Контроль за рівнем забруднення атмосфери

 Методи та засоби контролю забруднення атмосфери. Дотримання ГДК шкідливих речовин у повітрі вимагає систематичного контролю за фактичним їх вмістом в атмосфері. Такий контроль дозволяє оцінити ефективність роботи засобів очищення.

Контроль запиленості повітря може проводитися такими методами: гравітаційним (ваговим); радіоізотопним; оптичним; електричним.

Гравітаційний (ваговий) метод - це метод, зміст якого полягає у виділенні з пилового потоку частинок пилу з наступним осадженням їх на фільтрі та визначенням маси.

Основні переваги цього методу - отримання масової концентрації пилу та відсутність впливу її хімічного та дисперсного складу на результати вимірювання. До недоліків належать досить значні затрати праці в процесі вимірювання.

Радіоізотопний метод вимірювання концентрації пилу базується на властивості радіоактивного випромінювання поглинатись частинками пилу. Масу поглинутого пилу визначають за величиною послаблення радіоактивного випромінювання при його проходженні крізь шар накопиченого пилу. Незважаючи на деяку похибку (15%), цей метод простіший і не поступається за точністю та чутливістю гравітаційному методу.

В оптичних методах використовується залежність фізичних властивостей (оптичної щільності, міри поглинання або розсіювання світ­лових променів) пилового осаду або запиленого потоку газу від концентрації пилу. Вимірювання оптичної щільності за мірою світлопоглинання або розсіювання світла називається фотометричним методом аналізу. Вимірювання міри розсіювання світла виваженими частинками, які є в розчині, покладено в основу нефелометричного методу аналізу.

Метод, який базується на явищі поглинання світла при проходженні його через пилогазове середовище, називається абсорбційним методом. Такий метод дозволяє вимірювати концентрацію виважених частинок безпосередньо в атмосферному повітрі без попереднього відбору проб. Серійно виробленим вітчизняною промисловістю лічильником аерозольних частинок A3 - 2М реєструються частинки розміром, більшим за 0, 3 мкм в інтервалі концентрацій від 0 до 25 частинок/см³.

Одним з перспективних методів вимірювання концентрації пилу є п’єзоелектричний метод. Можливі два варіанти цього методу. В основі першого методу вимірювання частоти коливань п'єзокристалу при осадженні на його поверхню пилу. Цей метод дозволяє безпосередньо вимірювати концентрацію пилу. В основі другого методу – облік електричних імпульсів, які виникають при зіткненні частинок пилу з пєзокристалом. Цей метод може бути використаний для обліку концентрації частинок пилу.

При вимірюванні концентрації пилу знаходять застосування й так звані електричні методи: індукційний, контактно-електричний, ємнісний. Ці методи покладені в основу створення пиломірів, які вимірюють концентрації аерозолів безпосередньо в пилоповітряному середовищі. На достовірність результатів цих приладів суттєвий вплив мають вологість, природа пилу та вимірювання його дисперсного складу в часі, тому широкого поширення для аналізу атмосферного повітря вони не набули.

Контроль концентрації газопароподібних домішок. Аналіз газового складу повітря може бути проведений такими методами:

лінійно-колориметричний (колометричний);

електрохімічний;

хромофотографічний.

Лінійно-колометричний метод - це метод, зміст якого полягає в прокачуванні аналізованого повітря через індикаційні трубки, заповнені твердою речовиною - поглиначем, що змінює забарвлення. Довжина зафарбованої ділянки пропорційна концентрації речовини, що досліджується, і вимірюється за шкалою в мг/л. Випущений серійно, вітчизняний промисловий універсальний газоаналізатор УГ-2 дозволяє визначати концентрацію 16 різних газів та парів. Похибка вимірювання не перевищує 10% від верхньої межі кожної зі шкал.

Найбільшого поширення для визначення токсичних домішок у повітрі набули оптичні методи. Принцип їх дії базується на вибірковому поглинанні газами променевої енергії в інфрачервоній, ультрафіолетовій або видимій областях спектра. До приладів, які працюють в інфрачервоній області, належать оптико-акустичні газоаналізатори. Прилади, в яких променева енергія поглинається газами в ультрафіолетовій області спектра, застосовуються для виявлення парів ртуті, нікелю, озону та інших газів. Широко розповсюджені фотоколориметричні газоаналізатори, дія яких базується на поглинанні променевої енергії у видимій області спектра розчинами або індикаторними стрічками, які змінюють своє забарвлення при взаємодії з визначеними газовими компонентами.

Електрохімічні методи поділяються на кондуктометричні та кулонометричні. В основу принципу дії кондуктометричних приладів покладено поглинання аналізованого компонента газової суміші відповідним розчином та зміна його електропровідності. Такі газоаналізатори широко використовуються для визначення концентрації сірководню, аміаку, оксиду та діоксиду вуглецю. В кулонометричних газоаналізаторах електрохімічна реакція відбувається у чарунці між аналізованим газом та електролітом. У результаті цього в зовнішньому ланцюгу з’являється електрорушійна сила, пропорційна концентрації визначеного компонента повітря. Цим методом можна вимірювати вміст в атмосфері сірчистого ангідриду, сірководню, діоксиду азоту, фтористого та хлористого водню.

При хромофотографічних методах аналізу відбувається розподіл газоповітряної суміші сорбційними методами в динамічних умовах. Розподіл проводиться в результаті поглинання газових компонентів на активних центрах адсорбції. За допомогою цих методів можливе проведення якісного та кількісного аналізу органічних та неорганічних домішок повітря з чутливістю до 10%.

Значного поширення набули лазерні методи реєстрації викидів промислових підприємств, у яких враховується розсіювання випромінювання лазера частинками аерозолів та молекулами газів.

Створення лазерів значної потужності з вузьким та стабільним спектром випромінювання, лазерів з повністю автоматизованим циклом роботи та передачі результатів в обчислювальний центр дозволяє проводити опера­тивний контроль ступеня забруднення атмосфери в широких масштабах.

Найбільш поширені моделі приладів для контролю забруднення атмосфери наведені в табл. 3. 6.

Таблиця 3. 6