Отбор проб воздуха

Химический анализ воздуха чаще всего начинают с от­бора и подготовки пробы к анализу. Все стадии анализа связаны между собой. Так, тщательно измеренный анали­тический сигнал не дает правильной информации о со­держании определяемого компонента, если неправильно осуществлен отбор или неверно проведена подготовка пробы к анализу. В большинстве случаев именно отбор и подготовка пробы к химическому анализу определяют надежность и качество получаемых результатов, а также трудоемкость и длительность аналитического цикла.

Погрешность при отборе пробы и ее подготовке часто становится причиной общей ошибки определения компонента и делает бессмысленным использование высоко­точных методов. В свою очередь, отбор и подготовка про­бы зависят не только от природы анализируемого объек­та, но и от способа измерения аналитического сигнала. Приемы и порядок отбора пробы настолько важны при проведении химического анализа, что обычно предписы­ваются государственным стандартом.

Отобранная проба должна быть представительной, т. е. статистически правильно отражать состояние объекта ок­ружающей среды, из которого она взята.

Универсального способа пробоотбора, позволяюще­го одновременно улавливать из воздуха все загрязняю­щие вещества, не существует. Выбор адекватного спо­соба отбора определяется прежде всего агрегатным со­стоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.

В воздухе загрязняющие компоненты могут присутс­твовать в виде газов (NO, N0₂, CO, S0₂), паров (преиму­щественно органических веществ с температурой кипения до 230—250 °С), аэрозолей (туман, дым, пыль). Иногда вещества могут находиться в воздухе одновременно в виде паров и аэрозолей. Это преимущественно жидкости с высокой температурой кипения. Попадая в воздух, их пары конденсиру­ются с образованием аэрозоля конденсации. Аэрозоли конденсации образуются также при некоторых химиче­ских реакциях, приводящих к появлению новых жидких или твердых фаз. Например, при взаимодействии три-оксида серы с влагой образуется туман серной кислоты; аммиак и хлороводород образуют дым хлорида аммо­ния.

Правильное установление агрегатного состояния вред­ного вещества в воздухе способствует правильному вы­бору фильтров и сорбентов и уменьшению погрешности определения, связанной с пробоотбором. Для предва­рительной оценки агрегатного состояния примесей в воз­духе необходимо располагать сведениями об их летучести — максимальной концентрации паров, выраженной в единицах массы на объем воздуха при данной темпера­туре. Летучесть L (в мг/л) рассчитывают по формуле

L = 16 • Р • М/(273 + f),

где Р — давление насыщенного пара при данной темпера­туре, мм рт. ст.; М — молекулярная масса вещества; ƒ — температура, °С.

При классификации вредных веществ по их агре­гатным состояниям в воздухе необходимо учитывать (помимо летучести) их предельно допустимые кон­центрации. Например, ртуть по сравнению с бутилацетатом можно считать малолетучей жидкостью; летучесть этих веществ при 20 °С составляет соответственно 15 000 и 20 000 мг/м³. Однако в связи с большой разницей ПДК ртути и бутилацетата (0,01 и 200 мг/м³ соответственно) максимальное содержание в воздухе малолетучей ртути при 20 °С может превышать санитарную норму в 1500 раз, а содержание паров бутилового спирта — только в 250 раз. Поэтому агрегатное состояние рекомендуется оценивать отношением летучести вещества при 20 °С к его ПДК. Если относительная летучесть вещества (напри­мер, серной кислоты) ниже ПДК в 10 раз и более, то на­личием паров можно пренебречь. В этом случае опреде­ляют лишь содержание в воздухе аэрозоля. При значи­тельном превышении ПДК (в 50 раз и более) определяют только пары (например, нафталина). К парам и аэрозо­лям следует относить вещества, летучесть которых при 20 °С составляет от 10 до 50 ПДК.

При проведении санитарно-химических исследований на производстве пробы отбирают преимущественно аспирационным способом путем пропускания исследуемого воздуха через поглотительную систему. Минимальная концентрация вещества, поддающаяся четкому и надеж­ному определению, зависит от количества отбираемого воздуха.

Многообразие вредных веществ и агрегатных состоя­ний в воздухе обусловливает использование различных поглотительных систем, обеспечивающих эффективное поглощение микропримесей.