Основные методы анализа загрязнений воздуха

В соответствии с ГОСТ 12.2.1.04 – 77 под инвентаризацией выбросов понимают систематизацию сведений о распределении источников на территории, количество и состав выбросов.

Инвентаризацию выбросов, т. е. изучение характеристик источников выделения вредных веществ в атмосферный воздух, предприятия обязаны проводить систематически – не реже одного раза в три года. Эти данные необходимы для составления статистической отчётности по форме 2 ОС (воздух), разработки проекта норм ПДВ, а также составления плана мероприятий по оздоровлению воздушного бассейна.

Инвентаризация проводится, как правило, технологическими службами предприятия совместно со специализированными научными организациями, имеющими аккредитованные Белстандартом лаборатории. Основной конечной целью проведения инвентаризации является определение массового выброса вредных веществ из каждого источника (г/с).

Инвентаризация выбросов и контроль источников загрязнения атмосферного воздуха регламентированы «Руководством по контролю источников загрязнения атмосферы» ОВД – 90 и другими руководящими и методическими документами.

Массовый выброс вредных веществ можно определить с большей или меньшей точностью следующими методами: инструментальным, инструментально-лабораторным, индикаторным и расчётным.

Инструментальный метод основан на использовании автоматических газоанализаторов, непрерывно измеряющих концентрации примесей в выбросах контролируемых источников.

При использовании инструментально- лабораторного метода сначала отбираются пробы отходящих газов от источников загрязнения, а затем они анализируются в лаборатории на соответствующих автоматических и полуавтоматических приборах.

Индикаторный метод основан на использовании селективных индикаторных элементов (колористических трубок), изменяющих свою окраску в зависимости от концентрации примеси в отходящих выбросах. Этот метод используется для экспресс-анализа и предварительной оценки концентрации примесей в отходящих газах.

Расчётный метод применяется для определения массового выброса загрязняющих веществ по данным о составе исходного сырья и топлива, технологическом режиме, степени очистки газов газопылеочистным оборудованием и т.п. по эмпирическим зависимостям либо по удельным выбросам вредных веществ на единицу произведённой продукции, использованного сырья, топлива, выработанной энергии и т.п. Этот метод целесообразно использовать для предварительной оценки экологичности производства, сравнения его с другими аналогичными производствами при проведении экологической экспертизы, а также в случае невозможности или экономической нецелесообразности прямых измерений.

Кроме перечисленных методов используют метод контроля выбросов по результатам анализа фактического загрязнения атмосферы. При этом фактические уровни загрязнения атмосферного воздуха предприятием в селитебной (жилой) зоне сравниваются с эталонными значениями, полученными расчётным методом в соответствии с ОНД – 86. Этот метод целесообразно использовать для контроля работы большого количества мелких объектов, в том числе и неорганизованных источников, рассредоточенных на территории предприятия.

Наиболее точными методами определения загрязнителей в газовоздушных выбросах являются лабораторные, однако они требуют зачастую наличия сложного оборудования, определённой квалификации операторов и значительного времени. Всё многообразие методов анализа примесей можно разделить на химические и физико-химические. Предпочтение следует отдавать физико-химическим, как наиболее точным, быстрым и современным. Для анализа газовоздушных смесей используют химические, масс- спектрометрические, атомно-абсорбционные, оптико-акустические. Фотометрические, ионометрические, вольтамперометрические, хроматографические и другие методы аналитической химии.

  Анализ загрязнений воздуха методом газовой хроматографии

воздух хроматография спектральный загрязнение

Хроматографические разделение осуществляют в приборах – хроматографах. В современных хроматографах широко применяют микропроцессоры и ЭВМ. Основной узел хроматографа – колонка. Колонки бывают металлические, стеклянные и пластиковые. Количество вещества, выходящего из колонки, регистрируют с помощью детектора, а самописец записывает на диаграммной ленте сигналы детектора – хроматограмму.

Современный хроматограф может включать несколько колонок и различные детекторы, а также автоматическое устройство для подготовки и ввода пробы. Подсоединённый к хроматографу компьютер, имеющий запоминающее устройство и банк хроматографических данных, обеспечивает аналитика богатой информацией.

Хроматография позволяет не только разделять компоненты смеси, но и определять их качественный и количественный составы, поскольку положение хроматографического пика на хроматограмме (время удерживания) для данной хроматографической системы характеризует природу вещества, а площадь, ограниченная этой кривой и нулевой линией детектора (хроматографический пик), пропорциональна количеству данного вещества, прошедшего через детектор.

Метод газовой хроматографии – один из самых современных методов многокомпонентного анализа, его отличительные черты – экспрессность, высокая точность, чувствительность, автоматизация. Метод позволяет решить многие аналитические проблемы. Количественный ГФ анализ можно рассматривать как самостоятельный аналитический метод, более эффективный при разделении веществ, относящихся к одному и тому же классу.

Газовая хроматография – метод разделения летучих соединений. Подвижной фазой служит инертный газ, протекающий через неподвижную фазу, обладающую большой поверхностью. В качестве подвижной фазы используют водород, гелий, азот, аргон, углекислый газ. Газ-носитель не взаимодействует с разделяемыми веществами и неподвижной фазой.

Процесс разделения основан на различии в летучести и растворимости (или адсорбируемости) разделяемых компонентов. Через хроматографическую колонку быстрее движется тот компонент, растворимость которого в неподвижной фазе меньше, а летучесть при данной температуре больше.

Особенностью использования метода газоадсорбционной хроматографии является то, что в качестве подвижной фазы применяют адсорбенты с высокой удельной поверхностью (10 – 1000 м²'г^_1), и распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции.

В качестве адсорбентов в ГАХ в основном используют активные угли, силикагели, пористое стекло, оксид алюминия.

Хроматографические параметры. 

На рис. 1 представлена идеализированная хроматограмма смеси двух веществ. По оси абсцисс отложено время хроматографирования (можно отложить объем элюата), по оси ординат – аналитический сигнал, зависящий от концентрации веществ в элюате (отклик А). Рассмотрим основные хроматографические параметры, характеризующие поведение вещества в колонке. Время от момента ввода анализируемой пробы до регистрации максимума пика называют временем удерживания (элюирования) t_R. Время удерживания складывается из двух составляющих – времени пребывания вещества в подвижной t_m и неподвижной t_s фазах:

 t_R =tm+ t_s