книги / Промышленный экологический анализ

Продолжительность непрерывной работы пробоотборника составляет 7-8 ч. Изменение объема и скорости за время непрерывной работы не превыша­ ет ±10% при напряжении питания б В. Питание пробоотборника осуществляет­ ся от батареи, состоящей из 5 аккумуляторов типа Д-0,25. Аккумуляторы заря­ жают с помощью выпрямителя БНН2-01. Пробоотборник с аккумуляторным ис­ точником питания рекомендуется эксплуатировать со следующей циклично­ стью: 17чзаряд, 7 ч - работа.

Портативный пылеотборник ППО-1К предназначен для работы в шахтах. Он состоит из портативной воздуходувки ПРВ-1М и батарей шахтных аккумуля­ торов. Воздуходувка Г1РВ-1М представляет собой переносной комплект с элек­ троприводом, пусковым ротаметром для измерения скорости пропускания воз­ духа 20 л/мин. Основной частью являются электродвигатель ДПМ-35Н1-03; ток постоянный, напряжение питания б В, число оборотов в минуту 1800, сила тока 2 А. Работает при температуре окружающей среды от -25 до +25 °С и при атмосферном давлении 101,33±7 кПа (повышение или понижение давления до­ пускается на 3 кПа); влажность воздуха при 20±5°С не должна превышать 98%. Масса 0,5 кг, габариты 78x58x82 мм; срок службы 1год.

Индивидуальный пылеотборник ИПШ-2,8 производительностью 2,8 дм/мин монтируется вместе с головным светильником. Он состоит из диа­ фрагменного насоса с приводом от двигателя постоянного тока ДПР-2Т и счет­ чика оборотов, аккумулятора и фильтродержателя, который закрепляется на го­ ловном светильнике и соединяется с насосом резиновой трубкой. Аккумулятор­ ная батарея ЭКНГК-ИД обеспечивает производительность непрерывной рабо­ ты прибора 6 - 7 ч. Скорость входа воздуха в фильтродержатель равна 14 - 1 5 м/с, что соответствует скорости вдыхания воздуха человеком. Фильтр располо­ жен горизонтально.

Аналогичный пробоотборник представляет собой устройство, вмонтиро­ ванное в корпус лампового защитного шлема шахтера, включает воздухозабор­ ный зонд и вибрационный насос. Зонд представляет собой циклонный пылеосадитель с тангенциальной подачей воздуха. Насос с электромотором находится в футляре размером 60x105x120 мм. Питание электромотора осуществляется от аккумуляторной никелево-кадмиевой батареи, обеспечивающей непрерывную эксплуатацию прибора в течение 1 - 8 ч. Скорость отбора проб 0,8 дм/мин. Имеется регулятор производительности прибора, исключающий влияние посте­ пенного запыления фильтра. Прибор искробезопасен.

Фирма «Вяртсиля» (Финляндия) выпускает аспирационные устройства ти­ па 8082. 8083, 8077, используемые в индивидуальных пробоотборниках. Уст­ ройство типа 8Ô82 включает насос с регулятором, обеспечивающим постоянный расход. С помощью часового механизма можно установить время работы насо­ са в пределах 10-990 мин с шагом 10 мин. Расход выбирают с помощью блока дросселей, без калибровки. Если расход по какой-либо причине (например, из-

ленты 2 см/ч. Масса пробоотборника 0,7 кг, габариты 15x6x10 см. К пробоот­ борнику прилагается интегральный считывающий блок с самописцем, который позволяет оценить интенсивность окраски и получить данные о концентрации вещества. Информация выдается за 30 с в виде диаграммы, на которой зафик­ сированы изменения концентрации во времени, а также суммарная концентра­ ция вещества и время экспозиции.

Американским национальным институтом охраны труда разработан пробо­ отборник с насосом серии SP В корпусе прибора размещается сорбционная трубка. Миниатюрный насос непрерывно протягивает через сорбционную труб­ ку воздух из зоны дыхания рабочего. Насос крепят на ремне или помещают в карман. Питание насоса осуществляется от никелево-кадмиевой батареи при длительности работы без перезарядки 8 ч для любой скорости потоков. Скоро­ сти потока для различных моделей составляют: 40 - 200; 20 —100; 10 —50; 5 — 25 см*7мин. Перепад давления при скорости потока 200 см7мин - 620 Па, по­ грешность определения объема 5%, масса прибора около 300 г.

Пробоотборник американской фирмы, предназначенный для отбора проб воздуха в подземных помещениях и атмосферного воздуха, обеспечивает ско­ рость отбора до 3 дм'7мин. Пробоотборник работает 16 ч. В комплект входит устройство для зарядки батареи. Масса насоса, используемого в устройстве 0,6 кг, масса пробоотборника I кг.

3.4.4.Пассивная дозиметрия

Вотличие от активной дозиметрии пассивная дозиметрия основана на принципе свободной диффузии, без принудительного просасывания исследуе­ мого воздуха. В связи с этим пассивные дозиметры не снабжены аспирацион­ ным устройством, они просты и удобны в работе. Дозиметры прикрепляют к одежде работающего. В дозиметрах пассивного типа диффузия химических ве­ ществ осуществляется через стабильный слой воздуха (диффузионные дозимет­ ры) или путем проникания через мембрану (проницаемые дозиметры).

Диффузионные дозиметры. В основе работы диффузионных дозиметров лежат процессы диффузионного переноса молекул поглощаемого соединения через определенный стабильный слой воздуха.

Скорость диффузии w (в нг/с), определяющая массу вещества, диффунди­

рующего за единицу времени, описывается следующим уравнением:

w = (DA/L)(C-C0),

где I) - коэффициент диффузии, см2*с; А - площадь поперечного сечения пути диффузии. см:; /, - длина пути диффузии, см; ( ’ - концентрация вещества ана­ лизируемом воздухе, нг/см\ С„ - концентрация вещества у поверхности сорбен­ та, нг/см'

лю..

После умножения обеих частей уравнения на 1(время экспозиции, с) полу­ чают уравнение

т = DACI/L.

Выражение DA/L называют «эффективной скоростью поглощения» в пас­ сивном дошметре. Ее обозначают символом К и выражают в см?/с. В соответст­ вии с этим уравнение принимает вид

т = КС7,

отсюда ( m/Kl.

Значения А и L зависят от конструкции диффузора.

Проницаемые дозиметры. В основу работы дозиметров этого типа поло­ жен процесс проникания частиц определяемого соединения из исследуемого воздуха через мембрану на поверхность сорбента при наличии градиента кон­ центрации. Анализируемое вещество диффундирует не в стабильном слое воз­ духа, а через материал мембраны. Процесс этот называют также диффузией внутрь проницаемого барьера.

Для расчета концентраций вещества в воздухе ( ’ (в мг/м') используют уравнение

С = тК I t,

где т - масса поглощенного соединения, мкг; К - постоянная проникания, см/мин; / время экспозиции, мин.

Постоянная проникания К зависит от материала мембраны определяемого соединения. Ее находят экспериментально, помещая дозиметр в емкость (каме­ ру) с известной концентрацией анализируемого вещества, подаваемого динами­ ческим способом. Массу вещества, поглощенного адсорбентом, определяют общепринятыми методами. Определение постоянной проникания для каждого соединения и дозиметра является обязательным условием для получения точ­ ных результатов. В паспортах дозиметров, выпускаемых промышленностью, значения /^указываются.

Прокалиброванная один раз мембрана может быть использована много­ кратно.

Основными элементами дозиметра являются сорбент S, диффузор I) и мембрана А/. Сорбент является главным элементом любого дозиметра, обуслов­ ливающим адсорбцию анализируемых веществ из исследуемого воздуха. Твер­ дые сорбенты, используемые в пассивной дозиметрии, должны иметь большую удельную поверхность, достаточно высокую удерживающую способность (от-

сутствие десорбции в условиях пониженных концентраций) и иметь высокую степень чистоты.

К наиболее часто применяемым адсорбентам относят гранулированный или спрессованный активный уголь. .Масса угля в дозиметре составляет 200 - 300 мг с размером зерен 0,4 - 0,8 мм (20 - 40 меш.). Реже используют уголь с размером, зерен 0,8 - 1,25 мм (менее 20 меш.). Промытый уголь предварительно активируют при 350°С в струе инертного газа. Спрессованный уголь получают путем прессования с соответствующим носителем (например, тефлоном) или склеивателем, чаще всего стеклянным волокном или полимерами. Уголь обыч­ но имеет форму кружков или другую форму, приспособленную к оправе дози­ метра. Масса одного угольного элемента составляет 150 - 360 мг. Одной из форм спрессованного угля являются так называемые угольные ткани. В этом случае уголь вносят в волокнистую структуру ткани или осаждают на целлю­ лозном носителе (угольная бумага). Эти виды спрессованного угля имеют меньшую поглотительную способность по отношению к химическим соедине­ ниям, однако они удобнее в работе.

Реже применяют силикагель, пропитанный селективными реактивами, а также хроматографические носители - хромосорб N-AW, тенакс QC, порапак О, порапак N. Иногда применяют растворы, реагирующие непосредственно, при этом образуются окрашенные продукты реакции, которые затем фотометрируют. Жидкие сорбенты подбирают для селективного поглощения и определения отдельных веществ. Жидкий сорбент наносят на носитель - на фильтровальную бумагу, пористые целлюлозные пленки, поливинилхлорид, резину.

Диффузор - конструктивный элемент, ограничивающий влияние измене­ ния параметров окружающей среды на стабильность работы пассивного дози­ метра. Он представляет собой цилиндр или параллелепипед, прикрепленный к дозиметр). Самый простой диффузор - трубка из стекла или пластмассы, при­ крепленная к части, содержащей сорбент. Известны прямоугольные диффузоры с перегородками в виде перфорированной плитки и др. Одним из важнейших параметров диффузора является отношение его поверхности А к длине п\ти диффузии L. Оптимальным считают отношение АИ7 при котором количество поглощаемых веществ совпадает с теоретически рассчитанным на основании уравнения диффузии или с установленным опытным путем.

Мембрана является барьером, ограничивающим отрицательное влияние изменений параметров воздуха. Мембрана должна быть устойчива к действию влаги, химически устойчива по отношению к анализируемым веществам, не подвергаться электризации в процессе диффузии, а также иметь равномерную толщину и пористость. Потери при переносе вещества через мембрану не долж­ ны превышать 10%.

Иногда необходимо экспериментально установить скорость диффузии, при которой анализируемое соединение проникает через мембрану. Универсальным

рость поглощения в этих устройствах значительно ниже, чем у активных инди­ видуальных пробоотборников, количество сорбента больше, чем в сорбционных трубках с активным углем, поэтому риск превышения поглотительной способ­ ности за рабочую смену невелик. В связи с этим их можно применять для изме­ рения даже относительно высоких концентраций веществ. Нижний предел оп­ ределения зависит от природы анализируемого вещества (коэффициента диф­ фузии, чувствительности хроматографического метода), а также от геометриче­ ских параметров дозиметра A L Для дозиметров типа SD и SDM среднесменная концентрация составляет I - 4 мг/м1 Применение пассивных дозиметров для измерения кратковременных концентраций (15 мин) ограничено.

3,4.5. Отбор проб воздуха рабочей зоны

Пробы следует отбирать в зоне дыхания работающих на местах постоянно­ го и временного их пребывания при характерных производственных условиях с учетом:

1) особенностей технологического процесса (непрерывный, периодиче­ ский), температурного режима, количества выделяющихся вредных веществ и др ;

2)физико-химических свойств исследуемых веществ (агрегатное состоя­ ние, летучесть и др.) и возможности их превращений (окисление, восстановле­ ние, деструкция, гидролиз и др.);

3)опасности и характера биологического действия вредного фактора.

.Контроль за соблюдением ПДКмр и ориентировочных безопасных уровней

воздействия проводят путем отбора и анализа кратковременных (разовых) проб в течение 15 мин при условии достижения предела обнаружения определяемого вещества. Если метод определения не позволяет обнаружить вещество на уров­ не 0,5 ПДКм.р за 15 мин, допускается увеличение времени отбора проб до 30 мин.

Для получения достоверных результатов при санитарно-химических иссле­ дованиях воздушной среды в любой точке рабочего помещения на каждой ста­ дии технологического процесса или отдельной операции должно быть последо­ вательно отобрано не менее пяти проб воздуха. Если продолжительность стадии технологической операции не позволяет отобрать последовательно необходи­ мое число проб, отбор должен быть продолжен при повторении данной стадии процесса. Если стадия технологического процесса настолько коротка, что не по­ зволяет отобрать в одну пробу необходимое для анализа количество веществ из воздуха, то отбор проб в эту же концентрационную трубку (фильтр) или погло­ тительный прибор необходимо продолжить при повторении операции.

При санитарно-гигиенических исследованиях производственной атмосфе­ ры с.длительными стадиями технологического процесса отбор проб необходи­

способом, т. е. через равные промежутки времени в один и тот же абсорбер или в разные абсорберы с последующим усреднением результатов измерений за су­ тки.

Наблюдение за загрязнением атмосферы проводят на стационарных мар­ шрутных и передвижных (подфакельных) постах. Стационарные посты служат для проведения систематических наблюдений и оборудованы специальными павильонами с соответствующей аппаратурой для отбора проб воздуха и после­ дующего анализа и газоанализаторами непрерывной регистрации содержания вредных примесей, а также приборами для определения метрологических пока­ зателей. Передвижные посты служат для разовых наблюдений в зонах непо­ средственного влияния промышленных выбросов. Отбор проб под факелом проводят на высоте 1,5 м от поверхности земли в течение 20 - 30 мин. Интервал между отборами составляет приблизительно 10 мин. Пробы отбирают последо­ вательно по направлению ветра на расстояниях от источника выброса 0,2; 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15; 20 км.

Список литературы Аранович Г.И.. Коршунов Ю.Н., Ляликов Ю.С. Справочник по физико­

химическим методам исследования объектов окружающей среды. - Л.. Судо­ строение, 1979.

Другое Ю.С., Березкин В.Г Газохроматографический анализ загрязненно­ го воздуха. М.: Химия, 1981.

Другое Ю.С. Экологическая аналитическая химия. - М., 2000.

Другое Ю.С., Родин А.А. Газохроматографическая идентификация загряз­ нений воздуха, воды и почвы. - СПб.: Теза, 1999.

Калверт С., Инглунд Г.М. Защита атмосферы от промышленных загрязне­ ний. - М., 1988.

Лейте В. Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочем мес­ те: Пер. с нем. - Л.: Химия, 1980.

Методы анализа загрязнений воздуха. - М.: Химия, 1984.

Муравьева С.И., Казина Н.И., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. - М.: Химия, 1988.

Перегуд Е.А. Санитарно-химический контроль воздушной среды: Спра­ вочник. -Л .: Химия, 1978.

Руководство по контролю загрязнения атмосферы. - Л., 1979. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89. - М.,

1991.

Санитарно-химический контроль воздуха промышленных предприятий / Подред. С.И. Муравьевой. - М.: Медицина, 1982.

Соловьева Т.В., Хрусталева В.А. Руководство по методам определения вредных веществ в атмосферном воздухе. - М.: Медицина, 1974.

Kasper A. Skriptum zur Vorlesung «Technischer Uimveltanalytik», TU Wien, 1977.