Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Отбор и подготовка к анализу проб атмосферного воздуха
Санитарный контроль за чистотой атмосферного воздуха в населенном пункте с многими источниками канцерогенных веществ или в районе расположения одного источника производят путем исследования проб воздуха у источников выбросов, а также путем изучения дальности распространения загрязнения.
До проведения отбора проб на канцерогенные углеводороды необходимо получить следующие данные:
1. Санитарно-гигиеническую характеристику источников загрязнения атмосферного воздуха этими веществами, для чего следует предварительно провести обследование объекта с целью выявления предполагаемых мест выброса канцерогенных веществ.
При этом необходимо детально изучить особенности технологии производства, места организованного и неорганизованного выброса промышленных загрязнений в атмосферу, оценить эффективность очистных сооружений, предназначенных для улавливания технологических выбросов, наметить точки для отбора образцов пыли, сажи, сырья и т.д. из технологической аппаратуры, вентиляционных систем, очистных сооружений и т.п.
2. Материалы, характеризующие роль изучаемого источника или группы источников в загрязнении атмосферного воздуха. Для их получения необходимо ознакомиться с планировкой данного населенного пункта, генеральным планом его развития, взаиморасположением промышленных объектов и жилой территории, размещением жилых кварталов, транспортных магистралей, местоположением зеленых насаждений, определить "розу ветров" для данного населенного пункта и др.
После предварительного ознакомления намечают пункты для отбора проб, которые должны наиболее полно характеризовать как диффузное загрязнение воздуха от группы источников, так и зональное - от одного источника.
При изучении диффузного загрязнения атмосферного воздуха населенного пункта канцерогенными углеводородами намечают стационарные пункты (не менее 4 - 6), где систематически и, желательно, одновременно отбирают пылевые пробы. Места для отбора проб атмосферного воздуха выбирают с таким расчетом, чтобы они позволили наиболее полно охарактеризовать состояние воздушной среды населенного пункта как в центре, так и на периферии его. При этом могут быть получены результаты, характеризующие загрязнение атмосферного воздуха от разных источников (промышленные предприятия, автотранспорт, бытовые топки и др.).
При изучении загрязнения в районе какого-либо конкретного источника поступления канцерогенов в атмосферу пункты для отбора проб атмосферного воздуха следует располагать как с подветренной, так и с наветренной стороны.
В зависимости от мощности выброса, высоты труб, рельефа местности и расположения жилых кварталов пункты отбора проб располагают на различных расстояниях от исследуемого источника (например: 100, 500, 1000, 2000 м и т.д.). Для более полной характеристики изучаемого источника пробы воздуха рекомендуется отбирать одновременно на всех расстояниях, в том числе и с наветренной стороны.
Во всех случаях в период отбора проб регистрируют метеорологические показатели (скорость и направление ветра, влажность, температура воздуха), состояние погоды (облачность, туман, дождь и т.д.), наличие почвенной пыли, направление дымового факела.
1. Отбор проб газов и пыли на промышленном предприятии
Отбор твердых образцов (сырья, продуктов переработки сырья, сажи, пыли, соскобов пыли и др.) производят по отдельным звеньям технологического процесса, в люках газоходов, в выхлопной трубе для организованных выбросов, из очистных сооружений, в воздуховодах вытяжной вентиляции. Сметы пыли отбирают в производственных помещениях вблизи основных технологических аппаратов, соскобы - с внутренней поверхности печей и др.
Отбор проб выполняют при помощи шпателя, кисточки или других приспособлений. Количество отбираемого образца должно быть не менее 10 - 50 г. Пробу упаковывают в пакет из кальки, пергамента или в стеклянную посуду и доставляют в лабораторию для анализа на содержание смолистых и канцерогенных веществ. К каждой пробе должны быть приложены следующие сведения: номер пробы, наименование предприятия и краткое технологическое описание его, дата и место отбора пробы.
Отбор проб газовых выбросов производят непосредственно из технологического оборудования (газоходов), на сбросе технологических и дымовых газов в атмосферу, в воздушной среде производственных помещений, на территории отдельных установок в период наибольшего газовыделения и др. местах.
Пробы газовых выбросов отбирают с соблюдением правил отбора проб из газоходов. Для этого небольшую часть газа отбирают от основного потока посредством специальной заборной трубки и пропускают через тканевой фильтр, задерживающий взвешенные в газе частицы. Фильтр располагают вне газохода.
Схема установки для отбора проб газа, таким образом, включает следующие элементы:
1) заборную трубку; 2) патрон с фильтром в кассете; 3) измеритель количества газа - реометр или ротаметр, расположенный после фильтра по ходу газа; 4) воздуходувку с электродвигателем или другие аспирационные приборы.
Заборная трубка изготовляется из латуни или нержавеющей стали. Длина ее зависит от диаметра газопровода. Внутренний диаметр трубки 5 - 7 мм. Один конец загнут под прямым углом, носик трубки (загнутого конца) снаружи заточен до толщины стенок 0,2 мм. Газозаборная трубка помещается внутри газопровода в точке, соответствующей средней скорости газа в данном сечении газопровода, острием носика навстречу движению газового потока. Скорость в носике заборной трубки должна равняться скорости газа в газопроводе в точке отбора пробы. Размер отверстия носика должен иметь такое сечение, чтобы при равенстве скоростей в носике и измеряемой точке газопровода скорость в цилиндрической части заборной трубки была не менее 20 м/сек.
Всем этим условиям лучше всего удовлетворяет специальная заборная трубка системы НИИОГАЗ, обычно применяемая для измерения запыленности газа в промышленных газопроводах.
В случае отбора проб воздуха в производственных помещениях применяют метод отбора проб для атмосферного воздуха.
В качестве фильтров при отборе проб в газопроводах и в воздухе производственных помещений используются эффективные гидрофобные аэрозольные фильтры из ткани ФПП-15 и ФПА-15 (последний менее удобен из-за своей гидрофильности). Размеры фильтра: диаметр 70 мм, диаметр рабочей поверхности 48 мм, площадь рабочей поверхности 18 кв. см, общая площадь 38,5 кв. см. Хранение фильтра производится в пакетике из кальки.
Перед использованием фильтры выдерживают в условиях комнатной температуры и при 30 - 80% относительной влажности в течение 40 - 60 мин. Затем фильтр пинцетом переносят на аналитические весы, взвешивают с точностью до 0,1 - 0,2 мг. Взвешенный фильтр помещают в корпус кассеты, сверху накладывают кольцо-прокладку и затягивают гайкой. Собранные кассеты заворачивают в кальку и доставляют на место отбора проб, где вставляют в патрон и производят отбор пробы.
Скорость протягивания газа через фильтр составляет 30 - 60 л/мин. Продолжительность отбора зависит от степени запыленности воздуха. Навеска пыли на фильтре не должна превышать 25 - 30 мг. В лаборатории после отбора пробы фильтры снова выдерживают в исходных условиях температуры и влажности, взвешивают на тех же весах. Если отбор пробы происходит при условии повышенной влажности (около 100%), рекомендуется перед взвешиванием поместить фильтр в эксикатор с осушителем не менее чем на 2 часа или в термостат с температурой 40 - 50 °С на 20 - 30 минут, а затем в течение 40 - 60 минут выдержать в условиях комнатной температуры и влажности.
Результат анализа пыли на фильтре выражается в мг смолы и пыли на куб. м и в мкг БП на 100 куб. м воздуха, и в % БП в смоле и пыли.
Для определения канцерогенных углеводородов в технологических газах отбор проб можно проводить также в жидкостной поглотитель.
Для этой цели применяют систему, состоящую из нескольких склянок Дрекселя. Первую склянку заполняют ватой для задерживания влаги и осаждения сажи из газов, а последующие три - перегнанным бензолом или ацетоном, причем последняя склянка является обычно контрольной.
В случае необходимости в систему можно вводить склянки с хлористым кальцием для улавливания избытка влаги. При отборе горячих газов их необходимо предварительно охлаждать до температуры 30 - 40 °С. Для этого газы от установки следует пропускать через металлический холодильник с водяным охлаждением и металлическую колбу, погруженную в лед. Во избежание возможных потерь канцерогенных углеводородов необходимо использовать для анализа вату из первого сосуда Дрекселя (подвергают экстракции) и бензольные смывы из этой аппаратуры. Скорость протягивания газов через систему должна быть не более 1 - 2 л/мин., и общий объем отобранных газов - не менее 1 куб. м.
2. Отбор и подготовка к анализу проб атмосферного воздуха
Отбор проб с целью изучения уровня загрязнения атмосферного воздуха БП и другими канцерогенными углеводородами может проводиться с применением аспирационного и седиментационных методов отбора проб.
Аспирационный метод дает возможность охарактеризовать загрязнение атмосферного воздуха канцерогенными углеводородами, существующее непосредственно в момент отбора проб.
Седиментационные методы позволяют оценить загрязнение, происходящее за весь период наблюдения (неделя, месяц, квартал, полугодие и т.д.).
Наиболее ценные результаты могут быть получены при комплексном использовании обоих методов.
а) Аспирационный метод отбора проб
Для аспирационного отбора проб воздуха рекомендуется установка, предложенная С.Н. Киминой и В.М. Поляковым (1961)
Сущность метода заключается в аспирации больших количеств атмосферного воздуха через специальные тканевые фильтры, на которые отбирается достаточное количество пыли (порядка 1 - 4 г) для количественного определения в ней БП.
Для этой цели применяют аспирационную установку, состоящую из электродвигателя (мощность 0,4 кВт при 2800 об./мин., напряжение 220 - 380 В), вентилятора, ротаметра (со шкалой на 250 - 300 куб. м/час с ценой деления 25 куб. м), выбросной трубы (для выброса отфильтрованного воздуха), всасывающего патрона. Последний представляет воронкообразное металлическое устройство, внутри которого укреплена на ребрах сетка, служащая поддерживающей основой для фильтра, на который отбирается пыль. Сверху фильтр прикрепляется к патрону металлическим кольцом.
В качестве фильтров используют ткани марок ФПП-15 и ФПА-15. Воздух просасывают со скоростью 100 - 250 куб. м/час. Продолжительность отбора пробы варьируют в зависимости от степени загрязнения атмосферного воздуха от получаса до часа (в районах сильного загрязнения) и до нескольких часов в относительно "чистых" районах.
Вблизи источников выброса (промышленная площадка или непосредственно у источников выброса) отбор проб производят в течение 5 - 20 мин.
Скорость фильтрации воздуха по мере загрязнения фильтра снижается, поэтому следует не реже 1 раза в час снимать показания ротаметра.
Одновременно с этим регистрируют направление дымового факела и производят замеры метеорологических факторов (каждые 3 часа).
В качестве аспирационных установок могут быть использованы любые устройства, которые позволят отбирать на фильтр пыль со скоростью не менее 500 л/мин. в течение 5 - 6 часов.
После отбора пробы фильтр, свернутый загрязненной поверхностью внутрь, укладывают в пакет из кальки с соответствующими обозначениями (дата и место отбора пробы, объем профильтрованного воздуха, продолжительность отбора пробы) и доставляют в лабораторию для последующего анализа или направляют серии таких проб в специализированные лаборатории. В последнем случае прилагают краткие сведения об источнике выброса, о пункте отбора проб (промышленная площадка, жилой район, расстояние от источника выброса и т.д.).
Для анализа воздуха рабочих помещений и промышленных площадок в ряде случаев может быть использована установка для отбора проб воздуха с жидкостными поглотителями, которая состоит из 3-х последовательно соединенных V-образных поглотителей с пористой стеклянной пластинкой N 1. Каждый поглотитель заполняют 10 - 20 мл перегнанного бензола. Учитывая, что при барботировании происходит некоторое испарение бензола, поглотители следует помещать в холодную воду (еще лучше добавлять в нее кусочки льда). Скорость просасывания воздуха через поглотители может быть до 0,5 - 1,0 л/мин. Объем пропускаемого воздуха зависит от уровня загрязненности и тем больше, чем менее загрязнен воздух БП.
Следует подчеркнуть, что высокая чувствительность спектрально-люминисцентных методов определения канцерогенных углеводородов -8 -10 (до 10 - 10 г/мл) в настоящее время позволяет значительно сократить объем анализируемого воздуха, ограничиваясь в ряде случаев 20 - 50 литрами.
После отбора соответствующей порции воздуха бензольные растворы объединяют и направляют на исследование в лаборатории, имеющие аппаратуру для люминисцентного анализа.
Как указывалось выше, для отбора проб с целью определения концентрации БП в атмосферном воздухе необходимы специальные установки, оборудованные в ряде случаев довольно мощными воздуходувками. Такие установки нашей промышленностью не выпускаются, но могут быть смонтированы силами промышленных предприятий по заказу санэпидстанций. В случае отсутствия возможности отбора проб аспирационным методом, могут быть рекомендованы седиментационные методы отбора проб атмосферных загрязнений, которые позволяют получить относительные показатели загрязнения атмосферного воздуха.
б) Седиментационные методы отбора проб
Метод отбора снеговых проб. Сущность метода заключается в отборе проб снега с определенной площади, весовом определении общей запыленности снегового покрова и определении в пыли канцерогенных веществ. При организации отбора проб снега необходимо располагать следующими данными:
1. Сведениями о "розе ветров" за период образования устойчивого снегового покрова.
2. Датой начала образования снегового покрова.
3. Временем существования снегового покрова (количество дней от начала образования снегового покрова до дня отбора пробы).
Отбор проб снега рекомендуется производить в направлении господствующих ветров (подветренно) и в контрольных точках; на различных расстояниях по 8 основным румбам (например: промплощадка, 100, 500, 1000, 2000 метров и т.д.).
Пробы снега отбираются на участках, где сохранился нетронутым снеговой покров. Отбор снега производится при помощи бура или инструмента, заменяющего его. Для получения усредненного образца следует отбирать снеговые пробы в 5-ти точках "конвертом" (на участке площадью 1 кв. м отбирают пробы снега по углам квадрата и в его центре).
Отобранный снег удаляют выталкивателем или при помощи деревянной лопатки в стеклянные банки, после чего бур снова вставляют в то же отверстие и проталкивают до почвы, затем лопаткой отгребают от бура окружающий снег, бур осторожно наклоняют в сторону и под него подводят и прижимают к отверстию чистую деревянную лопатку (во избежание потерь снега, так как вторая порция снега обычно бывает меньше первой и не так уплотнена). Захваченные при выемке нижнего слоя землю и листья удаляют и вторую порцию (иногда третью или четвертую в зависимости от толщины снегового покрова) переносят в стеклянную банку. На этикетке отмечают дату, место отбора пробы и число выемок, взятых в данной точке.
При отсутствии достаточно емкой посуды снег всех выемок из одной точки может не поместиться в одной банке и тогда его складывают в несколько банок, а при последующей лабораторной обработке все порции снега соединяют вместе и обрабатывают как одну пробу.
В случае отсутствия достаточного количества стеклянной посуды можно использовать для отбора снеговых проб большие полиэтиленовые мешки, куда помещали снег всех выемок из одной точки. В лабораторных условиях во избежание таяния снега его сразу же перекладывают в эмалированную посуду для последующей обработки.
Лабораторная обработка снеговых проб заключается в фильтровании растаявшего снега и последующем анализе плотного остатка.
Растаявший снег фильтруют через заранее доведенный до постоянного веса фильтр. После фильтрования воронку с фильтром накрывают фильтровальной бумагой и оставляют на воздухе для подсушивания. Воздушно-сухой фильтр снимают с воронки, тщательно свертывают, чтобы осадок не высыпался, переносят в бокс (в котором ранее доводили до постоянного веса фильтр) и помещают в сушильный шкаф, где выдерживают бюкс (с открытой крышкой) в течение 2 часов при 95 - 105 °С. Затем вынимают бюксы, закрывают крышкой, помещают в эксикатор на 20 мин. и взвешивают на аналитических весах.
После взвешивания бюкс с фильтрами ставят повторно в сушильный шкаф на 1 час для контрольного подсушивания. В случае больших усадок продолжительность первой сушки увеличивают до 3 часов, контрольной - до 1,5 часов.
Вес бюкса с фильтром после второго взвешивания не должен отличаться от результата первого взвешивания больше, чем на +/- 0,2 мг. Таким же образом производят доведение до постоянного веса фильтра без осадка.
Высушенный и взвешенный осадок упаковывают в пакет из кальки, указывают вес осадка, место отбора пробы, источник выброса и др. и направляют для дальнейшего анализа в специализированные лаборатории. В случае возможности проведения анализа на местах осадок подвергают обработке для выделения смолистых веществ, БП, задержанных снеговым покровом и выражают в граммах и микрограммах (для канцерогенных веществ) на 1 кв. м поверхности за сутки по формуле:
А х 10000
---------, г/кв. м за сутки,
Б х В
где:
А - вес осадка пыли в г, смолистых веществ в г, канцерогенных веществ в мкг;
Б - площадь взятых "буров" в кв. см;
В - число дней от начала образования снегового покрова до дня отбора пробы.
Отбор проб воздушного загрязнения методом собирания оседающей пыли сосудами (пыле-осадочный метод). Сущность метода та же, что и снегового. Для отбора проб применяются стеклянные банки с диаметром отверстия 15 - 18 см, высотой 25 - 28 см. Во избежание выдувания осадков банки ставятся при экспозиции внутрь Ниферовой защиты, представляющей собой усеченный конус из жести, обращенный узкой частью вниз. Сосуды с Ниферовой защитой устанавливаются на уровне 2 - 2,5 м от поверхности земли, на врытых столбах.
Для лучшего удержания попадающей в сосуд пыли в него наливают дистиллированную воду на уровень не менее 1 см. По мере высыхания воды ее надо подливать.
Длительность отбора пробы этим методом определяют количеством пыли, необходимой для анализа. Поэтому для получения необходимого количества пыли экспонируемые банки в каждой точке меняют каждые 7 - 10 дней и полученные в одной точке осадки пыли суммируют для последующей обработки. Банки транспортируют в закрытом виде.
Обработку проб, отобранных банками, производят таким же образом, как и обработку снеговых проб. Но так как при отборе проб банками каждую пробу составляют осадки, полученные в результате нескольких смен банок, то осадки, смываемые после каждой смены, фильтруют через один и тот же фильтр и дальнейшей обработке подвергается уже суммированный осадок пыли.
Расчет содержания пыли, смолистых веществ, канцерогенных веществ в отобранной пыли производится так же, как и при снеговом методе отбора проб.
в) Подготовка проб к количественному анализу на канцерогенные углеводороды
Подготовка к анализу проб начинается с выделения БП и других ПАУ из собранных загрязнений атмосферного воздуха. С этой целью производят экстракцию образцов загрязнений перегнанными органическими растворителями. Экстракцию фильтров производят в аппаратах Сокслета. При этом в случае экстрагирования загрязнений, собранных на фильтр из ткани ФПА-15, следует пользоваться бензолом, а на фильтр из ткани ФПП-15 - петролейным эфиром. Навески образцов в аппарате Сокслета подвергают предварительному замачиванию в течение 12 - 18 часов с последующей 8-часовой горячей экстракцией. Полученные бензольные (эфирные) экстракты переносят в колбу и отгоняют растворитель на водяной бане до конечного объема экстракта 10 - 20 мл. Полученный таким образом экстракт подвергают хроматографическому фракционированию.