Экологическая безопасность

выявляют особенности  распространения примесей в жилых  кварталах различного типа застройки  и в зеленых зонах, примыкающих  к автомагистралям.

Пункты наблюдений. Пункты наблюдений выбираются непосредственно на городских улицах и районах с интенсивным движением транспорта:

на участках улиц до и после светофоров, а  также на участках подъема, на неровных и скользких дорогах, где отмечается торможение автомобилей и выбрасывается  наибольшее количество вредных примесей;

в местах скопления  вредных примесей за счет слабого  расслоения, обусловленного архитектурно-планировочными особенностями (под мостами, путепроводами, в тоннелях, на узких участках улиц и дорог с многоэтажными зданиями);

в зонах пересечения двух или более улиц с интенсивным движением транспорта.

Пункт, наиболее удаленный от автомагистрали, должен располагаться не менее чем в 0,4 м от стены здания. На улицах, пересекающих основную автомагистраль, пункты наблюдений размещаются на краях тротуаров и на расстояниях, равных 0,5 ширины магистрали и превышающих ее в 2 и 8 раз.

Места для размещения приборов. Места для размещения приборов выбираются на тротуаре и на середине разделительной полосы, при ее наличии. Если тротуар удален от проезжей части, приборы размещаются на расстоянии половины ширины проезжей части одностороннего движения.

В кварталах  старой застройки (сплошные ряды зданий с отдельными арочными проемами в  них) места для размещения приборов наблюдений выбираются в центральной части арочного проема и в центре внутри квартального пространства.

Наблюдения за осадками. Осадки - важный фактор самоочищения атмосферы от различных примесей естественного и искусственного происхождения. Следовательно, химический состав атмосферных осадков является чувствительным индикатором загрязнения окружающей среды и может использоваться как один из параметров при изучении переноса примесей от источников загрязнения. Анализ данных о химическом составе осадков позволяет определить зону влияния города или промышленного района на прилегающую территорию, а также районы с фоновым уровнем загрязнения.

Выпадающие атмосферные  осадки всегда содержат некоторое количество вымываемых из атмосферы растворенных примесей, поэтому концентрация примесей в осадках является показателем загрязнения воздуха.

Содержание растворенных веществ в осадках невелико - около  миллиграмма и даже доли миллиграмма  на литр воды. В связи с этим предъявляются  особые требования к сбору и хранению химического состава осадков. Основными  определяемыми компонентами являются: сульфаты, хлориды, нитраты и аммиак, металлы (кальций, магний, натрий, калий), щелочность (или кислотность), электропроводность и рН.

Сбор проб атмосферных  осадков проводится на метеорологических  станциях, а их анализ - в химических лабораториях. В зависимости от установленной программы собираются суммарные пробы, включающие все выпавшие в течение месяца осадки, и единичные пробы осадков - отдельные дожди и снегопады.

Для сбора твердых  и смешанных осадков применяются  эмалированные или пластмассовые кюветы 30x40 см, высотой 3-5 см, присылаемые на метеостанцию в чистых полиэтиленовых мешках, в которых они и хранятся на станции.

В зимнее время  сбор суммарных проб атмосферных  осадков осуществляется в установке. С этой целью штативы со стола убирают и вместо них к доске стола привинчивают шурупами ветровую защиту. Ветровая защита представляет собой фанерный ящик с дном, но без крышки. Размеры ящика: высота 50-60 см, ширина 40 см, длина 50 см. Одна из боковых сторон ящика изготавливается в виде открытой дверцы на петлях и имеет в нижней части крючок для закрывания. При выпадении твердых осадков (снега) откидную дверцу ветровой защиты открывают и внутрь вставляют кювету для сбора осадков. При одновременном сборе суммарных и единичных проб устанавливают две кюветы (для суммарных и единичных проб).

Метод для определения  хлор-ионов в составе снега  или льда, образовавшихся на поверхности  проезжей части дорог и тротуаров, основан на осаждении хлор-иона в  нейтральной или слабощелочной  среде азотнокислым серебром в присутствии хлорнокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1 -3 мг/л.

Методы отбора снежных или ледяных проб, образовавшихся на поверхности проезжей части дорог и тротуаров:

Отбор проб проводят по ГОСТ 2874-82 и ГОСТ 4979-49.

Объем пробы  воды для определения содержания в составе снега или льда хлор-ионов  должен быть не менее 250 мм.

Пробы льда или  снега, предназначенные для анализа  в составе хлоридов, не консервируют.

 

2.9 Методы и  приборы для определения загрязненности  воздуха производственной пылью  и выхлопными газами

 

Способы измерения  концентрации пыли по числу частиц основаны на том, что из известного, в большинстве случаев небольшого объема воздуха, на прозрачную поверхность осаждается пыль, видимые частицы которой подсчитываются под микроскопом. Осаждение частиц пыли осуществляется в основном следующими четырьмя способами:

пыль задерживается  во время прохождения пробы воздуха  на мембранном фильтре;

поток воздуха  направляется на клейкую прозрачную поверхность, к которой прилипают  частицы пыли;

пылевые частицы  осаждаются в результате термофореза  на охлажденных деталях прибора;

частицы задерживаются  в жидкости при пропускании пробы  через специальные промывные  склянки (отражатели), в которых пузырьки воздуха ударяются о стеклянные поверхности.

Подсчет частиц с помощью микроскопа проводится на прозрачной или непрозрачной подложке на светлом или темном поле. Для облегчения подсчета в отраженном свете можно использовать соответствующие цветные фильтры.

Результаты подсчета по одному из перечисленных выше методов  дают количество частиц в 1 см воздуха. Поэтому, как правило, приходится удовлетворяться использованием числа частиц как относительного показателя для качественной оценки пылевого загрязнения. Однако обязательным является постоянство распределения частиц по размерам и их одинаковый химический состав. Для приближенной и неточной оценки могут использоваться следующие соотношения:

Число частиц в 1 см 500 2000 20000

Концентрация  пыли, мг/м3 2 10 100

Ниже приводится описание некоторых приборов для  определения числа частиц.

Малый прибор (пылесборник) Дрегера состоит из выполненной  в виде диска-насадки к насосу, используемому вместе с газоанализатором. Насадка предназначена для размещения круглого мембранного фильтра, на поверхности которого равномерно распределяется содержащаяся в пробе воздуха пыль (один рабочий ход насоса =100 см3 воздуха).

Фильтру придается  прозрачность путем смачивания его иммерсионным маслом. Затем под микроскопом могут проводиться обычные наблюдения.

Выпускаемый фирмой Sartorius прибор Konimater состоит из микроскопа, на предметное стекло которого с помощью  небольшого поршневого насоса подается 2,5 или 5 см3 воздуха. Рассчитанное на 36 проб пыли круглое предметное стекло покрыто слоем клейкого вещества, к которому прилипают частицы пыли. В комплект микроскопа с 200-кратным увеличением входит разделенная на 2 сектора по 18° каждый микрометрическая сетка, предназначенная для подсчета пылевых частиц.

Электрический метод. Для определения содержания в атмосферном воздухе диоксида серы, сероводорода, хлора и озона  используются газоанализаторы «Атмосфера-1»  и «Атмосфера-2», в основу работы которых положен кулонографический метод анализа.

Газоанализатором  «Атмосфера-1» определяют содержание диоксида серы (сернистого газа) и сероводорода; газоанализатором «Атмосфера-2» - содержание хлора и озона.

Газоанализаторы «Атмосфера» при определении  концентраций веществ работают в  следующих диапазонах (табл. 8):

 

Таблица 8. Диапозон измерений газоанализаторов типа «Атмосфера»

ВеществоСернистый газСероводородХлорОзонДиапазон измерений, мг/м30-0,5;20-0,50-0,2 0-10-0,1 0-0,5

Газоиндикаторы  «Атмосфера» предназначены для  работы в следующих условиях эксплуатации: температура окружающей среды 0-50°С, относительная влажность окружающего воздуха 30-90%, атмосферное давление 91-105 кПа (680-785 мм рт. ст.).

 

Таблица 9. Значения концентрации (мг/м3) мешающих веществ

Определяющее  веществоМешающее веществоозонХлорСеро водородДиоксид серыДиоксид азотаДиоксид серы0,10,120,25Озон0,60,010,80,1Хлор0,060,010,10,1

В газоанализаторе  «Атмосфера-1» определение концентрации сернистого газа и сероводорода (табл. 9) основано на поглощении этих газов  раствором йода в серной кислоте с последующим электроокислением образующихся иодид-ионов. На дне камеры измерительного электрода ячейки находятся кристаллы J2 в 3%-ном растворе H2SO4. Анализируемая газовая смесь попадает в камеру измерительного электрода и, если смесь содержит сернистый газ, то SO2 реагирует с йодом до образования йодоводорода:

 

SO2 + J2 + 2H2O 2HJ + Н2SO4,

 

В результате этой реакции S+4 отдает 2ё и при этом окисляется до S+6:

+4-2e->S+6,

 

Йод восстанавливается  из свободной (окисленной) формы до йод-ионов:

 

j°+2e->2j.

 

Чем больше SO2 поступает  в электрохимическую ячейку, тем  больше образуется вокруг измерительного электрода йодид-ионов, несущих отрицательный  заряд, и тем более концентрированным  будет раствор серной кислоты.

Серная кислота - сильный электролит. В водном растворе молекула серной кислоты диссоциирует на ионы:

Бром, образовавшийся в результате химической реакции, элек-тровосстанавливается на измерительном электроде, причем электрический ток, возникающий  при этом, является мерой концентрации хлора в газе.

На измерительном  электроде происходит следующая  реакция:

(32) происходит

 

H2SO42H++SO2-4

 

При выделении  озона из газовой смеси используется реакция озона с бромистым  натрием с образованием брома, который  затем количественно электровосстанавливается на измерительном электроде, причем электрический ток является мерой концентрации озона. В ячейке при этом происходят следующие реакции:

в измерительной  камере (в растворе):

 

О3 + 2Вг О2 + О2-+Br2

 

на измерительном  электроде (катоде): Вг2 -2е-2Вг-,

на вспомогательном  электроде (аноде):

+O2- СО + 2е-,

 

Определение концентрации хлора основано на количественном определении  свободного брома, имеющегося на катоде (измерительном электроде), который  образуется в растворе по реакции:

 

Вг + Cl2C1 + Вг2,

Вг2 +2е-2Вг-,

 

На вспомогательном  электроде электроокисление углерода по реакции:

 

С + О2 СО+2e-

 

Инфракрасный  метод. Для определения содержания в атмосферном воздухе оксида углерода используются газоанализаторы  ГМК-3 и ГИАМ-1, в основу работы которых положен инфракрасный метод анализа. Принцип метода основан на измерении поглощения энергии излучения анализируемым газом.

Газоанализатор ГМК-3 представляет собой автоматический стационарный прибор, предназначенный для непрерывного измерения микроконцентраций оксида углерода в газовых смесях. Прибор может быть использован для анализа воздуха городов и производственных помещений, а также для выдачи командой информации в системах автоматического контроля, управления и регулирования. Газоанализатор имеет три диапазона измерения: 0-40, 0-80, 0-400 мг/м3. Основная погрешность на шкале 0-80 мг/м3 не превышает +5%, на шкале 0-40 и 0-400 мг/м3 - 10%.

Условия выполнения измерений  должны быть следующими: температура  окружающей среды 10-35°С: атмосферное  давление 91-105 кПа (680-785 мм рт. ст.), относительная влажность 10-90%. Окружающая среда не должна быть агрессивной и взрывоопасной. Питание газоанализатора осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В.

Газоанализатор может  быть использован как для анализа отдельных проб, так и для непрерывной регистрации. При анализе отдельных проб газоанализатор устанавливают в химлаборатории, а при использовании для непрерывной регистрации СО в атмосфере на стационарных постах.

При использовании газоанализатора для непрерывной регистрации СО необходимо следить за расходом газовой смеси, вести наблюдение за измерительными приборами, проверять и при необходимости регулировать нулевые показания и чувствительность газоанализатора. Расход воздуха контролируют по показаниям ротаметров, установленных на передней панели датчика. В газоанализаторах, где отсутствуют встроенные ротаметры, для проверки расхода воздуха на вход датчика подключают ротаметр с пределом измерений (10,2) л/мин.

Для анализа отдельных  проб воздуха предварительно производят их отбор в емкости, в качестве которых обычно используются резиновые камеры, полиэтиленовые пакеты и стеклянные пипетки. Объем отобранной пробы должен быть не менее 1,5 л. Резиновые камеры заполняют анализируемым воздухом с помощью груши пульверизатора.

Оптико-акустический газоанализатор ГИАМ-1 предназначен для непрерывного измерения концентрации оксида углерода на стационарных постах, а также  автоматических станциях контроля загрязнения  атмосферы. По сравнению с газоанализатором ГМК-3 он обладает рядом преимуществ:

имеет более высокий класс  точности (класс 5);

предусмотрена автоматическая коррекция нуля и чувствительности;

осуществляется интегрирование измеряемой концентрации за каждые 20 мин;