Использование современных методов для оценки качества воздушной среды

2 Использование современных методов для оценки качества воздушной среды

2.1 Методы определения вредных веществ в воздушной среде

Для контроля воздушной среды разработаны разнообразные методы анализа. Наряду с химическими широко используют физико-химические методы, обеспечивающие высокую чувствительность определения, избирательность определения отдельных компонентов в смесях, а также высокую точность и объективную регистрацию результатов. Из них широкое распространение получили фотометрические методы, отличающиеся простотой аппаратурного оформления и выполнения анализа. Наиболее перспективными из физико-химических методов являются методы анализа с использованием газовой хроматографии, позволяющие разделять смеси сложного состава с близкими физическими и химическими свойствами. Для определения некоторых токсичных веществ используют методы тонкослойной и бумажной хроматографии. В практике контроля производственной среды все большее внимание уделяют быстрым методам анализа (экспресс-методам), позволяющим за короткое время определить наличие вредных веществ в воздухе и быстро установить степень опасности. Фотометрические методы. Основаны на взаимодействии отдельных функциональных групп соединений с характерными для них реагентами с образованием окрашенных продуктов. Интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации определяемого соединения. Окраску исследуемого раствора сравнивают со стандартной шкалой, приготовленной одновременно с пробами, или измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре при определенной длине волны. В настоящее время как для отдельных элементов, так и множества соединений найдены цветные реакции, пользуясь сочетанием которых можно анализировать сложные газовые смеси.

Фотометрический метод удобен для соединений с постоянным химическим составом. Однако при медленно протекающих реакциях трудно ожидать количественного выхода окрашенных продуктов. Поэтому в ряде случаев приходится пользоваться эмпирически установленными коэффициентами пересчета. Для повышения чувствительности этих методов используют способность окрашенных продуктов извлекаться из реакционной смеси органическим растворителем (экстракционно-фотометрический метод). В этом случае в дальнейшем фотометрированию подвергают экстракт. Важным условием при выполнении анализа фотометрическим методом является точная дозировка анализируемого вещества. В связи с этим лучше улавливать анализируемые вещества из воздуха непосредственно дозаторами. Для фотометрического анализа разработаны и выпускаются фотоколориметры и нефелометры различных марок (ФЭК-56М, ФЭК-Н-57, ФЭК-60 и др.). Их действие основано на определении изменения интенсивности светового потока при прохождении через раствор в зависимости от толщины слоя, степени окраски и концентрации. Мерой концентрации является оптическая плотность или светопропускание раствора. Для коллоидных систем используют нефелометры, которые измеряют интенсивность потока, рассеянного и поглощенного диспергированной фазой этих систем. Фотоколориметры и нефелометры — это приборы служащие для определения концентрации веществ в растворе, поглощающих или рассеивающих свет в видимой области спектра. Спектрофотометрические методы. В отличие от фотоколо-метрических методов спектрофотометрия дает возможность определять концентрацию вещества в бесцветных растворах по светопоглощению в ультрафиолетовой области (200 - 400 нм). Используемые для этих целей спектрофотометры охватывают более высокий диапазон длин волн и повышают точность определения. Эти методы характеризуются высокой чувствительностью, просты и доступны, особенно при массовых анализах. Определения с помощью этих методов проводят как с предварительной обработкой образцов, так и на растворах без обработки реагентами, поскольку они основаны только на собственном поглощении определяемых веществ в соответствующих растворителях.

В СССР выпускаются спектрофотометры для качественного и количественного определения веществ по оптической плотности, спектрам светопропускания и отражения в ультрафиолетовой, а также видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Хроматографические методы. Газовая хроматография. Из хроматографических методов наиболее широко применяют метод газовой хроматографии. Его преимущества: возможность разделения близких по химическим свойствам веществ, обнаружения веществ со слабовыраженными качественными реакциями и идентификации веществ по специфическому времени удержания; небольшой объем анализируемого вещества. Этот метод разделения веществ основан на распределении компонентов между двумя несмешивающимися фазами. Неподвижная фаза — жидкость или твердое вещество; подвижная — инертный газ. В связи с этим различают два варианта газовой хроматографии: газожидкостную (жидкость наносится тонким слоем на инертный носитель) и газоадсорбционную (неподвижная фаза — твердый носитель). Анализ смеси проводят на специальных приборах — хроматографах, основными частями которых является колонка, на которой происходит разделение компонентов смеси, и детектор, который и определяет точность метода. Современные хроматографы снабжены несколькими видами детекторов. В комплект хроматографа наиболее часто входят следующие детекторы: катарактор (детектор по теплопроводности), пламенно-ионизационный и электронно-захватный детекторы. В СССР выпускаются хроматографы серии ЛХД-8Д, «Газохром», «Цвет 100» и др., снабженные устройствами для программирования температуры, приставками. Принцип метода газовой хроматографии заключается в следующем: проба воздуха в виде газообразных или испаряющихся компонентов через дозатор вводится в поток соответствующего газа-носителя и вместе с ним продвигается по хроматографической колонне. Отдельные компоненты смеси вследствие различных их коэффициентов распределения между неподвижной и подвижной фазами передвигаются по колонке с различной скоростью и выходят из нее раздельными фракциями. На выходе из колонки анализируемые вещества фиксирует детектор, сигналы которого выписываются на диаграмной ленте регистрирующего устройства. Метод отличается высокой избирательностью, а при использовании соответствующих детекторов — высокой чувствительностью.