Методика отбора проб воздуха в помещении

Для определения концентрации вредных веществ необходимо для начала произвести отбор проб атмосферного воздуха. Данный процесс является чрезвычайно важным и кропотливым. Это связано с тем, что даже при самом точном анализе результаты неправильно произведенного отбора воздуха искажаются. Потому существует целый ряд требований к данному процессу:

• необходимо получить пробу, которая соответствует реальному составу воздуха;
  
• накопить в пробе нужное количество искомого вещества, для того чтобы его можно было обнаружить в лабораторных условиях.

Взятие проб воздуха зависит от нескольких факторов:

• агрегатное состояние искомого вещества в окружающей среде (аэрозоль конденсации, газ, пар);
  
• возможные химические взаимодействия искомого вещества с окружающей атмосферной средой;
• количество веществ в воздухе;
• метод исследования.

Во время проведения исследований в лаборатории используют различные методы отбора проб воздуха. Самые распространенные – аспирационный и метод отбора в сосуд.

Аспирационный метод

Это самый распространенный способ в гигиенической практике. Особенность данной методики заключается в аспирации. Иными словами, это фильтрация исследуемого воздуха при помощи специальных веществ, которые способны поглощать определенный ингредиент из всех, проходящих через него. Данное вещество называется поглотительной средой. Недостатки аспирационного метода отбора проб воздуха:

• Это очень трудоемкий процесс.
  
• Занимает много времени (около 30 минут). За этот период может произойти усреднение концентрации токсичного вещества. А концентрация искомых веществ в воздушной среде изменяется слишком быстро. Методика отбора проб воздуха осуществляется профессионалами.

Отбор в сосуды

Этот метод отличается своей быстротой. Его используют тогда, когда ограничиваются небольшим объемом исследуемого воздуха и не возникает необходимости в накапливании искомого вещества в пробе. При этом отборе используются разнообразные емкости и сосуды: баллоны, бутыли, шприцы и газовые пипетки, а также резиновые камеры. Данная методика отбора проб воздуха является очень чувствительной и точной.

В практике используется несколько разновидностей аспираторов. Удобным для использования считается электроаспиратор АПВ-4. Этот прибор объединил в себе электрическую воздуходувку с реометрами, которые представляют собой стеклянные ротаметры, две из которых нужны для замеров скорости отбора воздуха, а две другие предназначены для большой скорости. Малая скорость составляет от 0,2 до 1 л/мин, большая – от единицы до 20 литров в минуту. Нижняя часть ротаметров соединена со штуцерами, выведенными в переднюю часть прибора. К этим штуцерам присоединены силиконовые трубки вместе с поглотительными приборами. Благодаря такой схеме одновременно можно отбирать сразу четыре пробы. Верхняя часть ротаметра имеет ручки вентилей, которые точно так же выведены в переднюю часть. Это помогает регулировать скорость отбора проб воздуха.

Принцип работы данного прибора заключается в том, что во время включения в сеть с помощью электродвигателя вращается ротор воздуходувки. В то же время в ее корпусе понижается давление. А воздух, помещенный вне прибора, проходит через штуцеры. Затем поступает наружу. Узнав затраченное время на его прохождение сквозь аспиратор и его скорость, можно определить объем воздуха, проходящего через поглотительный прибор, который присоединяется к штуцеру.

Существующие поглотители созданы для того, чтобы забирать химические примеси из воздуха при помощи твердых и жидких сред. И поглотитель, и среду для него выбирают не случайно. Здесь учитываются агрегатные состояния веществ, которые проходят исследования. А также необходимость в обеспечении продолжительного контакта самого вещества и поглотительной среды.

В случае если исследуемое газо- или парообразное вещество находится в воздухе в большом количестве, если метод его определения очень чувствительный, то, соответственно, необходимы небольшие объемы анализируемого воздуха. Для этого нужны одномоментные методы отбора проб. Для них используют резиновые камеры, калиброванные бутыли и сосуды, пакеты для отбора проб воздуха вмещающие от 1 до 5 литров, а также газовые пипетки по 100-500 мл. Однако резиновые камеры могут применяться только в том случае, если исследуемое вещество точно не реагирует с резиной. В них воздух не сохраняется больше трех часов. Его накачивают туда с помощью электрического или ручного насоса НПГ. Для исследований воздух переводится в калибровочную бутыль или другой поглотитель с соответствующей средой.

Санитарные пробы

Эти пробы собирают для химического анализа и определяют общую запыленность в зоне дыхания человека и на полтора метра выше. Для этого используют специальные штативы ШРТ-2.

Изучая загрязнения воздушной среды из-за выбросов промышленных предприятий, определяют среднесуточную и максимальную разовую концентрацию вредных веществ в атмосфере. Санитарные пробы воздуха обычно отбирают в момент наибольшего загрязнения с ветреной стороны от источника. Берут минимум десять образцов во всех точках и через равные отрезки времени. Отбор проб атмосферного воздуха продолжается около двадцати минут. При увеличении расстояния от источника, из которого исходит загрязнение (не более пяти километров, дальше точный анализ просто невозможен), продолжительность также увеличивается до 40 минут.

Для того чтобы определить радиоактивные и канцерогенные вещества, необходимо просасывать сквозь аналитические фильтры АФА большой объем воздуха. Потому что в населенных местах исследуемые элементы содержатся в ничтожно малом количестве. В процессе взятия пробы воздуха на больших промышленных предприятиях для исследований содержания токсических веществ (таких как газы, пары) или большого количества пыли важное место занимает точка отбора. В производственных помещениях или зданиях неравномерно распределены загрязняющие вещества. Воздушная среда постоянно и хаотично подвижна. По этим причинам приборы для пробы атмосферы располагают в месте, где происходит рабочий процесс, на уровне полутора метров от пола. Это считается уровнем дыхания рабочих. За одну смену берут три пробы: в начале, середине и конце трудового дня. Во время их взятия обязательно учитывается влажность, а также температура воздуха в помещении. Поглотительные приборы или их еще называют сорбционными трубками, которые нужны, чтобы произвести отбор проб воздуха на промышленных предприятиях, напоминают стеклянные пробирки, которые запаиваются вверху и скрепляются еще с парой стеклянных трубочек. Через длинную трубку поступает исследуемый воздух. А сквозь короткую он проходит далее к воздуходувке через ротаметр. Нижняя часть поглотителя предназначена для поглощающейся жидкости, через которую должен просасываться исследуемый газ. Отбор проб воздуха рабочей зоны необходим для нормального функционирования предприятия и обеспечения условий труда для коллектива. В соответствии с действующим законодательством и требованиями охраны труда это обязательный процесс.

Гравитационный метод отбора

Этот метод взятия пробы воздуха в помещении или на улице основывается на том, что плотные частицы, которые взвешиваются в нем, оседают под влиянием силы тяжести. Пробозаборник Дарема – основной прибор, который используют для гравитационного отбора проб воздушной среды. Суть его работы заключается в следующем. В держатель прибора вставляется специальное предметное стекло, которое покрывается глицериновым гелем. Затем он оставляется в воздушной среде на сутки. Частицы, которые переносятся воздушным потоком, оседают на предметном стекле. Далее в лабораторных условиях под микроскопом определяется состав и количество частиц. Результаты представляются числом частиц, которые осели на квадратном сантиметре за сутки. Гравитационный метод отбора проб воздуха недорогой и достаточно простой, однако и у него есть свои недостатки:

• результаты анализа могут быть неточными из-за таких факторов, как направление, скорость ветра, осадки и влажность воздуха;
• за сутки успевает осесть небольшое количество частиц; на предметное стекло в основном попадают крупные частицы;
• образцы собирают профессионалы, для этого им необходимы специальные приборы, а также аспираторы для отбора проб воздуха.

Объемометрический метод

Суть данного способа заключается в том, что частицы, которые взвешиваются в воздухе, задерживаются на препятствиях, устанавливаемых его потоками. Пробы воздуха на предприятиях тяжелой промышленности необходимо собирать не реже, чем раз в год. В условиях этого метода применяются такие пробозаборники:

• Ротационный. Его собирающая поверхность покрывается специальным веществом, затем она вращается на протяжении определенного времени с нужной скоростью. Результат пробы с помощью этого прибора выражается количеством частиц, которые успевают оседать на одном квадратном сантиметре. Данный способ исключает влияние направления и скорости ветра на результат анализа, благодаря чему дает более точный анализ. Академия аллергологов и иммунологов рекомендует использовать прибор ПУ-1Б для нахождения в воздушной атмосфере вредных веществ.
  
• Аспирационный пробозаборник может пропускать исследуемый воздух сквозь мембранный фильтр с заданным диаметром пор. Собирающая поверхность нужна для того, чтобы на нее оседали частицы определенного размера. Данный принцип является ключевым для споровой ловушки Бухарда, где собирающая поверхность может перемещаться со скоростью около 2 миллиметров в час. Это дает возможность следить за тем, как изменяется концентрация частиц в исследуемом воздухе. У прибора есть флюгер, а потому направление ветра не влияет на окончательные результаты.

Оценивание результатов гравитационного метода отбора позволяет обнаруживать крупные частицы (например, пыльцу амброзии). В научных целях используются более мощные и точные объемометрческие способы.

Исследования загрязнений

В соответствии с действующим законодательством происходит отбор проб воздуха. ГОСТ 17.2.3.01-86 необходим для правильного анализа и подсчета погрешностей.

Для того чтобы изучать степень загрязнения воздуха в Российской Федерации, разработали специальный термин – "предельно допустимая концентрация". На сегодняшний день определили предельно допустимые нормы. Концентрация в воздушной среде вредных веществ должна составлять не более чем пятьсот веществ. Пробы воздуха позволяют контролировать ситуацию.

Предельно допустимой считается максимально концентрированная примесь атмосферного воздуха, которая относится к определенному промежутку времени и периодически или на протяжении всей жизни человека не окажет вредного влияния на него (учитываются и отдаленные последствия) или на окружающую среду.

В случае большой концентрации газов осуществляется пробой воздуха, напряжение в таком случае составляет около 33 кВ/см. При росте давления увеличивается и напряжение.

Существуют лаборатории, исследовательские институты и отдельные квалифицированные специалисты, которые при помощи современных приборов и высокотехнологичных устройств определяют и устраняют вредные вещества, находящиеся в домах, квартирах, офисах, на земельных участках и пр. Отбор проб воздуха производится работниками санэпидемстанций, а далее проходят исследования в лабораторных условиях.