Мониторинг и контрол на замърсяването на въздуха

Kачеството на атмосферния въздух се оценява чрез измерване на пределно допустимите концентрации на вредни вещества за определен период от време. Те не трябва да оказват нито пряко, нито косвено вредно въздействие върху околната среда и организма на човека, тъй като са потенциални причинители на различен тип заболявания.

Замърсяването на въздуха също така се отразява отрицателно върху качеството на водата и почвата и уврежда екосистемите, като предизвиква еутрофикация и киселинен дъжд. Сред основните замърсители са въглероден диоксид, въглероден оксид, въглеводороди, алдехиди, радиоактивни вещества и тежки метали, серен диоксид, азотни оксиди, прах и др.

Замърсяването на въздуха има многобройни източници, но се дължи предимно на промишлеността, транспорта, производството на енергия и селското стопанство. Не трябва да се подценяват като замърсител и изходните газове от домакинствата, особено в малките градове и селата или в големите градове през зимата.

В развитите европейски държави има национални регламенти, които определят видовете и съотношението на разрешените горива за домакинствата. Контролът на отпадните газове на автомобилите е регламентиран от държавата чрез задължителните едногодишни технически прегледи на всяко превозно средство. Тези прегледи се извършват в специализирани сервизи с газанализаторни системи за определени газове.

Съществуват и системи за контрол на отпадните газове от индустриалните производства. За големите промишлени производители те обикновено са системи за мониторинг, които са съобразени със спецификата на съответното производство - технологичните процеси с техните параметри и спецификите на производствените съоръжения. Обикновено тези съоръжения са вече съществуващи и трябва да се намери подходящо решение, което да отговаря на изискванията на наредбите за този род измервания.

За различните видове групи производства са в сила съответните нормативни документи, които дефинират видовете и граничните стойности на замърсителите. Наредба №6 на МОСВ от 1998 г. определя вида, начина, методите и средствата за тези измервания, а в Инструкция №1 се регламентират организацията и видът на контрол и докладване на данните.

Измерване на качеството на атмосферния въздух
Според методите, които използват, изследванията на качеството на атмосферния въздух се разделят на четири основни типа - пасивни изследвания, активни, автоматични и дистанционни. При пасивните изследвания потокът от въздух се контролира главно от дифузията, апаратурата не включва специални помпи или други устройства. В дифузионната тръба е поставена тънка стоманена мрежа, която улавя замърсителите.

Пробите се обработват чрез лабораторни анализи. Чрез автоматични методи се анализират О3, NO2, SO2, CO и прахови частици. За целта се използват спектроскопски методи и газанализатори. Газанализаторните системи се различават по вида на газовете, за които са предназначени, както и по методите на измерване. В зависимост от обекта и спецификата на конкретния мониторинг газанализаторните системи се изработват с различни входове, изходи, различни допълнителни блокове за подготовка на пробата и др.

За автоматичните анализи и изследвания на замърсяващите околната среда вещества е необходимо тези вещества да достигнат неизменени до апаратурата за химически реакции. Най-често прилаганите при мониторинга методи са: недисперсионен инфрачервен спектрометричен метод; пламъчна йонизация; радиометрия - абсорбция на бета-радиация; спектрофотометричен метод живачен тиоцианат; хемилуминецсенция; UV флуоресценция; UV фотометрия (абсорбция).

Недисперсионният инфрачервен спектрометричен метод
е стандартен метод за измерване на въглеродни окиси съгласно Наредба № 12 от 15. 07. 2010 г. за норми за серен диоксид, азотен диоксид, фини прахови частици, олово, бензен, въглероден оксид и озон в атмосферния въздух.

Действието на този тип системи за мониторинг се основава на способността на веществата да поглъщат електромагнитни вълни с определена дължина, съответстваща на инфрачервената част от електромагнитния спектър. При този метод от светлинен източник се подава инфрачервена светлина, която преминава през две еднакви тръби.

Едната от тръбите обикновено съдържа газ, който не поглъща енергия в тази част на електромагнитния спектър. Сред използваните газове е азотът. Втората тръба се явява измерителна. В нея се съдържа газът, които ще бъде анализиран. При преминаването на светлинния лъч през тази тръба част от енергията на лъча се поглъща.

В резултат на изхода от тръбата светлинният лъч е по-слаб. Силата на светлинния лъч, преминал през първата тръба, се запазва. Разликата в пропускането на двете тръби е пропорционална на количеството на поглъщащия газ в измерителната тръба.

При работа с недисперсионните оптични системи е добре да се има предвид, че тяхната работа зависи от инфрачервения спектър на газа, който ще бъде измерван, спектралните характеристики и чувствителността на детектора.

Методът на пламъчна йонизация
дава възможност да се определи обобщен показател за съдържанието на органични съединения в газова фаза (летливи органични съединения) чрез уред за непрекъснато измерване. Анализът на органични съединения по този метод може да бъде само сумарен и дава възможност да се определи показател, с чиято помощ може да се оцени размерът на замърсяването с летливи органични съединения.

Методът се прилага за: контролиране на комплексни променливи емисии; предварителни измервания, които дават възможност да се потвърди или не необходимостта от по-комплексни измервания; евентуално ориентиране преди избор на методи с по-висока степен на селективност; текущ контрол на работата на устройства за пречистване на отпадни газове или за определяне на тяхната обща ефективност чрез сравняване на резултатите от измерванията на концентрациите на веществата в потока преди и след пречиствателното устройство.

Методът на пламъчна йонизация се използва и за определяне на общи и неметанови въглеводороди в атмосферен въздух чрез непрекъснато работещ пламъчно-йонизационен детектор. Прилага се за определяне на концентрации на въглеводороди от 0,1 до 1000 ppm.

Доколкото в атмосферата концентрацията на метан обикновено превишава 1,3 ppm (0,94 mg/m3), то неговото определяне не представлява проблем. На практика, такива концентрации, съизмерими с горния измервателен праг на апаратурата, не се срещат в замърсяването на атмосферния въздух. Затова най-използваният обхват е до 100 ppm.

Принципът на метода се заключава в измервания, използващи система от два основни елемента – пламъчно-йонизационен детектор (ПИД) и свързано към него устройство за пробовземане. В редица случаи се налага даване на оценка за органично замърсяване на атмосферния въздух, като се изключи съдържанието на метан. В този случай отделянето на метана се извършва чрез задържане на останалите въглеводороди в колони с твърд адсорбент и последващия им анализ.

Метод за определяне на масовата концентрация на амоняк чрез хемилуминесценция
За измерванията по този метод се използват газанализатори, които могат да бъдат от двуканален или цикличен тип. При двуканалния тип потокът на въздуха се разделя на 2 канала – единият преминава директно през първия конвектор, а другият – през втория конвектор, и всеки се насочва към съответната реакционна камера, оборудвани с един общ или два отделни детектора. При цикличния тип газанализатори има една реакционна камера, към която двата газови потока се насочват алтернативно, разделени във времето.

Метод за определяне на масовата концентрация на H2S чрез флуоресценция
Методът е предназначен за определяне на концентрацията на хидроген сулфид (H2S) в атмосферен въздух с помощта на автоматични газанализатори, използващи UV флуоресценция. Прилага се за определяне на концентрации на H2S до около 2 mg/m3, измерени при 0 oC и 1 013 hPa.

Пречещи вещества са SO2, C6H5CH=CH2, NO и H2O. За гарантиране на точността на измерванията те се отстраняват чрез пропускането на въздушната проба през система от филтри – селективен филтър за задържане на SO2 и филтър-конвектор, за окисляване на пречещите въглеводородни газове до нефлуоресциращи съединения. Допълнително пречещите влияния могат да се елиминират и чрез системата от оптични филтри.

Измерване на запрашеност на въздуха
Известни са над 30 полеви и лабораторни метода за определяне на съдържанието и характеристиките на прах във въздуха. Прахомерите с отделяне на дисперсната фаза биват:
• устройства, основани на тегловни методи - прилага се филтрация чрез аспириране, седиментация (отлагане на частиците под действие на гравитационните сили върху контролни образци, екрани и др.), електростатично отлагане на частиците върху метални пластини и др.;
• радиоизотопни прахомери - измерва се изменението в степента на отслабване на радиоактивно лъчение, преминало през филтъра преди и след натрупване на прах;
• фотометрични прахомери – след натрупване на прах върху филтър чрез аспирация на определен обем въздух се измерва интензитетът на преминалата светлина през филтъра, степента на почерняване на филтъра и др.

Прахомерите без отделяне на дисперсната фаза биват:
• оптични прахомери за емисионен контрол - за директно измерване на съдържанието на твърди частици в отпадъчните газове от горивни инсталации, металургични процеси и др. Те са основани на измерване на степента на поглъщане на лъчение с определена дължина на вълната.
• йонизационни прахомери - регистрира се отслабването на йонизационния ток, създаден от слаб гама-източник в камера, в зависимост от съдържанието на частици във въздуха. На този принцип се изпълняват някои пожароизвестители, реагиращи на появата на частици във въздуха при горенето.

За определяне на интегралните параметри на запрашеност на атмосферата се използват и данни от измерването на пряка слънчева радиация с помощта на актинометри. В качеството на такива параметри могат да се използват коефициентът на прозрачност, факторът на мътност и др.

Предлагаме на вашето внимание някои интересни решения за наблюдение и контрол на замърсяването на въздуха, предлагани на нашия пазар, подредени по азбучен ред на фирмите.