Диссертация (1150294), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Приразработке методик измерения аналитов придерживаются неписаного правила,заключающегося в том, что время одного анализа не должно превышать 6 мин.Это связано с тем, что рекомендованная скорость судна-носителя во времяработы СПК составляет 10 км/ч и анализ воды должен проводиться с частотойне реже 1 пробы/км. Превышение времени анализа 6 мин ведет или ксокращению аналитической информации или к замедлению скорости судна исоответственно к увеличению продолжительности и бюджета экспедиции илик уменьшению исследуемой территории. Разработка методик ЦИА со9временем анализа, не превышающим 6 мин, является актуальной задачей вразвитии современных АСАК водных объектов в составе СПК.Не менее важным является возможность непрерывного измеренияконцентраций аналитов в условиях их значительного изменения при входе вобласть загрязнения или при выходе из неё.
Замена методики в ПИА включаетизменение гидравлической системы, рабочих растворов и градуировочнойфункции и приводит к остановке непрерывного контроля на несколько часов.Разработкаалгоритмаопределенияаналитавширокомдиапазонеконцентраций без прерывания работы является актуальной задачей для АСАКв составе СПК.Кроме того, постоянно расширяется перечень аналитов, определениекоторых необходимо в рамках непрерывного аналитического контроляакваторий.
От решения всего комплекса перечисленных задач зависитпрогресс в создании АСАК для СПК.10ЦЕЛЬ РАБОТЫЦель данного исследования – разработка новых методических иинструментальныхрешенийсовершенствованияАСАК,впроточныхметодахфункционирующихванализасоставеСПКдлядлянепрерывного экологического контроля акваторий.Длядостиженияпоставленнойцелибылонеобходиморешитьследующие задачи:- разработать аэро-гидравлические схемы на принципах метода ЦИА,превосходящие по своим аналитическим характеристикам схемы на принципахметода ПИА, используемого в настоящее время в АСАК в составе СПК;- разработать алгоритм работы АСАК, функционирующих на принципахЦИА, позволяющий автономно определять аналиты в изменяемом диапазонеконцентраций;- разработать методику определения Н2О2 в воде на принципах ПА;- выявить причину возникновения высокого фонового сигнала вкаталиметрических ПИ-методиках с предварительным концентрированием иразработать методику, позволяющую минимизировать фоновый сигнал иснизить нижнюю границу диапазона определяемых концентраций аналитов.11ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ1.
Новые аэро-гидравлические схемы ЦИА, обеспечивающие повышениепроизводительности анализаторов за счет совмещения кюветы детектора среакционной емкостью, введения дополнительного канала подачи дляинтенсификации процессов перемешивания растворов в кювете воздухом и ихсброса из кюветы, а также размещения вспомогательного устройстваподготовки (кадмиего редуктора в случае определения нитрат-ионов) на линииподачи промывного раствора.2. Алгоритм работы АСАК на принципах ЦИА, обеспечивающийрасширение диапазона определяемых концентраций аналитов, заключающийсяв автоматическом изменении стадий пробоподготовки при переключенииработы с одного поддиапазона к другому, составляющих полный диапазонизмеряемых концентраций, в случае выхода концентрации аналитов заграницы одного из поддиапазонов.3.
Общий подход к снижению ПО и нижней границы диапазонаопределяемых концентраций аналитов в каталиметрических методиках спредварительным концентрированием, реализуемых методом ПИА, за счетподдержания постоянного значения рН раствора, в котором образуетсяаналитическая форма.4. Способ автоматизированного непрерывного определения аналитов вприродных водах, системно входящих в состав стандартных и рабочихрастворов, позволяющий учитывать их содержание в последних за счетсочетания методов добавок и градуировочного графика.12ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1 Судовые природоохранные комплексы и автоматизированныесистемы аналитеского контроляСоздание СПК, работающих на принципах проточного анализа (ПА)началось в 1989 г.
после того, как Верховный Совет СССР принялпостановление «О неотложных мерах экологического оздоравления страны».По «Программе создания природоохранного комплекса РФ», предусмотренаразработка специальных судов для экологического мониторинга акваторий,оснащенныххимико-аналитическимоборудованием,работающимпопринципу непрерывного определения приоритеных загрязнителей во времядвижения судна. Разработка нового подхода непрерывного экологическогоконтроляводныхобъектоввызвананеобходимостьюотслеживанияэкологичекого состояния акваторий в режиме on-line с целью оперативногореагирования в случае обнаружения загрязнений. Распространенный способконтроля, требующий отбора, транспортировки и анализа проб в береговыхлабораториях, требует больших затрат времени и труда, имеет отрывочныйхарактер данных, высокую вероятность ошибки за счет загрязнения илидеградации пробы и вызывает запаздывание с принятием решений [3].Альтернативой традиционному проведению анализа водной среды являютсясистемы непрерывного контроля водной среды, в частности системы on-line.Активно развивающиеся методы проточного анализа (ПА) НПА [1] и ПИА [2,4] наиболее гармонично подошли для систем непрерывного контроля качестваводы в потоке [5].
Однако, необходимо было также осуществить подвод пробык проточному анализатору. Первой из таких систем, была система ввода пробыдлянесегментированногопроточногоанализа,предложеннаяизапатентованная в США (U.S. Patent № 4,742,716 от 10.06.1988). Однакосистема, скорее, была предназначена для анализа медицинских проб, имеющих13ограниченный объем и по своей сложности не могла быть применена дляпроведения экологического контроля. Для доставки пробы к проточныманализаторам была разработана система непрерывного пробоотбора (СНП),состоящая из водозаборного устройства, трубки, магистрального насоса,фильтров грубой и тонкой очистки, манометра и дросселя, позволяющегорегулировать давление воды, подаваемой к проточному анализатору.
Излишкиводы отводились за борт [6].В 1990 г. первое природоохранное судно-лаборатория «Заря-2» былооборудовано измерительным комплексом экологического контроля, в составкоторого вошел первый проточный прибор химического анализа «СПА-020»,разработанный АОЗТ «АПМП». Судно работало на протяжении 6 лет вакватории р.
Нева и на его базе испытывали первые СПК типа «Акватория», всостав которых входили приборы проточного экспрессного анализа. С 1996 г.предприятиями АОЗТ «Гранит-НЭМП» и АОЗТ «АПМП», имеющими единуюнаучно-техническую политику и объединенный научно-технический совет,были оснащены 14 судов аналитическими приборами для непрерывногомониторинга водной среды. «Экопатруль-1» и «Экопатруль-2» - первыеприродоохранные суда, оснащеные СПК в 1996 г.
В настоящее время«Экопатруль-1» проводит экологический контроль в акваториях р. Нева иФинского залива, «Экопатруль-2» в устье р. Волга и в Каспийском море. Вдальнейшем СПК были поставлены на судах, проводящих экологическиймониторинг на Ладожском озере (1999 г.), на р. Волга (1999 г.), на р. Москва(1999 г.), на Балтийском море (1999 г.), в данное время комплекс базируется вг. Темрюк на Азовском море, на оз. Байкал (2001 г.), на Черном море (2002 г.),на Баренцевом море (2009 г.), на р. Амур (2009 г.), на Балтийском море (2009г.), на судне «Московский эколог» на р. Москва (2012 г.), на новомокеанографическом исследовательском судне «Янтарь» (2015 г.).
В 2015 –2017 гг. для размещения на судах готовятся еще два СПК.В настоящее время для химического анализа в режиме on-line в составеСПК анализаторы работают на принципах НПА и ПИА. Совмещение работы14анализаторов СПК по методам НПА и ПИА позволяет реализоватьнепрерывный анализ в потоке по мере движения судна-носителя иконтролироватьправильностьградуировочногографика,покоторомуосуществляется вычисление концентрации [7]. Разработка программнометодического обеспечения (ПМО) для управления группой проточныханализаторов и для получения корректного информационного сигнала прианализе в потоке [5, 8], а также развитие элементной базы позволилопостроить автоматизированную многопараметрическую систему химикоаналитического контроля (АМСХК) водных сред [9]. АМСХК былареализована в виде иерархической сети компъютер (ПК) – проточныйанализатор – дополнительное устройство (ДУ).
Причем, к одному ПК можноподключить до 16 анализаторов, а к каждому анализатору, оснащенномуплатой управления, до 127 ДУ. Такой подход к созданию автоматизированныхсистем позволил обеспечить интеграцию управления сложными комплексами,состоящими из большого количества оборудования. Одним из основныхдостоинствреализованногоаппаратно-программногокомплексасталагибкость по количеству анализаторов и дополнительных сервисных устройств,подключаемых к каждому из них [9].Переход от традиционной системы выполнения анализов off line ксистеме контроля on line и переход от индивидуальной работы аналитическогоприбора к многопараметрической системе контроля, работающей по принципуиерархической сети, поставил вопрос о пересмотре общих подходов корганизациианалитическогоконтролявслучаях,когдасоставконтролируемых объектов может спонтанно меняться во времени. Появляетсяпонятие автоматизированных систем аналитического контроля (АСАК),которые при непрерывном контроле on line призваны обеспечить возможностьсвоевременно и направленно вмешиваться в контролируемый процесс с цельюего оптимизации и корректировки [10].Замещение методом ПИА ручных операций, а также стремление закороткий промежуток времени в несколько минут провести полноценный15анализ пробы воды привело к разработке целых комплексов, состоящих изнескольких модулей анализаторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
