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. Самый простой среди них – водный. Данный прибор для отбора проб воздуха состоит из пары одинаковых стеклянных бутылей, которые предварительно откалиброваны. Эти сосуды вмещают около 3-6 литров, закрываются пробками, из которых выходят две стеклянные трубки. Одна из них длинная и достигает дна бутылки, другая – короткая, заканчивается сразу под пробкой. Длинные трубки пары бутылей соединены резиновой трубочкой с зажимом. К короткой присоединяется поглотитель. Когда открывается зажим, вода поступает в пустой сосуд, расположенный выше того, в котором изначально находилась жидкость. В это время над поверхностью воды происходит разрежение, благодаря которому исследуемый воздух просасывается через поглотитель. Скорость при таком просасывании составляет от 0,5 до 2 литров за минуту, а объем воздуха, прошедшего через поглотитель, такой же, как количество воды, которое прошло путь из верхней бутылки в нижнюю.
Этот метод отнимает много времени и является одним из самых сложных. Удобным для использования считается электроаспиратор Мигунова. Этот прибор объединил в себе электрическую воздуходувку с реометрами, которые представляют собой стеклянные трубки-ротаметры, две из которых нужны для замеров скорости отбора воздуха, а две другие предназначены для большой скорости. Малая скорость составляет от 0,1 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 резиновые 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, 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 велосипедного насоса. Для исследований воздух переводится в калибровочную бутыль или другой поглотитель с соответствующей средой.
Отбор методом обмена
Когда исследуемым воздухом наполняют газовые пипетки и бутыли, то такой способ называется методом обмена.
Воздух, который поддается лабораторным исследованиям, продувается через пипетку или бутыль много раз. Пипетка заполняется при помощи резиновой груши, насоса. Это возможно при открытых зажимах или кранах, если они есть. По окончании отбора проб они закрываются. В случае применения калибровочной бутыли, она оборудуется пробками и двумя стеклянными трубками. К их внешним концам присоединяются резиновые трубочки с зажимами. Перед началом отбора зажимы снимаются. А к одной из трубочек присоединяется насос или резиновая груша. Затем бутыль продувают исследуемым воздухом много раз. По окончании отбора проб трубочки перекрывают зажимами.
Вакуумный метод
Пробы воздуха в помещении производятся при помощи толстостенной калибровочной бутыли. Она нужна для создания в ней разрежения при помощи специального насоса Комовского. Исследуемый воздух отсасывается из бутылки к остаточному давлению, которое колеблется от 10 до 15 мм ртутного столба. Затем нужно перекрыть зажим на резиновой трубочке. Отсоединить сосуд от насоса. А в конец резиновой трубки вставить стеклянную палку. На месте отбора проб емкость открывается. Она быстро заполнится воздухом благодаря равности давления. По окончании отбора проб зажим завинчивают, а на место отверстия резиновой трубочки ставят стеклянную палку.
Метод выливания
Взятие проб воздуха производится газовой пипеткой или калибровочной бутылью. Они наполняются специальной жидкостью, которая не должна вступать в реакцию с исследуемым веществом и тем более растворять его. Для этих целей зачастую используется простая вода. В случаях, когда этот вариант исключен, прибегают к применению насыщенных (гипертонических) растворов натрия или кальция хлорида.
На место отбора пробы жидкость выливается, а сосуд наполняется исследуемым воздухом. Затем резиновые трубочки перекрывают специальными зажимами, а на концах ставят стеклянные палки или же просто закрывают оба крана на газовой пипетке.
Санитарные пробы
Эти пробы собирают для химического анализа и определяют общую запыленность в зоне дыхания человека и на полтора метра выше.
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 фильтры 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, 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 реометр. 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 за сутки 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 такой прибор 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.
Как обезопасить свой дом
Если вы стали замечать, что кто-то из членов вашей семьи (или вы сами) страдает от аллергических реакций по непонятным и невидимым причинам, то вам необходимо произвести анализ проб воздуха в помещении. Для этого существует несколько способов. Обычная пыль, плесень, радон или различные патогенные микроорганизмы в воздухе негативно влияют на здоровье людей, особенно маленьких детей. Отбор проб атмосферного воздуха необходим в случае аллергических и других реакций у одного из членов семьи. Методы, которые помогут провести анализ воздушной среды в помещениях:
- Необходимо установить детектор угарного газа. Данное устройство играет важную роль и без преувеличения спасает жизни. Для установки этого небольшого прибора необходимо всего лишь наличие розетки. Если датчик издал предупредительный звуковой сигнал, значит, в квартире изменился уровень окиси углерода. Как известно, газ не имеет цвета и практически не обладает запахом, а потому роль датчика действительно очень велика, он может спасти вам жизнь.
- Еще один способ обезопасить свой дом – это анализы воздушной среды в помещении на радон. Особенно это полезно, если дом находится неподалеку от места концентрации урана в земле, что может привести к скоплению радона. Пробы воздуха в квартире в таком случае необходимо проводить регулярно. Существуют комплекты, предназначенные для химического анализа на содержание радона в атмосфере. Их можно использовать самостоятельно. Устанавливают и оставляют их на трое суток. После этого комплект собирается и относится в лабораторию для исследования и вынесения вердикта.
- Вы также можете купить комплекты для тестов воздуха на присутствие спор плесени. Чтобы определить, есть ли в квартире грибок или плесень, необходимо провести микробиологический анализ воздушной среды. Обычно к этому методу прибегают, если в семье кто-то страдает от аллергии или синусита. Приборы для анализа вы сможете использовать самостоятельно. Однако для получения результатов вам все равно придется воспользоваться услугами лаборатории.
- В домашних условиях можно провести проверку на предмет наличия в воздухе пылевых клещей. Данное явление присутствует практически во всех домах, особенно частных, близких к посадкам и лесам. Однако если концентрация клещей, клопов, блох слишком высокая, это почти то же самое, что токсичный воздух. Для лабораторного анализа выдается маленький пузырек, в который помещается образец воздуха, а затем отправляется в лабораторию для анализа и получения результатов.
После получения результатов необходимо решать соответствующие проблемы. Для их устранения существуют специальные группы людей, которые работают по вызову.
