III. Методы и приборы для санитарного контроля концентрации пыле- и газообразных примесей в атмосфере

Интервал возможных концентраций загрязнений может изме­няться от 10^-8до 10⁵мг/м³, а полидисперсные системы характери­зуются, как правило, еще и широким спектром размеров частиц от 10^-2до 10³ мкм. Это исключает возможность создания универсаль­ного метода измерения концентраций атмосферного загрязнения н объясняет дифференцированный подход к способам их измерения.

Независимо от используемого метода анализа контроль концен­траций вредных примесей сводится к следующим операциям: отбор проб воздуха, подготовка пробы к анализу, анализ и обработка результатов.

Наиболее ответственным этапом при определении концентрации вредных примесей является представительный отбор проб воздуха, обеспечивающий достоверность результатов. Самым простым и рас­пространенным способом накопления газовой или пылевой пробы является протягивание воздуха воздуходувными устройствами (ас­пиратор, эжектор, насос) с определенной скоростью, регистрируе­мой расходомерным устройством (реометр, ротаметр, газовые ча­сы), через накопительные элементы, обладающие необходимой поглотительной способностью.

Отбор проб воздуха, содержащего твердые и жидкие аэрозоли, проводят либо методом фильтрации, либо при использовании цент­робежных, инерционных и электростатических сил, либо методом теомодиффузии.

Метод фильтрации позволяет выделить частицы размером свы­ше 0,1 мкм. Этот метод основан на пропускании через фильтр определенного объема исследуемого воздуха при помощи аспирационного устройства. В качестве фильтрующих материалов в отече­ственных пылемерах применяют аналитические аэрозольные фильт­ры (АФА) на базе тканей ФПП-15, ФПМ-15 и др. Фильтры изго­тавливают с рабочей поверхностью круглого сечения диаметром 10, 18, 40, 100 и 160 мм. Выделение взвешенных частиц под действием сил инерции осуществляется в импакторах, что применимо для час­тиц размером более 0,5 мкм. Метод центробежного осаждения взве­шенных частиц пыли осуществляется в циклоне и позволяет выде­лить крупные частицы размером более 1 мкм. Методы термодиффузии и электростатического осаждения позволяют выделить части­цы размером свыше 0,01 мкм.

Отбор проб воздуха при анализе газо- и парообразных примесей осуществляется за счет протягивания воздуха через специальные твердые или жидкие поглотители, в которых газовая примесь кон­денсируется либо адсорбируется. В последние годыв качестве сор­бентов для концентрирования микропримесей используют раствори­мые неорганические хемосорбенты, пленочные и полимерные сор­бенты (полисорбы, порапаки, тенаке и др.), позволяющие улавливать из загрязненного воздуха самые различные химические вещества. Важным достоинством полимерных сорбентов являются их гидрофобность (влага воздуха не концентрируется в ловушке и не мешает анализу) и способность сохранять в течение длительного времени без изменения первоначальный состав пробы.

Для контроля запыленности часто используют гравиметрический (весовой) метод, который заключается в выделении частиц пыли из пылегазового потока и определении их массы. Концентрацию пыли рассчитывают по формуле

c = m/Qt,

где m - масса пробы пыли, мг; Q - объемный расход воздуха че­рез пробоотборник, м³/с;t- время отбора проб, с.

Основные преимущества этого метода — получение массовой концентрации пыли и отсутствие влияния ее химического и дис­персного состава на результаты измерений. Однако метод отлича­ется большой трудоемкостью и длительностью процесса измерения.

Для измерения концентрации промышленной пыли применяют также радиоизотопный и оптический метод.

Контроль концентраций газо- и парообразных примесей атмос­ферного воздуха производится с помощью газоанализаторов, позво­ляющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль содер­жания в нем вредных примесей. Для экспрессного определения токсичных веществ используют универсальные газоанализаторы упрощенного типа (УГ-2, ГХ-2 идр.), основанные на линейно-коло­ристическом методе анализа. При просасывании воздуха через индикаторные трубки, заполненные твердым веществом-поглотите­лем, происходит изменение окраски индикаторного порошка. Длина окрашенного слоя пропорциональна концентрации исследуемого ве­щества, измеряемой по шкале в мг/л. Универсальный газовый ана­лизатор УГ-2, серийно выпускаемый отечественной промышленно­стью, позволяет определить концентрацию 16 различных газов и паров. Погрешность измерения не превышает ±10% от верхнего предела каждой шкалы.

Выбор метода анализа загрязненного воздуха определяется при­родой примесей, а также ожидаемой концентрацией и целью анали­за.

Для регистрации выбросов промышленных предприятий, а так­же исследования загрязнений атмосферы применяют лазерные ме­тоды, в которых учитывается рассеивание излучения лазера части­цами аэрозолей и молекулами газов. Рассеянная энергия попадает на приемную антенну локатора. Регистрируя и расшифровывая сле­ды взаимодействия лазерных импульсов с атмосферными слоями, можно извлечь информацию о давлении, плотности, температуре, концентрации различных газовых составляющих атмосферы и дру­гих параметрах.

Создание лазеров большой мощности с узким и стабильным спектром излучения, с полностью автоматииаированным циклом ра­бот и передачей результатов в вычислительный центр, совершенст­вование методов извлечения информации из результатов зондирова­ния позволяют осуществлять оперативный контроль степени загряз­нения атмосферы в широких масштабах.