Лекция 4. ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ ВОЗДУХА, ВОДЫ И ПОЧВЫ

Изучив материал главы, студент должен:

знать

• методологию экоаналитических измерений;

уметь

• выявлять причины изменения показателей контролируемого объекта и прогнозировать последствия выявленных изменений;

владеть

• навыками выполнения основных задач экологического контроля техносферы;

• навыками определения корректирующих мер.

Требования к отбору проб воздуха

Универсального способа пробоотбора, позволяющего одновременно улавливать из воздуха все загрязняющие вещества, не существует. Выбор адекватного способа отбора определяется агрегатным состоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.

В воздухе загрязняющие компоненты могут находиться в виде газов (NO, NO2, СО, SO2), паров (преимущественно органических веществ с температурой кипения до 230– 250°С), аэрозолей (туман, дым, пыль). Иногда вещества могут находиться в воздухе одновременно в виде паров и аэрозолей. Это преимущественно жидкости с высокой температурой кипения (дибутилфталат, капролактам и др.). Попадая в воздух, их пары конденсируются с образованием аэрозоля конденсации. Аэрозоли конденсации образуются также при некоторых химических реакциях, приводящих к появлению новых жидких или твердых фаз. Например, при взаимодействии триоксида серы с влагой образуется туман серной кислоты; аммиак и хлороводород образуют дым хлорида аммония.

Правильное установление агрегатного состояния вредного вещества в воздухе способствует правильному выбору фильтров и сорбентов и уменьшению погрешности определения, связанной с пробоотбором. Для предварительной оценки агрегатного состояния примесей в воздухе необходимо располагать сведениями об их летучести – максимальной концентрации паров, выраженной в единицах массы на объем воздуха при данной температуре.

Летучесть (L, мг/л) рассчитывают по формуле

L = 16 • Р • М/(273 + t) (Ί.1)

где Р – давление насыщенного пара при данной температуре, мм рт. ст.; М – молекулярная масса вещества; t – температура, °С.

При классификации вредных веществ по их агрегатным состояниям в воздухе необходимо учитывать, помимо летучести, их предельно допустимые концентрации. Например, ртуть по сравнению с бутилацетатом можно считать малолетучей жидкостью; летучесть этих веществ при 20°С соответственно равны 15 и 20 000 мг/м3. Однако в связи с большой разницей в ПДК (0,01 и 200 мг/м3 соответственно) максимальное ОГЛАВЛЕНИЕ в воздухе малолетучей ртути при 20°С может превышать санитарную норму в 1500 раз, а ОГЛАВЛЕНИЕ паров бутилового спирта только в 250 раз. Поэтому агрегатное состояние рекомендуется оценивать по отношению летучести вещества при 20°С к его ПДК. Если относительная летучесть вещества (например, серной кислоты) ниже ПДК в 10 и более раз, то наличием паров можно пренебречь. В этом случае определяют лишь ОГЛАВЛЕНИЕ в воздухе аэрозоля. При значительном превышении ПДК (в 50 и более раз) определяют только пары (например, нафталин). К парам и аэрозолям следует относить вещества, летучесть которых при 20°С составляет от 10 до 50 ПДК.

При проведении санитарно-химических исследований на производстве пробы отбирают преимущественно аспирационным способом – путем пропускания исследуемого воздуха через поглотительную систему. Минимальная концентрация вещества, поддающаяся четкому и надежному определению, зависит от количества отбираемого воздуха.

Оптимальный объем воздуха V, необходимый для определения токсической примеси с заданной точностью, можно просчитать по следующей формуле:

V = a – Vo / Vп • K • С, (4.2)

где а – нижний предел обнаружения в анализируемом объеме пробы, мкг; Vo – общий объем пробы, мл; Vп – объем пробы, взятой для анализа, мл; К – коэффициент, соответствующий долям ПДК (1/2, 1 ПДК и т.д.); С – предельно допустимая концентрация, мг/м3.

Многообразие вредных веществ и агрегатных состояний в воздухе обусловливает использование различных поглотительных систем, обеспечивающих эффективное поглощение микропримесей.