Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Например, всем известный смог представляет собой результат взаимодействия оксидов азота, углеводородов и солнечного света. Эти обстоятельства указывают на чрезвычайную важность правильного отбора проб воздуха, для анализа которых могут применяться самые разные методы. Воздух состоит главным образом из Ыз, О и Аг, на долю которых приходится 99,9% сухого воздуха. Кроме того, в воздухе может содержаться некоторое количество водяных паров, следовые количества других газообразных компонентов, а также аэрозолей и мелких частиц. В табл. 2б.1 перечислены некоторые наиболее важные с природоохранной точки зрения газообразные компоненты атмосферы, а также указаны их концентрации в тропосфере. Обычно концентрации газообразных веществ выражают в объемных долях (объем: объем).
Напомним, что концентрация вещества 1 ррщ означает, что один его объем содержится в 1Оа обьемов воздуха. Концентрации, выраженные в объемных долях, не зависят от температуры и давления. В то же время массовые концентрации, выраженные в единицах масса: объем (обычно мг/мз; так приюпо выражать соединение в воздухе аэрозолей и мелких частиц), зависят от температуры и давления. Поэтому такие величины следует приводить с указанием конкретных значений температуры и давления. Содержание а воздухе (если присучатауат), объем: объем Вещество Метод измерения Электрохимнческнй; ГХ СО от ! 00 ррЬ до 20 ррпа 345 ррт СО, СН4 2 рргп СРС! (фреон 11) ГХ, электронный захват ГХ, электронный захват гоо ррс СраС!а (фреон 12) 350 рр! Углеводороды от 1 рр! до 1 ррЬ от 5 рр! до 1 ррЬ 1 — 150 ррЬ 3ОО ррЬ 1-!00 ррь 1-!ОО ррЬ ИК ыО УФ; хемилюмннесценция Спектрофотометрня;хемялюмннесценцня ИК; ГХ, электронный захват УФ; хемилюмннесценция Пламенная фотометрия; спектрофотометрия ЫО Ы,О Оа ЯО, ррь — частей на миллиард; ррт — частей на миллион; рра — частей на триллион.
Таблица 26.1 Содержание в воздухе некоторых важных с природоохранной точки зрения газов ГЛАНА 26. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ОБЪЕКТОВ ОКРУКАЮШЕЙ СРЕДЫ 346 Общие принципы При оценке состояния окружающей среды обычно преследуют цель определить уровень содержания опасных веществ, установить химический состав среды, оценить эффективность природоохранных мероприятий или выявить источник загрязнений. Для решения этих задач, способ отбора пробы может играть весьма важную роль. Мониторинг состава воздуха проводят во внешней среде, промышленных и других выбросах газа, а для выявления специфических токсичных веществ проверяют также состав воздуха в помещениях. Следует учитывать, что состав воздуха во внешней среде подвержен краткосрочным и долгосрочным изменениям.
Содержание озона в городской среде в течение суток претерпевает циклические изменения, а в стратосфере изменяется лишь с изменением времени года и, кроме того, постепенно снижается. Содержание таких газов, как диоксид углерода, оксид азота и метан, постепенно возрастает, примерно на 0,8;4 в год. Промышленные выбросы газа можно контролировать на выходе из выхлопных труб, где их концентрация намного превышает ту, что определяется позднее в воздухе. Используют также методы дистанционного контроля. 1. Объем образца. Работа с газами отличается от работы с жидкостями или твердыми веществами.
Здесь приходится иметь дело с большими объемами. В целом объем отбираемой пробы воздуха определяется концентрацией того вещества, которое содержится в минимальном количестве, чувствительностью методики анализа и требуемой точностью результата.
Диапазон концентраций веществ в пробе часто неизвестен, в таком случае объем образца устанавливают методом «проб и ошибок». Для анализа состава воздуха в окружающей среде могут потребоваться пробы, объем которых превышает 10 мз. 2. Частота отбора проб. Максимально возможная частота отбора проб зависит от характеристик устройства пробоотбора и определяется экспериментально. Большинство приборов для отбора газовых проб характеризуются скоростями потока от 0,003 до 0,03 мз~мин. Полнота отбора пробы не обязательно должна составлять 100'/о, если она воспроизводится и ее значение может быть установлено с помощью стандартных образцов.
Тем не менее эта величина не должна быть ниже 75'Ъ. Все устройства, предназначенные для отбора газовых проб, имеют предел измерений, ниже которого эффективность отбора падает практически до нуля. Это значение варьируется для различных устройств, и его необходимо определять в конкретных условиях анализа. Ниже приводится описание некоторых подобных устройств. 3. Длительность отбора пробы.
Время суток и длительность отбора пробы зависят от той информации, которую необходимо получить в результате проведения анализа. Помните, что анализ пробы, отобранной за определенный период, позволит получить лишь усредненные данные для этого периода. Например, для получения более значимых результатов относительно содержания СО в городском воздухе отбор проб следует проводить в часы пик и между ними, на основа- 2В.2. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ВОЗДУХА нии чего можно реалистично оценить в среднем воздействие этого газа на отдельного индивида. Часто для определения концентрации вредных веществ требуется отбор серии проб через короткие интервалы.
Для такого частого отбора проб требуется устройство, способное к эффективной работе при высокой скорости потока. В подобных случаях более подходящим может оказаться непрерывный автоматический мониторинг с использованием высокочувствительного детектирующего устройства. 4. Хранение образцов. Сроки хранения образцов воздуха должны быть сведены к минимуму.
Образцы следует защищать от нагревания и солнечного света. Следует быть уверенным, что определяемый компонент не вступает в реакции с другими веществами, содержащимися в смеси, или с материалом, из которого сделан контейнер. Иногда образцы газа отбирают путем адсорбции на твердом носителе, в таких случаях следует предотвратить десорбцию газа до проведения анализа.
Устройства для отбора и анализа проб газов Для периодического отбора проб газа требуются источник вакуума, устройство для определения объема отобранного воздуха и коллектор или серия коллекторов. Для контроля временного интервала между отборами проб и длительности отбора используют таймер. Устройство для отбора проб (коллектор) размещается на входе прибора, затем расположено измерительное устройство, и, наконец, вакуумный насос. Некоторые из наиболее часто применяемых приборов описаны ниже.
1. Устройство для создании вакуума необходимо для пропускания образца через коллектор. Чаще всего применяют автоматические или ручные вакуумные насосы, аспираторы или автомобильные насосы. Если вакуумный насос затягивает воздух через фильтр, на котором в процессе отбора пробы возможно падение давления (например, из-за частичного засорения фильтра), то следует дополнительно использовать устройство, контролирующее постоянство потока газа. 2.
Измерительное устройство. Существует два типа устройств для определения характеристик потока газа: для измерения скорости н определения объема. Приборы первого типа невелики по размеру и недороги, но их недостаток заключается в том, что они определяют лишь мгновенные значения скорости, так что в процессе отбора пробы их приходится неоднократно контролировать. Приборы второго типа регистрируют общий объем проходящего сквозь них воздуха и, следовательно, более полезны. Они, однако, громоздки и обычно стоят дороже. Ротаметр — это прибор для измерения скорости потока, представляющий собой градуированную трубку, в которой находится сферический поплавок (рис. 26.1). Трубка имеет конусовидную форму, сужающуюся к низу.
Газ подается в трубку через нижнее отверстие, при этом стальной поплавок занимает определенное положение в зависимости от скорости потока газа и размера от- 348 ГЛАВА 26. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ОБЬЕКТОВ ОКРУЗКАЮЩЕЙ СРЕДИ верстия, которое изменяется с изменением диаметра трубки.! $!калу трубки калибруется зщя каяло~о анализируемого газа ~наприкгср, для воздуха).
Существуют графики, позвопякицис вводить поправки на гсмперагуру и давление, а также калиоровать шкалу для определения скорости других газов, Приборы дди анализа суяоио и влажного газр ~оотроньде. 1чпГТинныс. 26.2. ОТБОР И АНАПИЗ ПРОБ БОЗДУХА 349 Все ь азовьщ с зетчики необходимо ксшибровать до н иосде проведения работ, при тгом обычно измеряют объем жидкости (воды). вьпесняемой потоком заза.! !рин1пн~ тако1 о мсзода кщшбровки прон,шиштрирован на рис. 263. Перед пзмер1пельным устройсявом помешанп сазуратор(в котором воздух насыщается водой), чтобы предотвратим, испарение час ьи воды из емкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
