Кроме того, используют в качестве газа-реагента этилен высокой степени очистки. Под действием ультрафиолетового излучения озон вступает в реакцию с этиленом, которая сопровождается люминесцентным излучением в области длин волн 330—650 нм. Газоанализаторы этого типа отличаются высокой чувствительностью и селективностью, а при наличии встроенного озонатора, высоким уровнем автоматизации и длительным сроком автономной работы без обслуживания.
Метод ультрафиолетовой флуоресценции используется в приборах для контроля SO2 и H2S. Явление флуоресценции заключается в способности определенных веществ излучать свет под воздействием излучения источника возбуждения.
Для молекул SO2 это облучение пробы газа светом в области длин волн 200—500 нм (максимум при 350 нм), когда эти молекулы переходят из возбужденного состояния в нормальное, разряжаясь частично через флуоресценцию.
Интенсивность излучения, пропорциональная содержанию SO2, регистрируется фотоумножителем. Включение в состав прибора конвертора, обеспечивающего каталитическое окисление сероводорода до диоксида серы, позволяет создать аппаратуру для одновременного контроля в газовой смеси этих веществ.
Преимущество указанного метода по сравнению с методом пламенной фотометрии в отсутствии вспомогательных газов.
Гравиметрический (весовой) метод — традиционный метод определения концентрации твердых частиц в газовых смесях, связанный с отбором пробы, пропусканием ее через фильтр, взвешиванием фильтра или определением его степени черноты по эталону. Этот метод реализован в дымомерах, которые используются для определения дымности отработавших газов дизелей.
Необходимость непрерывного контроля содержания твердых частиц в отработавших газах двигателей или атмосферном воздухе привела к широкому распространению оптических, радиоизотопных методов анализа. Оптический метод анализа (рис. 6.2) основан на измерении ослабления излучения твердыми частицами при прохождении луча света через измерительный канал определенной длины.
Метод используется для качественной оценки содержания частиц на выходе из двигателей, горелочных устройств, очистных сооружений (в единицах оптической плотности газового потока при просвечивании его заданной толщины с замером на фотоэлементе степени поглощения света).
Например, автомобильный дымомер типа «Хартридж» имеет шкалу, разделенную на 100 единиц. За единицу принята степень ослабления интенсивности светового потока на 1%. Но количественное определение содержания частиц этим методом неэффективно, так как на измерение существенное влияние оказывают цветность и дисперсность частиц. Поэтому погрешность оценки концентраций может достигать десятки процентов.
Широкое распространение получил радиоизотопный метод, лишенный этого недостатка и основанный на ослаблении β-излучения частицами. Концентрация твердых частиц (пыли) вычисляется по результатам измерений на фильтре (лента из стекловолокна) до и после нанесения пробы. Лента транспортируется в детекторный блок, где расположен радиоизотопный источник, и производится замер.
Хроматографический метод широко распространен и основан на использовании свойства разделения сложных смесей на хроматографической колонке, заполненной сорбентом.
Проба газа вводится в поток соответствующего газа-носителя простейшей форсункой и вместе с ним пропускается через колонки с твердыми адсорбирующими поверхностями (адсорбционная газовая хроматография), или с нанесенными на твердые поверхности нелетучими жидкостями (газожидкостная хроматография). Отдельные компоненты смеси с различными скоростями перемещаются в колонке, выходят из нее раздельными фракциями и регистрируются.
Газ-носитель, транспортирующий молекулы исследуемой газовой смеси, протекает с постоянной скоростью. Колонки, по которым проходит газ, калибруются для того, чтобы установить время прохождения того или иного компонента. Соответствующий детектор используется для обнаружения или определения количества того или иного компонента смеси. Количественная оценка осуществляется по интенсивности сигнала детектора или с помощью электронных интеграторов. Этим методом могут регистрироваться химически однородные вещества (индивидуальные углеводороды) со слабо выраженной качественной реакцией (N2O, СО), которые идентифицируются по специфичному времени удерживания.
Важнейшая часть газового хроматографа — детектор. В приборах, предназначенных для измерений загрязнения атмосферного воздуха, получили распространение следующие виды этих датчиков:
—пламенно-ионизационный детектор, который реагирует практически на все органические соединения, включая бензол, толуол, ксилол, фенол, формальдегид;
—электронно-захватный детектор — чувствителен к хлорсодержащим веществам;
—фотоионизационный детектор используется для контроля органических соединений и неорганических веществ (NH3, H2S, РНз);
—детектор по теплопроводности используется для контроля продуктов горения (СО, СО2, H2, SO2).
В связи с внедрением современных средств электроники и миниатюризацией аналитической части хроматографов созданы портативные (переносные) приборы для осуществления газового анализа в полевых условиях (передвижные лаборатории на транспортных средствах). Наибольший интерес представляют переносные газовые хроматографы, запрограммированные для идентификации определенных компонентов газовой смеси. Результаты выражаются непосредственно в концентрации контролируемого вещества.
Лидарная система контроля загрязнения реализует лазерно-локационный метод - комбинационное рассеяние и дифференциальное поглощение загрязняющих веществ с использованием источника лазерного излучения и предназначена для дистанционного зондирования качества атмосферы. Состоит из лидара кругового обзора, который устанавливается в промышленных зонах или вблизи автомагистралей на доминирующих строениях, и предназначен для непрерывного контроля выбросов аэрозолей, NOx, SO2 на территории радиусом 7—15 км и измерения азимута и расстояния до источника загрязнения. Лидар второго типа на базе автомобиля — комбинационного рассеяния используется для многокомпонентного анализа концентрации примесей в воздухе.
2. Методы оценки параметрических загрязнений
Измерение уровня шума производят с помощью шумомеров как с присоединением к ним октавных фильтров (анализаторов спектра), так и без них.
Шумомеры состоят из датчика (микрофона или акселерометра), воспринимающего звуковое давление, усилителя и выходного звена, представляющего собой стрелочный индикатор, градуированный непосредственно в децибелах.
Наибольшие требования предъявляются к датчикам. Они должны иметь широкий рабочий диапазон частот, обладать высокой и стабильной чувствительностью, не искажать воспринимаемое звуковое поле, иметь небольшие габариты и массу. Датчики бывают электродинамические, керамические, конденсаторные, пьезоэлектрические.
Шумомеры измеряют суммарные уровни интенсивности звука в четырех частотных характеристиках: А, В, С и линейной в диапазоне частот 2—40 000 Гц. Анализатор спектра шума — усилитель, который в зависимости от настройки позволяет выделять определенную полосу частот. Он устанавливает не абсолютные уровни интенсивности шума в этих полосах частот, а их соотношение, что позволяет определить полосу с максимальной энергией (интенсивностью шума).
Анализаторы спектра шума бывают фильтровые и гетерогенные. Фильтровые состоят из набора электрических фильтров, каждый из которых пропускает определенную полосу частот. В гетерогенных анализаторах получение определенной полосы пропускания обеспечивается с помощью узкополосных кварцевых фильтров. Регистрация уровней шума может осуществляться также с помощью самописца, магнитографа, магнитофона.
3. Методы оценки загрязнения водной среды, почв, грунтов и растительности
Для оценки уровня загрязнения водной среды используются традиционные приборы физико-химического анализа, а также хроматографы. Контролируется мутность, цвет, запах, жесткость, удельная электрическая проводимость, коэффициент светопропускания, редокс-потенциал, активность водородных ионов (рН), уровень насыщения кислородом, активность и концентрация ионов различных веществ, поступающих в воду в виде загрязнений, и другие параметры (температура, давление, скорость потока).
Химический анализ воды осуществляется с помощью лабораторных комплектов анализа воды. В эти комплекты входят химические растворы, фарфоровая и стеклянная посуда, вспомогательное оборудование, необходимое для сбора и обработки проб, выполнения химического анализа. Физико-химические свойства воды определяются с использованием фотоколориметров, атомно-абсорбционных, инфракрасных, калориметрических спектрометров, ионометров, комплексных анализаторов качества воды.
Для контроля состояния поверхности земель, качественного и количественного состава почв и грунтов, оценки уровня и состава загрязнений используются приборы и оборудование, приведенные выше (анализ водной вытяжки грунта), а также ряд специальных приборов, предназначенных для определения плотности, свойств почв, грунтов (твердомер, глубинный гамма-плотномер, сдвиговый прибор, измеритель объемной влажности), параметров снегового покрова. Широко используется переносной лабораторный комплект определения гидрофизических и физико-механических свойств грунтов.
Седиментация атмосферных транспортных аэрозолей, в частности тяжелых металлов, приводит к загрязнению растительности. Наземные части растений аккумулируют атмосферные загрязнения, и их химический состав может быть индикатором для выделения территорий с высоким уровнем воздействия транспортных средств.
Измеряемые параметры:
— физиологическое состояние растений;
— элементный состав тканей растения.
Визуальная оценка загрязнения — проявление чрезмерного (выше установленных норм) содержания различных веществ в зеленой массе строится на идентификации явно выраженных изменений вида растений:
—медь — темно-зеленые листья, толстые короткие корни;
—железо — темно-зеленая окраска листьев, замедленный рост надземных частей растения;
—цинк — хлороз и некроз концов листьев, междужилковый хлороз молодых листьев;
—свинец — темно-зеленые листья, бурые короткие корни, скручивание старых листьев;
—кадмий — бурые края листьев, красноватые жилки и черешки, скрученные листья и бурые недоразвитые корни.
Определение концентрации токсичных элементов в тканях растений осуществляется по водной вытяжке в лабораторных условиях методами, рассмотренными выше.
Список литературы
1. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко; Под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высш. Шк., 2003
2. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий курс. В 2-х т. / Под ред. И.И. Мазура. – М.: Высшая школа, 1996.
3. Богдановский Г.А. Химическая экология: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1994.
Страницы: 1, 2
