2. Классификация автоматических методов анализа состава воздуха и их краткая характеристика

Автоматические методы анализа - наиболее перспективны для непрерывного контроля загрязнения воздушного бассейна. Применяемые при этом приборы обеспечивают быстроту и непрерывность, большую точность и объективность результатов анализов, но являются сложными и дорогими.

В соответствии с требованиями стандартов наблюдения за загрязнением атмосферы по полной программе должны проводиться за содержанием пыли, сернистого газа, оксида углерода, диоксида азота (основные загрязнители) и за рядом специфических веществ, которые свойственны промышленным выбросам данного населенного пункта.

Содержание пыли в атмосферном воздухе может быть определено прямым или косвенным способом. Прямой способ заключается в отборе пробы запыленного воздуха и взвешивании осажденных из нее частиц с последующим отнесением их массы к единице объема воздуха. Косвенные методы используют закономерности изменения физических свойств запыленного воздуха в зависимости от концентрации пыли - величины поглощения световых, тепловых и ионизирующих излучений, способности воспринимать электростатический заряд и т. л. Наиболее часто в этом случае применяют гравиметрический (прямой) или радиоизотопные и оптические (косвенные) методы.

Гравиметрический метод определения взвешенных частиц пыли к атмосферном воздухе регламентирует ГОСТ 17.2.4.05-83. Согласно требованиям стандарта разовую (С₃₀) и среднесуточную (С24) концентрации взвешенных частиц пыли в воздухе (мг/м³) вычисляют по формуле:

С30, С24 =(m1-m2)/V0

Где m1 и m₂ - масса фильтра соответственно с пылью и без пыли, мг;

V0 - объем пропущенного воздуха, приведенный к нормальным условиям, м³.

Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли, основан на свойстве радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли. Массу пыли в пробе определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении его через запыленный воздух.

Оптические методы используют закономерности изменения физических свойств запыленного воздуха. Так, изменение оптической плотности по степени светопоглощения или рассеивания света называют фотометрическим методом анализа. С его помощью можно определять до 5 10-³ мкг. вещества в пробе. Измерение степени рассеивания света взвешенными частицами, находящимися в растворе, положено в основу нефелометрического метода, чувствительность которого до 4-10 мкг. вещества в пробе. Абсорбционный метод, основанный на явлении поглощения света при прохождении его через пылегазовую среду, позволяет измерять концентрацию взвешенных частиц непосредственно в атмосферном воздухе без предварительного отбора пробы.

Радиоизотопные и оптические методы определения запыленности атмосферного воздуха находят применение в системах автоматизированного наблюдения и контроля окружающей среды (АНКОС).

Содержание оксида углерода, диоксида азота, сернистого газа и других вредных парообразных примесей в атмосферном воздухе определяется с помощью приборов-газоанализаторов. При лабораторном анализе применяют оптические, фотоколориметрические, кондуктометрические, кулонометрические и хроматографические газоанализаторы.

Принцип действия оптических газоанализаторов основан на избирательном поглощении газами лучистой энергии в инфракрасной, ультрафиолетовой или видимой областях спектра.

Широкое распространение имеют фотоколориметрические газоанализаторы, действие которых основано на поглощении лучистой энергии в видимой области спектра растворами или индикаторными лентами, изменяющими свою окраску при взаимодействии с определенными газовыми компонентами.

В последние годы получили распространение газоанализаторы, использующие эмиссию излучения анализируемой газовой примеси. Сущность этого метода состоит в том, что молекулы исследуемого газа, например, оксидов азота или соединений серы, приводят в состояние оптического возбуждения и затем регистрируют интенсивность люминесценции, возникающей при возвращении их о состояние равновесия.

В основу принципа действия кондуктометрических газоанализаторов положено поглощение анализируемого компонента газовой смеси соответствующим раствором и измерение его электропроводности. В кулонометрических газоанализаторах электрохимическая реакция протекает в ячейке между анализируемым газом и электролитом, в результате которой во внешней цепи появляется электродвижущая сила, пропорциональная концентрации определяемого компонента воздуха.

Для экспрессного определения токсических веществ применяют универсальные газоанализаторы (УГ-2, ГХ-4 и др.), основанные на линейно-калориметрическом методе. В этом случае при продвижении воздуха через индикаторные трубки, заполненные специальным порошком - поглотителем, происходит изменение его окраски; длина окрашенного слоя пропорциональна концентрации исследуемого вещества.

В последние десятилетия как самостоятельный раздел техники метеорологических измерений выделилась лазерная локация, позволяющая получить данные о состоянии запыленности и газового состава приземного слоя атмосферы. Она является перспективным направлением оперативного контроля загрязнения воздушного бассейна крупных городов.

Система наблюдения, контроля, прогнозирования и управления качественным состоянием атмосферного воздуха получила наименование атмосферного мониторинга (в переводе с английского - наблюдение, проверка, проводимая относительно какого-либо явления естественной или социальной жизни).

Рациональное сочетание наблюдения, контроля и прогнозирования загрязнения биосферы - основа эффективного управления качества ОПС и, в частности, воздушного бассейна, что реализуется в системах АНКОС-А.