 2800С. Эффективность извлечения составляет 80 - 100%. Десорбции примесей из угля осуществляют экстракцией органическими растворителями.
Из других углеродных сорбентов распространены синтетические угли с регулярной структурой: карбопаки, карбосивы, получаемые модификацией графитированной сажи.
Как и активные угли, способны эффективно извлекать из воздуха примеси вредных веществ силикагели различных марок, представляющие собой обезвоженную кремниевую кислоту. В сухом воздухе они являются эффективными сорбентами и удобны для избирательного поглощения хлорфенолов, нитрозоаминов и других полярных соединений.
Метод вымораживания в отборе проб воздуха. Более эффективно примеси органических загрязнителей из воздуха можно извлечь с помощью криогенного концентрирования. Этот метод основан на их вымораживании при температурах более низких, чем температура кипения. Отбор проб сводится к пропусканию воздуха через охлаждаемую ловушку с достаточно большой поверхностью (трубки со стекловатой и др.). В качестве хладагентов используют жидкий азот или кислород, твердую углекислоту и т. п. Иногда охлаждаемые ловушки заполняют сорбентом. Сочетание криогенного концентрирования и сорбции обеспечивает 1000-кратное и более концентрирование определяемых компонентов. Особенно часто этот способ применяют при хромато-масс-спектрометрическом определении загрязнений.