3. Средства контроля воздушных и других газообразных сред. Газоанализаторы

Средства контроля воздушных и других газообразных сред подразделяют на:

• системы (комплексы),

• приборы,

• другие технические средства контроля загрязнения (ТСКЗ) воздушного бассейна, при этом группируя их по особенностям анализируемой воздушной среды следующим образом:

• ТСКЗ атмосферы,

• ТСКЗ воздуха населенных мест и жилых помещений,

• ТСКЗ воздуха рабочей зоны и производственных помещений,

• ТСКЗ выбросов и паро - воздушных смесей, поступающих в атмосферу.

По степени автоматизации: на автоматические автоматизаторы и газосигнализаторы, и неавтоматические приборы и другие средства контроля.

На современном российском рынке средств экоаналитического контроля более всего распространены автоматические газосигнализаторы, которые постепенно замещаются газоанализаторами. Значительную долю этого рынка также до сих пор занимают неавтоматизированные ТСКЗ на основе индикаторных трубок, полуколичественных экспресс - тестов, индикаторных бумажек, пленок и т. д. Они чаще всего используются при полевом контроле «на месте» для решения первой задачи в технологической цепочке - «поисковой», а также для предварительных и весьма приблизительных («полуколичественных») измерений.

Всего в Госреестре СИ зафиксировано более 150 марок отечественных (35 %) и импортных (около 65 %) газоаналитических приборов, являющихся аттестованными СИ. Они могут быть сгруппированы следующим образом:

• промышленные газоанализаторы - более 60 (> 40 %),

• анализаторы атмосферного воздуха - около 50 (30 %),

• газоанализаторы транспортных выбросов - около 20 (13 %),

• аппаратура контроля пыли и дымности - около 20 (13 %),

• иные (экспресс - определители и др.) - более 5 (около 4 %).

При лабораторном экоаналитическом контроле загрязняющих веществ в воздухе фоновых районов, населенных пунктов и в промышленных выбросах в основном применяется технология с разделенными процедурами отбора и измерения показателей проб. При этом в числе универсальных приборов лабораторного анализа, на которых в соответствии с РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» и РД 52.18.595-96 «Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды» реализуется не менее 130 методик выполнения измерений загрязняющих атмосферу веществ, находятся следующие типы средств:

• фотометры и спектрофотометры 50 % (>60 методик),

• хроматографы 20 % (30),

• атомно-абсорбционные спектрометры 10 % (15),

• потенциометрические приборы 4 % (5),

• флуориметры и титраторы по 2.5 % (по 3),

• кулонометры и весовые приборы по 1,5 % (по 2),

• остальные (хромато-масс-спектрометры, рентгено-флуоресцентные и электрометрические приборы и т. д.) < 1 % (по 1 - 2).

Из приведенных данных следует, что с помощью трех наиболее часто применяемых типов лабораторных измерительных приборов (фотометры, хроматографы и атомно-абсорбционные спектрометры) могут решаться примерно 80% всех основных экоаналитических задач контроля воздуха, выполняемых в лабораторных условиях.

Газоанализаторы вредных веществ. Автоматический газоанализатор представляет собой прибор, в котором отбор проб воздуха, определение количества контролируемого компонента, выдача и запись результатов анализа проводится автоматически по заданной программе без участия оператора. Для контроля воздушной среды используют газоанализаторы, работа которых основана на различных принципах.

Термокондуктометрические газоанализаторы.Принцип работы основан на зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава. Чувствительным элементом анализаторов этого типа являются тонкие платиновые нити. В зависимости от состава газа меняется температура чувствительного элемента, возникает ток, сила которого пропорциональна концентрации контролируемого компонента.

Термохимические газоанализаторы. Принцип их работы основан на измерении теплового эффекта каталитической реакции, в которой участвует контролируемый компонент. Термохимический принцип использован в газоанализаторах и сигнализаторах горючих газов, паров и их смесей.

Магнитные и термомагнитные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении физических свойств газовой смеси под воздействием магнитного поля.

Кулонометрические газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении предельного электрического тока, возникающего при электролизе раствора, который содержит определяемое вещество, являющееся электрохимическим деполяризатором. Анализируемая смесь, содержащая, например, диоксид серы, подается в электрохимическую ячейку. Он реагирует с иодом до образования сероводорода, который затем электороокисляется на измерительном электроде. Электрический ток является мерой концентрации определяемого компонента.

Ионизационные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа. Обычно используют ионизацию пламенем и радиоактивным излучением. Разработаны ионизационные газоанализаторы на NO₂, бензол, дихлорэтан.

Фотоколориметрические газоанализаторы. Принцип работы основан на использовании специфической реакции, сопровождающихся образованием или изменением окраски взаимодействующих веществ. Достоинством газоанализаторов является высокая чувствительность и универсальность. Определяемые вещества - NH₃, H₂S, CS₂, Cl₂, HCN, фосген.

Оптико - акустические газоанализаторы. Принцип работы основан на поглощении инфракрасного излучения газом. Газ при прерывистом ИК - облучении в замкнутом пространстве периодически нагревается и охлаждается, что сопряжено с колебаниями давления газовой смеси.

Хемилюминисцентные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении интенсивности люминесценции продуктов химической реакции определяемого компонента с реагентом. Определяемые вещества - озон, NO, NO₂, NO_x.

Флуоресцентные.Принцип работы основан на измерении интенсивности флуоресценции определяемого компонента под действием УФ - излучения. Определяемые вещества - СО₂, СО.

Лазерные.Принцип работы основан на поглощении веществом лазерного излучения определенной длины волны. (Метан, пыль).

Интерференционные.Основан на зависимости изменения оптических свойств анализируемой смеси от концентрации определяемого компонента. (СО₂, метан, водород).

4. Технические средства для контроля загрязненности вод и других жидкостей. В отличие от газоаналитической аппаратуры технические средства для контроля загрязненности вод и других жидкостей распространены несколько меньше.

В энциклопедии «Экометрия» средства для контроля параметров вод подразделяются на:

• приборы для измерения концентрации загрязняющих веществ,

• приборы для контроля физико-химических параметров,

• приборы для контроля обобщающих показателей ("органический" или общий углерод, БПК, ХПК и др.).

Наиболее подходящей может оказаться такая классификация:

• приборы для контроля вод питьевого назначения,

• приборы для контроля вод хозяйственно-бытового назначения,

• приборы для контроля вод рыбохозяйственных водоемов,

• приборы для контроля вод природных источников,

• приборы для контроля сточных вод.

На экоаналитическом рынке наиболее распространены автоматические анализаторы. Всего в Госреестре зафиксировано около 60 марок отечественных (38 %) и импортных (около 60 %) приборов, сгруппированных следующим образом:

• приборы для измерения концентраций загрязняющих веществ - более 40 (70 %).

• приборы контроля физико-химических параметров - 10 (20 %),

• приборы для обобщающих показателей - 10 (10 %).