Відбір проб повітря, опадів і аерозолів.

Кількісний аналіз шкідливих домішок, які присутні в атмосфері, проводиться після їх попереднього концентрування. Для газових домі шків і парів це здійснюється протяганням аналізованого повітря через поглинальні прилади різних конструкцій, наповненні розчинами відповідних реактивів, за допомогою електроаспіраторів. Відбір проб пилу і сажі проводиться на фільтруючі матеріали, закріплені в спеціальних патронах. Для визначення хімічного складу атмосферних опадів проводиться збір опадів, що випали, (окремих або сумарних) за допомогою спеціальних установок.

Об’єм повітря, необхідний для аналізу, залежить від гранично допустимої концентрації даної речовини і чутливості використовуваного методу аналізу.

Для відбору проб на газові інгредієнти використовуються різні поглинальні прилади (рис.12.3). Поглинальні прилади, заповнені відповідними розчинами, за допомогою гумових шлангів приєднують до електроаспіратора (рис.12.4). Для захисту ротаметрів електроаспіратора 1 від бризків розчину з поглинача до вхідних штуцерів електроаспіратора приєднують патрони 4, заповнені силікагелем. Вхідні трубки поглинальних приладів з’єднують з розподільною гребінкою повітряного каналу відбору проб. При від’ємних температурах повітря в одному з каналів між ротаметром і захисним патроном вставляють трійник 3 з термометром 2 і вмикають обігрівання підвідної трубки.

Рис.12.3 Скляні поглинальні Рис.12.4 Вимірювання температури

прилади: а - -подібний при відборі проб: 1 – аспіратор; 2 -

поглинач з пористою скляною термометр; 3 – трійник; 4 – патрон

пластинкою; б – прилад Ріхтера. захисний.

При увімкненні електроаспіратора установлюють швидкість відбору проби на кожному каналі в залежності від визначуваного інгредієнта (табл.12.1) і вмикають секундомір. В ході відбору необхідно слідкувати за тим, щоб швидкість відбору зберігалася в заданих межах, регулюючи її за допомогою кранів, розташованих під відповідними ротаметрами. По закінченні потрібного часу відбору вимикають електроаспіратори, від’єднують поглиначі, закривають їх заглушками і поміщають в ящик для транспортування.

В деяких випадках промислові аерозолі, що знаходяться в атмосферному повітрі, заважають визначенню окремих газових інгредієнтів. Для очищення повітря від аерозолів перед поглинальним приладом установлюється фільтр (АФА ВП-10 або з тканини ФПП), закріплений в пластмасовому фільтротримачі.

Відбір проб на окис вуглецю робиться в газові піпетки або в газові камери. При відборі один з кінців газової піпетки приєднують до розподільної гребінки, інший – до електроаспіратора. Швидкість протягання повітря повинна забезпечити за час відбору 10-кратну зміну в піпетці. Після відбору кінці піпетки закривають пробками. Відбір проб в гумові камери проводять поза павільйону. Камеру накачують приблизно до діаметру 20 см, а потім закривають затискачем.

Таблиця 12.1 Характеристики відбору проб на газові інгредієнти

Визначальна речовина	Поглинальний прилад	Швид- кість відбору проби, л/хв	Трива-лість відбору, хв	Діапазон визначальних концентрацій	Строк зберігання, діб
Двоокис сірки   Двоокис азоту   Окис вуглецю     Пил	- подібний з 4 %-ним розчином хлорату калію   - подібний з 8 %-ним розчином іодіду калію   Газова піпетка; Гумова камера   Фільтр; тканина ФПП-15	2 - 4     0,25     0,25		0,1 – 2,5     0,02 – 0,4     3 – 400     0,1 - 50	3 - 5     1 - 2     3 - 5 1 - 2   Необмеже-ний

Для відбору проб на газові домішки використовуються різні типи електроаспіраторів ПРУ-4, М-114М, ЕА-1, ЕА-2 та ін. Принцип їх дії оснований на прокачуванні атмосферного повітря з певною швидкістю, що перевіряється ротаметрами і регулюється вентилями. Вузли аспіраторів (електродвигун, повітродувка ротаційного типу, шланги гумові для з’єднання ротаметрів) звичайно змонтовані на металевому шасі і поміщені в корпус. На передній панелі корпусу аспіраторів розташовані ротаметри (скляні трубки з поплавками), ручки вентилів ротаметрів (для регулювання витрати повітря), штуцери для приєднання гумових трубок із запобіжними патронами або поглиначами, запобіжний клапан для запобігання перевантаження електродвигуна при відборі проб повітря з малими швидкостями (ПРУ-4 його не має), тумблер увімкнення приладу, запобіжник, вхідна колодка для увімкнення приладу в мережу.

Добрі якості має розроблений в НДІ ГМП аспіратор АЖН2.840.000 ПС (М-114), який складається з водозабірника з реометром або манометром, фільтротримач, двох блоків реометрів по чотири канали в кожному і пилососу. Універсальний повітрозбірник виконаний з двох взаємно перпендикулярних труб різного діаметра для одночасного відбору проб на газові інгредієнти і пил. В трубі меншого діаметра з однієї сторони установлений ежектор, який створює необхідне розрідження в газових каналах. Регулювання проходження повітря в пиловому каналі здійснюється за допомогою повороту втулки ежектора. В трубі великого діаметра, з протилежного ежектору кінця установлюється фільтротримач. В передньому перерізі труби є вимірювальна діафрагма, по обидві сторони якої знаходяться два штуцери для вимірювання перепаду тиску за допомогою диференційних манометрів. Об’ємна швидкість повітря в газових каналах визначається за допомогою восьми ротаметрів, розташованих в двох блоках.

Ротаметри повинні бути повірені й мати повірочне свідоцтво, але при експлуатації їх регулярно перевіряють й регулюють. Для цього використовується лабораторна установка (рис.12.5).

Рис.12.5 Установка для повірки шкал ротаметрів електроаспіраторів: 1 – електроаспіратори; 2 – калібрувальна газова піпетка; 3 – трійник; 4 – гумова груша; 5 – поглинальний прилад.

В поглинальний прилад 5 наливають 6 мл дистильованої води, приєднують його до трійника 3, вмикають електроаспіратор 1 і стискаючи грушу 4, видавлюють трохи розчину (5-10 %-ний розчин будь-якої миючої речовини) до рівня розгалуження трійника. Утворені мильні плівки затягуються повітряним потоком в піпетку 2. Газова піпетка в установці відкалібрована і на ній нанесені мітки 0,05 і 1,0 л. На перевіреному ротаметрі установлюють потрібну швидкість і по секундоміру відмічають час проходження мильної плівки від мітки до мітки. При цьому витрати на інших ротаметрах за цей час повинні відповідати приблизно двом третинам їхніх шкал. Перевірку в залежності від меж шкали ротаметрів бажано провести за точками близькими до вказаних в табл.12.2. За отриманими даними складають градуйовану таблицю. Якщо дані цієї таблиці відрізняються від даних перевірочної, ротаметр потрібно промити і знову перевірити.

Таблиця 12.2

Межі шкали, л/хв	Основні провірені точки, л/хв
0 – 1 0 – 2 0 – 3 0 – 5	0,25 0,5 1,0 - 0,25 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 3,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Відбір середньодобових проб повітря проводиться на одному з стаціонарних постів в місті або при лабораторії. Установка для відбору складається з поглинального приладу газового лічильника або автоматичного регулятора швидкості протягування повітря і побудника проходження, розрахованого на безперервну роботу (рис.12.6).

Рис.12.6 Установка для відбору середньодобових проб з газовим лічильником (а) і з критичним соплом (б).

Поглинальний прилад через перехідник приєднується до газового лічильника ГСБ-400, до вихідного отвору якого приєднується бризкоуловлювач і побудник витрати (водоструменевий насос, типу ПР-7 або мікрокомпресор). Установку можна зібрати також з використанням так званого критичного сопла як регулятора витрати повітря (б). Стабілізація швидкості повітряного потоку у цьому випадку відбувається автоматично за допомогою сопла з товстостінних капілярних трубок або медичних голок, що працюють в критичному режимі, який створюється після капіляру при вакуумі більше 0,6 атм. за допомогою вакуумного насосу. Для контролю вирішення служить вакуумметр (будь-якої марки). Перед капіляром установлюється система очищення (бризкоуловлювач і фільтр АФА-В-10). Проходження повітря через критичні сопла залежить від їх діаметру і довжини. Перед використанням кожне сопло калібрують за допомогою газового лічильника ГСБ-400 при швидкостях 0,35-5,00 л/хв або плівкового витратоміра при швидкостях 0,02-2,00 л/хв.

Для відбору середньодобової проби поглинальний прилад приєднують до штуцера повітрозбірного пристрою на 24 години. Через 24 години установку вмикають, поглинальний прилад закривають заглушками і відправляють в хімічну лабораторію на аналіз.

Відбір проб для визначення концентрацій аерозолів проводиться на спеціальні фільтруючі матеріали, які закріплені у фільтротримачах. Протягування повітря крізь фільтр робиться зі швидкістю до 280 л/хв при опорі фільтру і повітроводу до 1100 мм вод.ст. За наявності електроживлення використовуються побутові пилососи. В польових умовах використовується автомобільний аспіратор.

Автомобільний аспіратор складається з Т-подібної трубки, реометру, фільтротримача і насадки (рис.12.7).

Рис.12.7 Автомобільний аспіратор: 1 – втулка; 2 – Т-подібна трубка; 3 – діафрагма; 4 – засувка; 5 – косинець; 6 – карбюратор; 7 – шланг; 8 – реометр.

На передньому кінці Т-подібної трубки є втулка для установки фільтротримача. На протилежному кінці – два отвори і рухлива засувка, які служать для регулювання проходження повітря через фільтр. В середній частині трубки є два штуцери для приєднання реометра. Всередині трубки між штуцерами установлена діафрагма для створення перепаду тиску. До повітряного насосу аспіратор підключається за допомогою конічного патрубка.

За допомогою реометра вимірюється швидкість втягнення повітря (л/хв). Конструктивно реометр складається з дерев’яного футляру, скляної - подібної трубки і шкали. Реометри таруються і використовуються тільки в парі з аспіратором. Фільтротримач складається з корпусу, притискного кільця, сітки, зовнішньої гайки і гумової прокладки. Для визначення концентрацій пилу використовується два типи фільтротримачів - для фільтрів з робочою площею 37 см ² (фільтри з тканини ФПП) і 40 см ².

Для зменшення впливу вітру на швидкість втягнення повітря на фільтротримач одягається насадка. Вона складається з чотирьох конусів (з діаметрами вхідних отворів 55, 45, 35 і 25 мм), які вставляються послідовно.

При відборі аерозолів необхідно забезпечити чистоту робочого місця і всіх деталей, які мають контакт з фільтром, особливо при визначенні хімічного складу аерозолів.

Перед відбором проб попередньо зважений в лабораторії фільтр закріплюють у фільтротримачі з насадкою діаметром вхідного отвору в залежності від швидкості вітру і відбору проб (табл.12.3).

Таблиця 12.3 Діаметр (мм) вхідного отвору конусної насадки

при різних значеннях швидкості вітру і відбору проб

Швидкість відбору повітря, л/хв	Швидкість вітру, м/с
1,0-1,9	2,0-2,9	3,0-3,9	4,0-4,9	5,0-5,9	6,0-6,9
280* 250**

Далі вмикають пилосос і секундомір, і установлюють необхідну швидкість аспірації (яка контролюється і за необхідності регулюється). Через 20 хв вимикають пилосос, вилучають фільтр, складають його вчетверо запиленою поверхнею всередину і поміщають в занумерований пакет.

При визначенні хімічного складу аерозолів користуються пресованими фільтрами з тканини ФПП-15.

Збір проб атмосферних опадів. Вміст розчинених речовин в опадах невеликий (порядку міліграма і навіть частки міліграма на літр води). У зв’язку з цим пред’являються особливі вимоги до збору, зберігання і визначенню хімічного складу опадів.

Хімічний склад атмосферних опадів визначають звичайно в хімічній лабораторії. Основними визначальними компонентами є: сульфати, хлориди, нітрати й аміак, метали (кальцій, магній, натрій, калій), лужність (або кислотність), електропровідність і рН.

На метеорологічних станціях проводять тільки збір атмосферних опадів, а на аналіз їх пересилають в хімічну лабораторію. В залежності від установленої програми збираються сумарні місячні проби (що включають всі опади, які випали протягом місяця) і одиничні проби опадів (окремі дощі і снігопади). Звичайно на гідрометеорологічній мережі збираються сумарні проби.

При зборі, зберіганні і транспортуванні проб атмосферних опадів потрібно виключити можливість забруднення.

Збір проб рідких опадів здійснюється за допомогою емальованих, скляних або поліетиленових лійок в поліетиленові колби, які доставляють на станцію з хімічної лабораторії закритими і пронумерованими. На лійку одягають захисну кришку, що перешкоджає попаданню опадів, які стікають по зовнішній стороні лійки, в колбу. Лійка входить в колбу, а захисна кришка прикриває її горловину. Колби установлюються на дошці, закріпленій на стовпчику (рис.12.8, а) за допомогою спеціального штатива. На станціях, де проводиться збір сумарних і одиноких проб опадів, установлюють дві лійки різного діаметру і дві поліетиленові колби.

На початку випадання рідких опадів спостерігач швидко виносить лійку в поліетиленовому мішку і колбу для збору опадів на метеорологічну площадку і установлює їх на весь період випадання дощу. Після закінчення дощу колбу і лійку забирають з площадки і переносять до приміщення. Лійку обполіскують дистильованою водою, закривають кришкою, укладають в чистий поліетиленовий мішок і убирають в шафу. Зібрані опади переливають в колбу ємністю 500 мл або 1000 мл, призначену для зберігання сумарних місячних проб.

Для збору проб твердих і змішаних опадів застосовуються емальовані або пластмасові кювети розміром 30×40 см і висотою 3-5 см, що присилаються на станцію в хімічно чистих поліетиленових мішках, в яких вони і зберігаються на станції. При зборі твердих опадів замість штативів на дошці стовпа установлюють вітровий захист (рис.12.8, б), - ящик без кришки з боковою стінкою, що відчиняється (у вигляді дверцят на петлях).

При випаданні твердих опадів дверці відчиняють і всередину на дно ящика ставлять кювету для збору опадів. При одночасному зборі сумарних і одиноких проб установлюють дві кювети (для сумарних і одиноких проб). Після закінчення випадання снігу кювету, закривши кришкою, переносять до приміщення. Після танення снігу воду з кювети переливають в колбу. Для транспортування, зберігання чистої посуди і зібраних проб застосовуються спеціальні ящики, в яких передбачене місце для шести колб ємністю 500 мл або для чотирьох колб ємністю 1000 мл.     Рис.12.8 Установка для збору проб атмосферних опадів в теплий (а) і холодний (б) періоди.

Метеорологічні спостереження. При відборі проб повітря вимірюють швидкість і напрямок вітру, температуру і вологість повітря, атмосферний тиск (тільки в лабораторії «Пост-I»), відмічають атмосферні явища.

Також проводяться спостереження за формою димового факела і оцінюється прозорість диму. Форма факела відмічається шифром (табл.12.4).

Прозорість диму оцінюється за шкалою, яка складається з шести квадратів різної «чорноти»: від № 5 – самий чорний до № 1 – самий світлий (0 - біле поле), що відповідає 0, 20, 40, 60, 80 і 100 % прозорості.

Утримуючи шкалу на витягнутій руці, спостерігач вибирає квадрат найбільше відповідає ступеню чорноти диму на виході з труби.

Таблиця 12.4 Характеристика форми факела

Шифр	Форма факела	Характеристика факела
		Факел має хвилеподібну форму з нестійкими обрисами. Клуби диму то високо піднімаються вверх, то опускаються до землі. Зустрічається вдень при додатному градієнті температури і помірній швидкості вітру.   Факел горизонтальний поверхні, незначно розширюється мірою віддалення від труби. Характерний для вечірнього часу при градієнті температури, близькому до нульового, і помірній швидкості вітру.   Дим піднімається вертикально вверх і майже рівномірно розтікається у всі сторони. Характерний для літнього сезону вдень при слабкій швидкості вітру.   Факел має Г-подібну форму: дим спочатку піднімається вертикально, а потім зміщується горизонтально за вітром. Характерний для нульового або від’ємного градієнту температури при штилі.   Факел спочатку направлений під кутом до горизонту, а потім зміщується горизонтально за вітром. Характерний для нульового або від’ємного градієнту температури при слабкій швидкості вітру.

Дата добавления: 2015-10-13