Методы и приборы контроля окружающей среды реферат

Обновлено: 30.06.2024

Изложены вопросы организации, функционирования и результативности систем экологического мониторинга. Описаны состав атмосферного воздуха, гидросферных объектов, почвы; классификация загрязнителей; нормирование загрязнителей и оценка экологического состояния экосистем. Большое внимание уделено вопросам организации наблюдений, проведению пробоотбора и пробоподготовки, устройствам и аппаратуре пробоотбора, а также методам и средствам мониторинга окружающей среды.

УДК 504.064 (075.8)

ЯКУНИНА Ирина Владимировна, ПОПОВ Николай Сергеевич

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

Редактор З.Г. Чернова Инженер по компьютерному макетированию Т.А. Сынкова

Подписано в печать 09.12.2009.

Формат 60 × 84/16. 10,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 588

Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Одной из самых важных проблем человечества является проблема сохранения окружающей среды и переход общества к устойчивому развитию.

Охрана окружающей среды – сложная, многогранная проблема, требующая для своего решения как глобальных, так и локальных усилий стран и регионов.

В первой главе рассматриваются основные понятия, цели, задачи, виды и методы экологического мониторинга, а также организация и функционирование экологического мониторинга в России и других странах мира. Кроме того, показаны отличительные особенности экологического мониторинга и экологического контроля окружающей среды.

Во второй, третьей и четвёртой главах подробно рассмотрены: состав атмосферного воздуха, гидросферных объектов, почвы; источники их загрязнения; классификация загрязнителей; нормирование загрязнителей и оценка экологического состояния экосистем. Большое внимание уделено вопросам организации наблюдений, проведению пробоотбора, устройствам и аппаратуре пробоотбора, а также систематизации наиболее часто встречающихся методов анализа.

В пятой главе даётся обзор инструментальных методов анализа, а также устройств (приборов), в которых реализованы те или иные методы. Акцентировано внимание на современные приборы контроля окружающей среды, их принцип действия, технические характеристики, области применения и назначения.

Все главы в учебном пособии завершаются перечнем контрольных вопросов. Кроме того, в учебном пособии содержатся приложения, включающие систематизированный список нормативных документов для осуществления контроля качества атмосферного воздуха, водных объектов и почвы.

1. МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

1.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МОНИТОРИНГЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Понятие мониторинга окружающей среды впервые было введено профессором Р. Манном на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 г. и в настоящее время получило международное распространение и признание.

Мониторингом окружающей среды было предложено называть систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой. Однако вскоре стало ясно, что такое определение сужает рамки содержания мониторинга и не позволяет во всей полноте раскрыть его цели и задачи.

Блок-схема мониторинга представлена на рис. 1.1 (Ю.А. Израэль, 1974 г.).

Информационная система (мониторинга)

Рис. 1.1. Блок-схема системы мониторинга

Одна из первых обзорных классификаций систем и подсистем мониторинга разных типов была составлена

в начале 1970-х гг. Ю.А. Израэлем. Системы мониторинга могут подразделяться по разным признакам:

• объекту наблюдения (абиотическая компонента: атмосферный воздух, воды суши и морей, почвы, геологическая среда; биотическая компонента: растительный и животный мир, живая природа на охраняемых природных территориях, человек; физические факторы воздействия: ионизирующее излучение, электромагнитное излучение, тепловое излучение, шумы, вибрация);

• методам (прямое инструментальное измерение, дистанционная съёмка, косвенная индикация, опросы, дневниковые наблюдения);

• степени отношения эффекта и процесса, за которыми ведутся наблюдения;

• типу воздействия (геофизическое, биологическое, медико-географическое, социально-экономическое, общественное);

• целям (определение современного состояния среды, исследование явлений, оценка и градуировка моделей окружающей среды, краткосрочный прогноз, долгосрочные выводы, оптимизация и повышение экономической эффективности исследований и прогнозов, контроль за воздействием на среду и т.д.).

Все классификации систем мониторинга являются достаточно условными. По масштабам обобщения информации выделяют:

• глобальный (биосферный) мониторинг – предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений;

• национальный мониторинг – осуществляется в пределах государства специально созданными органами;

• региональный мониторинг – охватывает отдельные регионы, в пределах которых имеют место процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по антропогенным воздействиям от общего базового фона;

• локальный мониторинг – предусматривает осуществление наблюдений в особо опасных зонах и местах, обычно непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ.

Важное значение имеет базовый (или фоновый) мониторинг, задача которого – слежение за состоянием природных систем и природными процессами, на которые практически не влияют региональные антропогенные

В основе организации систем мониторинга учитываются общие теоретические и методологические принципы:

1. Структурно-организационный принцип – система мониторинга любого уровня, являясь многоуровневой иерархической структурой, должна строиться с учётом взаимодействия с высшими системами и низшими подсистемами.

2. Функциональный принцип – мониторинг функционирует во времени как взаимосвязанная и взаимообусловленная система цепи постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления.

4. Пространственный принцип – пространственная структура системы пунктов получения информации формируется в зависимости от вида мониторинга и определяется природными геологическими и инженерногеологическими особенностями территории, типом и особенностями инженерных сооружений на ней, а также состоянием на ней экосистемы.

5. Временной принцип – частота наблюдений и сбора информации во времени в системе мониторинга полностью определяется динамикой наблюдаемых (изучаемых) процессов.

6. Целевой принцип – система любого мониторинга должна строиться с учётом достижения его конечной цели – оптимизации управления, что достигается на базе прогнозных оценок её развития путём выработки оптимальных управляющих решений и рекомендаций.

Таким образом, основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

• оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем;

• выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;

• создать предпосылки для определения мер по исправлению создающихся негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

В этой связи основными задачами экологического мониторинга являются:

• наблюдение за источниками и факторами антропогенного воздействия, за состоянием природной среды

и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

• оценка фактического состояния природной среды, прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Комплексная оценка экологической обстановки основывается на данных всех видов мониторинга (рис. 1.2), в том числе и на данных о состоянии здоровья населения, получаемых системой медико-экологического мониторинга. По степени превышения реальных концентраций загрязняющих веществ норм ПДК судят о степени загрязнения окружающей среды.

В общем виде структурная схема мониторинга показана на рис. 1.3.

Из этой схемы следует, что её основными частями являются блок контроля (система пунктов получения информации) и блок управления (прогнозно-диагностический и управляющий центры), связанные между собой каналами передачи информации. Важными элементами структуры мониторинга являются: системы объектов мониторинга (почвы, воды, воздух и др.); системы производственных работ, составляющих производственную базу мониторинга (виды работ, которые используются при организации и проведении мониторинга); системы научно-методических разработок (разработка всего комплекса методик, используемых при планировании, организации и функционировании мониторинга, при проведении производственных работ, при анализе и оценке результатов наблюдений, при прогнозировании и выдаче управляющих решений; системы технического обеспечения (аппаратура для наблюдений и сбора первичной информации, датчики, индикаторы, технические средства, автотранспорт, лабораторное оборудование, компьютеры и средства связи и коммуникаций и др.).

Надо отметить, что для разных компонентов окружающей природной среды системы мониторинга развиты неодинаково. Наиболее совершенными в этой области являются системы контроля и мониторинга атмосферного воздуха, несмотря на то, что концепция эколого-аналитического контроля, действующая в настоящее время в России (Федеральная служба Российской Федерации по гидрометеорологии и мониторингу природной среды) достаточно устарела. В основу этой концепции положены принципы построения сети метеорологического контроля, стационарные, маршрутные и передвижные подфакельные посты наблюдений, периодический отбор разовых проб, их лабораторный анализ.

Рис. 1.2. Оптимальная программа режимных наблюдений за состоянием природной среды в зоне предполагаемого техногенного воздействия

наземные( Стационарные наблюдения )морские и

фоновые Комплексные биосферные( наблюдения )заповедники

Рис. 1.3. Структурная схема мониторинга

Таким образом, уже около 50 лет получают информацию о содержании загрязняющих веществ в атмосфере и динамике экологической обстановки по всей территории страны. Следует отметить, что многие из лабораторий оснащены устаревшими средствами пробоотбора и аналитическими приборами. Многие токсические вещества в этих условиях не определяются. Методы анализа и аппаратура разрабатываются и выпускаются многочисленными не связанными друг с другом предприятиями, фирмами, у которых нет единой методологической базы. Ведомственная разобщённость разработчиков и потребителей методов и средств экологического контроля мешает обеспечению единства и правильности измерений. Однако, с 90-х гг. XX в. в России внедряются компьютеризированные многоцелевые эколого-аналитические компоненты с высокочувствительными и избирательными методами анализа, унифицированными стандартными устройствами пробоотбора, универсальными хроматографическими и спектрометрическими анализаторами и системами экспрессного контроля на основе химических сенсоров, средствами метрологического обеспечения измерений, базами данных для идентификации анализируемых веществ, вычислительными комплексами для обработки, хранения и передачи полученной информации. Данная концепция коренным образом изменяет технику и технологию контроля, она рассчитана на определение многих токсических веществ, но требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Лучшей следует признать концепцию экологической безопасности, разработанную Минатомом Российской Федерации и включающую в рамках единой системы комплексы производственного мониторинга, автоматизированные системы территориального контроля, автоматизированные системы контроля содержания различных химических веществ в воздухе и воде, стационарные посты радиационного и химического контроля. Эти комплексы оснащены широким ассортиментом дозиметрических, радиометрических и спектрометрических приборов, в том числе индивидуальными и бытовыми дозиметрами для лабораторного и инспекционного радиационного контроля людей, производственных и жилых помещений, объектов окружающей среды, продуктов питания. Данная концепция обеспечивает непрерывный контроль загрязняющих веществ, представительный пробоотбор и достоверный анализ отобранных проб. Опыт организации контроля экологической безопасности на предприятиях Минатома Российской Федерации использован при разработке непрерывного контроля загрязняющих веществ в воздухе. Он заключается в непрерывном статистическом учёте концентраций загрязняющих веществ в контролируемых зонах, оперативной индикации недопустимого превышения содержания приоритетных загрязняющих веществ или их суммы и динамических методов метрологического обеспечения измерений. Такой контроль позволяет прогнозировать аварии и устранять предаварийные ситуации, обеспечивать безопасные условия труда и быта людей.

В России разработка и выполнение программ экологического мониторинга природной среды возложены на Единую государственную систему экологического мониторинга (ЕГСЭМ), созданную в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации 1993 г. В ЕГСЭМ применяется территориальноведомственный принцип построения системы, предусматривается максимальное использование возможностей уже существующих государственных и ведомственных систем мониторинга биосферы, антропогенных воздействий, состояния биоты и экосистем.

логический мониторинг включает в себя мониторинг атмосферного воздуха, земель, лесов, водных объектов,

объектов животного мира, уникальной экологической системы озера Байкал, континентального шельфа РФ, состояния недр, внутренних морских вод и территориального моря РФ.

Организацию и осуществление экологического мониторинга обеспечивают в пределах своей компетенции

в соответствии с законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации специально уполномоченные федеральные органы исполнительной власти: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Федеральная служба РФ по гидрометеорологии и мониторингу природной среды, Комитет РФ по земельному кадастру, Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, Комитет РФ по рыбному хозяйству и другие органы исполнительной власти. Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ и другие федеральные органы исполнительной власти при осуществлении

в пределах своей компетенции экологического мониторинга формируют государственную систему наблюдения за состоянием окружающей среды и обеспечивают функционирование этой системы; взаимодействуют с органами государственной власти субъектов Российской Федерации по вопросам организации и осуществления экологического мониторинга, формирования и обеспечения функционирования территориальных систем наблюдения за состоянием окружающей среды; осуществляют с участием органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, сбор, хранение, аналитическую обработку и формирование государственных информационных ресурсов о состоянии окружающей среды и использовании природных ресурсов. В основе информационного сопряжения ЕГСЭМ лежит сеть информационно-аналитических центров (федерального, территориального и ведомственного уровней), организующих и выполняющих данную работу.

Федеральный уровень организации экологического мониторинга образован для:

• организационного обеспечения процедур интеграции экологической информации, получаемой территориальными системами экологического мониторинга, государственными и ведомственными службами и сетями наблюдений;

• информационного обеспечения процедур принятия решений в области обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей природной среды на федеральном уровне управления;

• информирования населения и общественности об экологической обстановки на территории страны и тенденции её изменения.

Информация, полученная при осуществлении экологического мониторинга, используется при: разработке прогнозов социально-экономического развития Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, муниципальных образований и принятии соответствующих решений; разработке федеральных программ в области экологического развития Российской Федерации, целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов Российской Федерации, инвестиционных программ, а также мероприятий по охране окружающей среды; осуществлении экологического контроля и проведении экологической экспертизы; прогнозирование чрезвычайных ситуаций и проведении мероприятий по их предупреждению; подготовке данных для ежегодного государственного доклада о состоянии и об охране окружающей среды.

В настоящее время ЕГСЭМ в России не совершенна, так как региональные системы экологического мониторинга созданы не во всех субъектах Российской Федерации. К сожалению, в России для отдельных видов мониторинга составлялись свои организационные структуры и разрабатывались свои концептуальные программы развития, например, концепция мониторинга подземных вод России. Такой подход, обусловленный, в общем-то, ведомственными, а не государственными интересами, является принципиально неправильным, по крайней мере, по двум позициям: во-первых, создание отдельных не взаимодействующих систем мониторинга по разным компонентам окружающей среды (породам, почвам, подземным водам и т.д.) обойдётся государству

в несколько раз дороже по сравнению с единой государственной комплексной системой; во-вторых, отделять в системе наблюдения один компонент от другого часто принципиально не верно, а в ряде случаев чревато серьёзными ошибками. Поэтому разработка государственной концепции мониторинга должна вестись по пути создания единой национальной комплексной системы экологического мониторинга, работающей по единому методическому подходу, а не по пути простого суммирования разрозненных систем мониторинга отдельных её компонентов. Проблема взаимодействия различных организаций, занимающихся мониторингом окружающей среды, является первоочередной проблемой в создании ЕГСЭМ.

Существующее состояние контроля в системе мониторинга управления качеством окружающей среды предполагает необходимость его совершенствования. Основное направление решения этой проблемы – создание автоматизированных систем контроля, мониторинга и управления качеством окружающей среды на основе современных достижений науки и техники.

В Европейском союзе работы по созданию автоматизированных систем мониторинга ведутся с начала 60-х гг. XX в. В 1990 г. было создано Европейское Агентство по охране окружающей среды. В настоящее время более 10 тысяч крупнейших предприятий Европы предоставляют в центральный банк данных Агентства информацию по 50 видам загрязняющих веществ сбрасываемых в окружающую среду.

Как уже отмечалось выше, на Стокгольмской конференции ООН в 1972 г. была выработана Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), включающая рекомендации по организации глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), целью которой определено предоставление информации, необходимой для обеспечения настоящей и будущей защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и мудрого управления окружающей средой и её ресурсами.

Конечные цели создания ГСМОС:

• установление уровней выбросов загрязнений в определённой среде, их распределение в пространстве и времени;

• понимание скоростей и величин потоков выбрасываемых загрязнителей и вредных продуктов их превращений;

Введение

Контроль качества окружающей среды - насущная задача нашего времени.

Управление качествам окружающей природной среды основано на рационально построенной системе химике - аналитического контроля биосферы в целом и отдельных её компонентов - атмосферы, гидросферы и литосферы.

Химический анализ совершенно необходим для поддержания высокого качества воздуха, которым мы дышим, воды, которую мы пьём.

Исчерпывающая информация о химическом составе атмосферного воздуха, природных' вод и почв не может быть поучена использованием только химических методов, поэтому в современной аналитической химии всё шире используются физические и физико - химические (инструментальные) методы анализа и исследования.

Преимущество инструментальных методов - быстрота и возможность автоматизации процессов. Однако, они требуют применения регистрирующих, сигнализирующих приборов и систем, зачастую являющихся сложными электрическими или электронными системами.

Поскольку качественный и количественный анализ загрязняющих веществ в окружающей природной среде является важным звеном в системе экологического мониторинга, современный инженер - эколог должен разбираться в методах и аппаратуре, используемых для анализа, чтобы уметь грамотно применить их для решения конкретной задачи. Должен уметь оценивать и интерпретировать результаты анализа.

Отсюда цель и задача курса: ознакомить будущих экологов с основными методами и приборами применяемыми для контроля.

Общие сведения об объектах контроля в экологии.

Проблемы, связанные с охраной окружающей среды, отличаются исключительным разнообразием.

Вторжение человека в природу наносит ей не только непосредственный ущерб, но и вызывает ряд новых процессов, разрушающих окружающую среду.

На протяжении ряда лет было установлено, например, что окислительное действие смога, образованного выхлопными газами автомобилей, в результате

фотохимических процессов приводит к разрушению озона и различным превращениям высших углеводородов.

Производственная деятельность предприятий нефтяной и газовой промышленности, обеспечивающих добычу, транспортировку и переработку углеводородного сырья, является фактором мощного антропогенного воздействия на окружающую среду, В силу специфики работ в нефтегазодобывающей промышленности образуются значительные объёмы загрязнителей (ЗВ). Эффективность разрабатываемых природоохранных мероприятий зависит от знания состава, свойств загрязнителей и их количества.

Ежегодно в нефтедобывающей промышленности образуется до 6,1 млн. т. загрязнителей, которые поступают в объекты окружающей среды, в т. ч. 180 тыс. т. нефти, нефтепродуктов и других органических соединений.

Среди загрязнителей наибольшую опасность представляют жидкие и полужидкие продукты, которые в силу своей подвижности обладают высокой аккумулирующей способностью, что может приводить к стойкому загрязнению объектов окружающей среды и нарушению экологического равновесия в местах их попадания.

Загрязнители предприятий нефтегазодобывающего комплекса содержат в своём составе органические и минеральные вещества. К органическим относятся прежде всего нефть, нефтепродукты, газоконденсат, масла, фенолсодердащие соединения метанол, ацетон, формальдегид, бензол, диэтиленгликоль и др..

К неорганическим загрязнителям относятся различные минеральные соли, включая соли тяжёлых металлов. Загрязнителями могут быть и многие инертные материалы, включая минералы и даже радиоактивные вещества.

Многие из загрязнителей обладают выраженным токсическим эффектом, который наиболее ярко проявляется в водной средеи почвогрунтах, что необходимо учитывать в природоохранной практике предприятий.

Загрязнение грунтовых, речных и морских вод.

Загрязнение водной среды происходит не только за счёт деятельности промпредприятий, которые направляют с вой стоки в реки и океаны. Не менее интенсивно загрязняет природу сельское хозяйство с его массовым содержание скота внесением в почву удобрений и использованием средств защиты растений. Эти удобрения и химические соединения попадают в грунтовые и поверхностные воды. Наконец, бытовые сбросы вносят вклад в общее загрязнение вод.

В течение длительного времени бытовало мнение, что все вредные выбросы либо постепенно разрушаются в океанских просторах, либо оседают на дно.

Сегодня почти во всех районах Мирового океана в результате аварий танкеров или бурения нефтяных скважин можно обнаружить нефтяные загрязнения.

Морские воды вблизи берегов загрязнены нитратами и фосфатами, что приводит к массовому росту водорослей, к уменьшению концентрации O2 в воде и к оскудению рыбных запасов.

Нефть и нефтепродукты относятся к категории материалов, которые плохо поддаются разложению, поэтому попадая в природную среду (в т.ч. водную) они могут накапливаться в опасных концентрациях.

Нефть в основном состоит из алифатических углеводов, но в зависимости от её происхождения может содержать также алициклические и ароматические углеводороды. В небольших количествах могут содержаться также альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты.

Нефть, может попадать в природную среду различными путями:

■ при бурении скважин (особенно на морских шельфах), при авариях танкеров или течи в нефтепроводах, при переработке сырой нефти и нефтепродуктов, при очистке отстойников, танкеров и автоцистерн от старой нефти и нефтепродуктов.

■ при просачивании нефти в почву не смотря на свою большую вязкость, она проникает в грунтовые воды, перемещается вместе с ними и может распространяться на большие расстояния.

■ на открытых водных поверхностях с течением времени образуется эмульсионный слой нефть-вода, который частично препятствует газообмену между водой и воздухом. Живые организмы под этой пленкой постепенно задыхаются.

■ у морских птиц контакт с нефтью приводит к склеиванию оперения; птицы утрачивают способность держаться на воде и быстро гибнут от переохлаждения.

Растворимые в воде окисленные компоненты нефти могут обладать токсическим действием.

Нефть, попавшая в природную среду, подвергается микробиологическому распаду, но он протекает очень медленно, так что нефть в течение недель и даже месяцев находится на поверхности воды. За это время легко летучие компоненты испаряются, а оставшиеся медленно окисляются. В результате этих процессов малолетучие компоненты объединяются в сгустки, которые с течением времени опускаются на дно.

Загрязнение почвы

Почва, как объект наблюдения и контроля, имеет ряд специфических особенностей.

В тоже время как загрязнение воздуха и воды можно заметить или обнаружить, загрязнения почвы могут оставаться скрытыми в течение длительного времени. Как правило, люди не входят с почвой в такой тесный контакт, как с воздухом и водой, почва непрозрачна, в большинстве случаев обладает буферным действием, что позволяет загрязнениям оставаться незамеченными в течение длительного времени.

Если в поверхностных водах и атмосферном воздухе возможны процессы периодического самоочищения, то почва активно их аккумулирует и обладает ограниченной способностью к самоочищению.

Накопление токсических веществ в почвах приводит не только к деградации почвенного покрова и образованию техногенной пустыни, но и к нарастанию экологически опасных последствий, создающих угрозу для (жизни) здоровья человека.

Для выявления и предупреждения нежелательных последствий техногенного влияния на педосферу необходима организация контроля загрязнения почвы.

Цель контроля состояния почв - оценка и регистрация меняющегося уровня химического состава почв, а также влияния источников загрязнения.

В настоящее время выделяют 3 группы загрязнителей почв:

■ техногенные отходы производства;

■ химические средства защиты растений и минеральные удобрения;

■ нефть и нефтепродукты.

Загрязнение атмосферы

Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов ВВ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы температуры выходящих газов, от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращения выбрасываемых веществ.

В выбросах предприятий различных отраслей и транспорта в атмосферу содержится большое количество различных вредных примесей. Почти из всех источников в атмосферу поступают диоксид серы ( ), пыль, оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, ).

Много вредных веществ образуется при сжигании топлива ( , СО, окислы азота, зола, сажа). При нарушении процесса горения могут выбрасываться углеводороды, в т.ч. и канцерогенные.

Предприятия металлургической, химической промышленности - очень много различных веществ.

Большое количество вредных веществ выбрасывается и предприятиями нефтегазовой промышленности, в т.ч. оксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, меркаптаны, углеводороды, несгоревшие твердые частицы и т.д.

В связи с этим требуется надежная информация за длительный период о содержании вредных примесей и климатических условиях распространения их в атмосфере.

Заключение

Для оценки воздействия загрязнителей на объекты природной среды (атмосферу, гидросферу, литосферу) необходимо знание параметров и показателей, по которым необходимо производить оценку загрязненности. Состав и загрязняющие свойства выбросов (загрязнителей) устанавливают путем физико-химического анализа, основу которого составляет количественный анализ.

В соответствии с современными требованиями природоохранных органов анализ состава загрязнителей, их свойств, а также химического состава объектов природной среды должен производиться по единым методикам, допущенным для целей государственного экологического контроля.

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

Фотометрический метод. Основан на сравнении оптических плотностей исследуемой жидкости.
3. Условия применения.

Переносные приборы. Фотометр применяется в медицинских стационарных лабораториях.
4. Производственный принцип (уровень сложности эксплуатации).

Прибором может пользоваться специалист лаборант.
5. Качественная и количественная единица измерения.

Определение содержания в крови и моче: сахара, билирубина, глюкозы, холестерина, креатина;

в химических лабораториях для определения содержания в химических растворах: мочевины, общего белка, щелочей, фосфатов,

для лабораторно-производственного контроля качества воды перед поступлением в сеть по химическим показателям: наличию железа, серебра, и т.д. в соответствии с ГОСТом Р-51232-98.
6. Амплитуда измерения, предел обнаружения.
Диапазон длин волн, нм, 315 – 990

коэффициента пропускания, % , 0,1 - 100

оптической плотности, Б, 3 - 0

концентрации, единицы концентрации, 001 - 9999
7. Погрешности, промахи, точность, правильность.

Погрешность измерения коэффициента пропускания 0,5
8. Время активации, время измерения.

Ширина выделяемого спектрального интервала, нм 5 -7
9. Источник питания.

Питание от сети переменного тока:

напряжение, В 220±22

Потребляемая мощность, Вт, не более 60
10. Внешний вид, рисунок.

Габариты, мм, не более 500*360*165

Масса, кг, не более 15
11. Подготовка и методика измерений.

Фотометрическая технология - основная технология для определения концентраций многих жидкостей и газов, используемых в промышленности, на ppm и процентном уровнях. Приборы, основанные на данной технологии, называют фотометрами. Каждый газ или жидкость обладают своим характерным спектром поглощения электромагнитного излучения. Можно подобрать такой диапазон длин волн, на котором спектр поглощения измеряемого компонента будет кардинально отличаться от спектров поглощения остальных компонентов. Если пропускать излучение необходимой длины волны через ячейку с пробой, то по изменению спектра поглощения можно узнать концентрацию измеряемого компонента.
В зависимости от длины волны источника излучения анализаторы могут работать в инфракрасном, ультрафиолетовом или оптическом диапазоне.
12. Оценка результатов.

Индикация результатов измерения: цифробуквенный ЖКИ с подсветкой.

построения градуировочной характеристики по калибровочным пробам от одной до шести;
измерения активности ферментов в кинетике с автоматическим поиском линейного участка ферментной реакции с последующим просмотром и распечаткой калибровочных и измеряемых графиков;
применения блока из 6 кювет меньшего объема (в 3 раза) для градуировки измерения.

Излучение от источника направляется через соответствующий светофильтр в измерительную кювету.

После прохождения луча через фильтр в излучении остаются только те длины волн, которые поглощаются измеряемым веществом и не поглощаются другими компонентами пробы. Такой пучок света проходит через пробу газа и поглощается исследуемым компонентом пропорционально его концентрации.

Далее оставшееся излучение попадает на приемник излучения, при помощи которого оценивается его интенсивность и определяется концентрация исследуемого компонента.

При необходимости контроля концентрации нескольких веществ одновременно, приборы комплектуются несколькими ячейками (обычно число фотометрических ячеек не превышает четырех в одном приборе) или в самой ячейке устанавливается несколько светофильтров, переключение которых позволяет измерять концентрации нескольких веществ.
При необходимости измерения таких веществ, как кислород, водород и других, дополнительно монтируются внутрь корпуса, соответственно, электрохимические, парамагнитные, циркониевые и кондуктометрические измерительные ячейки.
14. Возможность подключения к ПК, использование в комплексе с другими приборами.

Внешний выход PS-232 порт принтера.
15. Наличие расходных материалов, ресурс использования.
1. Название. Вид исследуемой среды.

Пылеметр. ИКП-5 переносной анализатор пыли. Воздух (атм.).
2. Методы анализа, особенности получения информации.

Гравиметрический метод определения взвешенных частиц пыли.
3. Условия применения.

Экологический, санитарно-гигиенический и технологический контроль газовоздушной среды в лабораторных и полевых условиях.
4. Производственный принцип (уровень сложности эксплуатации).

Прибором может пользоваться специалист лаборант.
5. Качественная и количественная единица измерения.

В зависимости от модификации, предназначен для измерения массовой концентрации пыли (ИКП-5 и ИКП-5РМ) и ее мелкой фракции: менее 10 мкм и менее 2,5 мкм (ИКП-5РМ), в воздушной среде при контроле превышения предельно-допустимых концентраций в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, воздухе санитарно-защитной зоны, а также для технологического контроля систем кондиционирования, вентиляционных систем и чистоты воздуха объектов различного назначения.
6. Амплитуда измерения, предел обнаружения.

Диапазон измерений от 0 до 30 мг/м3.

Температура окружающей среды от +10 до +40 °C.

Относительная влажность от 10 до 80 % при +20 °С.

Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа.

7. Погрешности, промахи, точность, правильность.

Пределы допускаемой основной погрешности:

- на участке диапазона измерений 0-0,1 мг/м3 ±20 % приведенной

- на участке диапазона измерений 0,1-30 мг/м3 ±20 % относительной
8. Время активации, время измерения.

Время установления показаний не более 10с.
9. Источник питания.

От сети переменного тока 220 В, 50 Гц или от встроенной аккумуляторной батареи 12 В.

10. Внешний вид, рисунок.

250 Х 120 Х 105 мм.

Масса не более 1,7 кг.

11. Подготовка и методика измерений.

Для выполнения измерений анализатор должен быть расположен непосредственно на месте забора контролируемого воздуха.
12. Оценка результатов.

Возможность хранения в памяти прибора до 10-ти градуировочных коэффициентов.

Внутренняя энергонезависимая память прибора, рассчитанная на запись и хранение 999 результатов измерений.
13. Устройство прибора, принципиальная схема работы.

Конструктивно анализатор представляет собой одноблочный прибор, выполненный в прочном металлическом корпусе с ручкой для переноски.

Принцип действия электроиндукционный, основанный на периодическом принудительном заряде частиц пыли в поле коронного импульсного разряда и последующем измерении тока переноса заряженных частиц путем измерения, наведенного ими переменного напряжения, амплитуда которого пропорциональна массовой концентрации пыли.
14. Возможность подключения к ПК, использование в комплексе с другими приборами.

Передача результатов измерений на персональный компьютер в аналоговой форме или по стандартному цифровому интерфейсу типа RS-232.
15. Наличие расходных материалов, ресурс использования.

Анализаторы применяются после предварительной градуировки непосредственно на контролируемом объекте по гравиметрической методике в соответствии с ГОСТ 17.2.4.05-83.

Введение…………………………………………………………………………..3
1. Средства контроля воздушной и других газообразных сред……………….5
2. Средства контроля вод и других жидких сред……………………………. 23
Заключение………………………………………………………………………42
Список литературы……………………………………………………………. 43

Файлы: 1 файл

Реферат Борзихиной О.И.doc

На тему: Средства контроля воздушной и других жидких сред

Выполнил: студент группы 08эк1в

Проверил: Парфенова Е.А.

1. Средства контроля воздушной и других газообразных сред……………….5

2. Средства контроля вод и других жидких сред……………………………. 23

В настоящее время существует несколько классификаций средств измерений, в основу которых, в зависимости от цели исследований, положены различные принципы (основания) для классификации. Так, средства экоаналитических измерений можно разделить на группы:

• универсальные СИ - измеряющие содержание практически любых веществ различных классов (например, хроматограф или спектрофотометр), групповые - анализирующие ряд сходных по свойствам веществ одного класса или группы (например, атомно-адсорбционный анализатор тяжелых металлов или многоцелевой анализатор выхлопных газов автотранспорта) и целевые -специфичные к конкретным веществам (например, анализатор СО, анализатор паров Hg и т д);

• по анализируемой среде газоанализ аторы - для газов (атмосферы), аква-анализаторы - для анализа вод, анализаторы сыпучих тел (почвы, пыли и др ) и т.д.,

Рассмотрим более подробно и проанализируем особенности наиболее часто применяемых технических средств, группируемых в соответствии с предложенной прагматической их классификацией.

Средства контроля воздушной и других газообразных сред

По сложившейся традиции, в отечественном газоаналитическом приборостроении и мониторинге загрязнения атмосферы средства контроля газообразных сред подразделяют на.системы (комплексы),приборы и другиетехнические средства контроля загрязнения (ТСКЗ) воздушного бассейна, при этом группируя их по особенностям анализируемой воздушной среды следующим образом:

• ТСКЗ атмосферы (атмосферного воздуха),

• ТСКЗ воздуха населенных мест и жилых помещений;

• ТСКЗ воздуха рабочей зоны и производственных помещений;

• ТСК выбросов и паро-воздушных смесей, поступающих в атмосферу.

В экоаналитическом контроле загрязнений воздуха чаще всего применяются три первых типа средств, тогда как четвертая группа скорее относится к техническому контролю производственных процессов и контролю выбросов в атмосферу. Однако, так как данные средства позволяют характеризовать источник воздействия (загрязнения) окружающей среды, это дает возможность также относить их к средствам экоаналитического контроля - мониторинга воздействия на ОС. При этом ТСКЗ атмосферы также традиционно подразделяют по степени их автоматизации - на автоматические газоанализат оры (средства измерения содержания 3В) и/илигазосигнализаторы ( средства индикации уровня загрязнения) и неавтоматизированные приборы или другие средства контроля паро-воздушных смесей и газовой среды (например, ручные экспрессные газоопределители).

Всего в Госреестре средств измерения (СИ), по данным, зафиксировано более 150 марок отечественных (35%) и импортных (около 65%) газоаналитических приборов, являющихся аттестованными СИ. Они могут быть сгруппированы по убыванию их числа следующим образом:

• промышленные газоанализаторы (автоматические приборы контроля воздуха рабочей зоны и промвыбросов) - более 60 (свыше 40%);

• анализаторы атмосферного воздуха - около 50 (30%);

• газоанализаторы транспортных выбросов - около 20 (13%);

• аппаратура контроля пыли и дымности - около 20 (13%);

• иные (экспресс-определители и др.) - более 5 (около 4%).

Таким образом, можно отметить, что из приведенных типов автоматических ТСКЗ воздушной среды собственно средствами прямогоэкологическо го контроля атмосферы сегодня являются только примерно 30-45% средств (остальные косвенно - как приборы контроля воздействий на нее).

Среди промышленных газоанализа торов (за исключением анализаторов выбросов автотранспорта, рассматриваемых отдельно) наиболее часто применяются автоматические приборы, предназначенные для контроля воздуха в помещениях рабочей зоны, а также выбросов различных произволе гв и теплоэнергетических установок для следующих загрязняющих веществ (расположены в порядке убывания частоты контроля):

1) окиси углерода (СО) - более 16 типов приборов (65%);

2) двуокиси серы (SO₂;) - около 15 типов (более 60%);

3) окиси азота (NО) - около 14 типов (примерно 58%);

4) двуокиси азота (NО₂) - примерно 8 типов (около 33%);

5) кислорода (О₂) - около 7 типов (примерно 30%);

6) сероводорода (Н₂S) - около 6 типов (около 25%);

7) двуокиси углерода (СО₂) - около 5 типов (примерно 21%);

8) суммы оксидов азота (NO_x) - примерно 4 типа (более 15%);

9) хлора (Сl₂), аммиака (NH₃) - примерно по 2 типа (по 8%);

10) органических и других веществ - несколько типов (около 12%).

При этом некоторые промышленные газоанализаторы способны измерять важнейшие физические показатели воздушной среды - температуру (Т), давление (Р), скорость газовых потоков и другие параллельно с измерением концентраций указанных веществ.

Анализаторы атмосферного воздуха в наибольшей степени ориентированы на контроль двуокиси серы (примерно 30%), окислов азота и ртуть (примерно по 23%), озон (почти 18%), а также на менее значимые вещества - сероводород, сероуглерод, аммиак, сумму углеводородов, пыль и др. Кроме этого, в эту группу входят средства, фиксирующие метеопараметры (температуру воздуха, скорость и направление ветра).

Отечественные газоанализаторы транспортных выбросов, как правило, в комплексе измеряют содержание окиси углерода (100% приборов), углеводородов (100%), двуокиси углерода (30%), окислов азота и серы (по 15%), а также (редко) дымность и число оборотов двигателя.
Более часто, чем вышеуказанные автоматические приборы газового анализа, при контроле загрязнения воздуха применяются процедуры лабораторного анализа с использованием гостированных, а также других официальных методик выполнения измерений (МВИ). Однако они тоже требуют соответствующих технических средств контроля, которыми являются весьма широко применяемые лабораторные приборы универсального типа (хроматографы, спектрофотометры и т.д.).

При лабораторном экоаналитическом контроле 3В в воздухе фоновых районов, населенных пунктов и в промышленных выбросах в основном применяется технология контроля с разделенными процедурами отбора и измерения показателей проб. При этом в числе универсальных приборов лабораторного анализа, на которых в соответствии с РД 52.04.186-89 и 52.18.595-96 реализуется не менее 130 методик выполнения измерений загрязняющих атмосферу веществ (в процентном отношении от общего их числа), находятся следующие типы средств:

• фотометры и спектрофотометры - около 50% (более 60 методик);

• хроматографы (ГХ, ГЖХ, ЖХ) - около 20% (около 30 методик);

• атомно-абсорбционные спектрометры -около 10% (около 15 методик);

• потенциометрические приборы - примерно 4% (5 методик);

• флуориметры и различные титраторы - примерно по 2,5% (по 3);

• кулонометры и весовые приборы - примерно по 1,5% (по 2);

• остальные (хромато-масс-спектрометры, рентгено-флуоресцентные и электрометрические приборы и т.д.) - менее 1% (по 1-2 методики).

Из приведенных данных следует, что с помощью трех наиболее часто применяемых типов лабораторных измерительных приборов (фотометры, хроматографы и ААС-спектрометры) могут решаться примерно 80% всех основных экоаналитических задач контроля воздуха, выполняемых в лабораторных условиях.

• около 600 веществ, для которых установлены предельно допустимые концентрации 3В в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК н.м.);

• более 1500 веществ, имеющих ориентировочный безопасный уровень воздействия 3В в атмосферном воздухе населенных мест (ОБУВ н.м.).