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