Тема: методы отбора проб воздуха для санитарно-химических исследований.

Цель занятия: Ознакомить студентов с методами отбора проб воздуха для санитарно-химических исследований, расчета необходимого объема воздуха для анализа и приведения объема отобранных проб воздуха к стандартным условиям.

ОБЪЕМ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ:

1. Собрать схему для отбора проб воздуха аспирационным методом, используя поглотительные приборы, бутылочный аспиратор, электроаспиратор.

2. Собрать схему для отбора проб аэрозолей, используя электроаспиратор, патрон, фильтр.

3. Рассчитать необходимый объем воздуха для анализа по индивидуально выданной преподавателем ситуационной задаче.

4. Произвести отбор проб воздуха аспирационным методом.

5. Привести объем отобранной пробы воздуха к стандартным условиям. Резуль­таты исследований оформить в виде протокола по приведенной ниже форме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Атмосферный воздух, как фактор окружающей среды и его гигиеническое значение.

2. Естественный химический состав атмосферы, физиолого-гигиеническое значе­ние его основных компонентов: азота, кислорода, углекислого газа, озона.

3. Природа атмосферных загрязнений, их источники и сравнительная гигиеническая характеристика.

4. Общие правила отбора проб воздуха.

5. Правила отбора проб атмосферного воздуха: среднесуточных и максимально разовых.

6. Отбор проб воздуха в производственных помещениях.

7. Расчет необходимого объема воздуха для анализа.

8. Характеристика методов отбора проб воздуха.

9. Приведение объема воздуха к стандартным условиям.

Исследование воздуха с целью выявления содержания в нем токсических веществ является одной из труднейших задач аналитической химии. Это связано с тем, что, во-первых, воздух представляет собой неустойчивую фазу и, во-вторых, в одной пробе может одновременно находиться большое число других химических веществ и соединений.

Исследование воздуха включает два этапа - отбор проб и их анализ. Наличие сравнительно малых количеств химических веществ в воздухе и их различное агрегатное состояние предъявляют особые требования к отбору проб воздуха.

Отбор проб исследуемого воздуха - важнейшая часть работы, поскольку результат самого точного анализа теряет смысл в случае неправильно отобранной пробы. К процессу отбора проб предъявляются следующие требования:

1) получение пробы, соответствующей реальному составу воздуха;

2) накопление в пробе достаточного для обнаружения количества искомого вещества.

Способы отбора проб воздуха разнообразны и зависят от ряда причин:

1) агрегатного состояния искомого вещества в воздушной среде (аэрозоли конденсации и дезинтеграции, пары, газы);

2) возможных химических взаимодействий искомых веществ с воздушной средой;

3) числа исследуемых вредных веществ в воздухе;

4) метода исследования и др.

Отбор проб воздуха, как правило, в местах исследования начинается с определения необходимого объема воздуха для санитарно-химического исследования. При значительной концентрации загрязнений в воздухе бывает достаточно небольшого объема исследуемого воздуха (0,5-5,0 л), если же концентрации незначительны - отбирают несколько десятков и даже сотен литров.

Минимальная концентрация того или иного вещества, которая может быть определена в воздухе зависит:

а) от объема воздуха, взятого для исследования

б) от чувствительности метода определения химического вещества (приводится во всех руководствах при описании метода определения и обозначает минимальное количество вещества, которое может быть обнаружено в пробе). Таким образом, необходимый объем воздуха для исследования на наличие химических веществ будет зависеть от минимальной концентрации загрязнителя, который мы хотим обнаружить. Для этой цели предложены различные расчетные формулы:

1. Формула Атласова (1965)

где:Vx - необходимый объем воздуха для исследования в м³ ;

А - чувствительность метода определения химического вещества (в мг в пробе).

В - минимальная концентрация, которую мы хотим обнаружить (в мг/м³). Пример: Чувствительность метода определения стиро­ла 0,002 мг в пробе, необходимо определить концентрацию на уровне 0,06 мг/м .

т.е., чтобы определить концентрацию на уровне 0,06 мг/м необходимо отобрать не менее 33 л воздуха.

2. Более точный расчет производится по формуле А.Н.Бокова

Vo - объем воздуха в л, необходимый для исследования;

а - чувствительность принятого метода определения вещества (в мг) в

анализируемом объеме поглотительной жидкости;

n - число веществ, присутствующих в воздухе

m - ПДК определяемого вещества (в мг/м³ );

V - общий объем поглотительной жидкости в мл;

V₁ - объем поглотительной жидкости в мл, необходимой для исследования;

1,2 - коэффициент запаса - объем пробы воздуха должен быть несколько

выше минимально необходимого.

Пример: В анализируемом воздухе присутствуют фенол и формальдегид. Определяем формальдегид (ПДК-0,12 мг/м³) по методу Гладчикова и Шумаркина (1957) с хромотроповой кислотой (чувствительность метода 0,00002 мг в анали­зируемом объеме).

Исследуемый воздух пропускается через 10 мл поглотительной жидкости, а для дальнейшего анализа берется 2 мл.

Производим расчет по формуле:

т.е. необходимо отобрать для анализа не менее 20 л воздуха. Подобные предварительные расчеты, с одной стороны, могут предотвратить неправильное суждение о степени загрязнения атмосферного воздуха, когда из-за недостаточного объема пробы воздуха получаем отрицательный результат анализа, а с другой стороны, позволяют избежать неоправданно длительного или завышенного отбора проб воздуха.

Принимая во внимание то, что отбор проб воздуха чрезвычайно ответственный этап анализа, до начала исследования должно быть выяснено:

а) в каком агрегатном состоянии находится в воздухе определяемое вещество;

б) какие вещества сопутствуют ему и влияют ли они на ход анализа;

в) динамику поступления исследуемого вещества, т.е. имеет ли место кратковременное или непрерывное его поступление в воздух.

Эти моменты определяются особенностями технологического процесса, который должен всегда учитываться и приниматься во внимание при исследовании атмосферного воздуха и воздуха производственных помещений.

ОТБОР МАКСИМАЛЬНО-РАЗОВЫХ ПРОБ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Максимально разовая концентрация - наивысшая концентрация, которая определяется путем кратковременного отбора проб под факелом выбросов. Отбор проб в этом случае проводят в зонах максимального загрязнения, непосредственно в факеле выброса.

Отбор проб под факелом осуществляется как правило в течение 15-20 минут. В каждой точке отбирают не менее 25 проб в течение ряда дней на уровне 1,5 м от земли (в зоне дыхания) в местах, где отсутствуют источники местного загрязне­ния воздуха: на газонах, твердом грунте. Лучшим вариантом отбора максимально разовых проб следует считать одновременный отбор проб в 2-3 точках по поперечнику раскрытия факела и на 2-х - 3-х расстояниях удаления от источника загрязнения. Отбор проб следует производить в часы максимального загрязнения воздуха.