الأربعاء، مارس 09 2011 15: 40

رصد نوعية الهواء

قيم هذا المقال
(1 صوت)

تعني مراقبة جودة الهواء القياس المنتظم لملوثات الهواء المحيط من أجل التمكن من تقييم التعرض للمستقبلات المعرضة للخطر (مثل الأشخاص والحيوانات والنباتات والأعمال الفنية) على أساس المعايير والمبادئ التوجيهية المستمدة من التأثيرات المرصودة ، و / أو لتحديد مصدر تلوث الهواء (تحليل سببي).

تتأثر تركيزات ملوثات الهواء المحيط بالتباين المكاني أو الزمني لانبعاثات المواد الخطرة وديناميات انتشارها في الهواء. نتيجة لذلك ، تحدث تغيرات ملحوظة يومية وسنوية في التركيزات. من المستحيل عمليا تحديد كل هذه الاختلافات المختلفة في جودة الهواء بطريقة موحدة (بلغة إحصائية ، عدد سكان حالات جودة الهواء). وبالتالي ، فإن قياسات تركيزات ملوثات الهواء المحيط لها دائمًا طابع العينات المكانية أو الزمنية العشوائية.

تخطيط القياس

تتمثل الخطوة الأولى في تخطيط القياس في صياغة الغرض من القياس بأكبر قدر ممكن من الدقة. تتضمن الأسئلة المهمة ومجالات تشغيل مراقبة جودة الهواء ما يلي:

قياس المنطقة:

  • تحديد تمثيلي للتعرض في منطقة واحدة (المراقبة العامة للهواء)
  • قياس تمثيلي للتلوث الموجود مسبقًا في منطقة منشأة مخطط لها (تصريح ، TA Luft (تعليمات فنية ، هواء))
  • تحذير الضباب الدخاني (الضباب الدخاني الشتوي ، تركيزات الأوزون العالية)
  • قياسات في المناطق الساخنة لتلوث الهواء لتقدير أقصى تعرض للمستقبلات (EU-NO2 الدليل الإرشادي والقياسات في الأخاديد في الشوارع ، وفقًا للقانون الفيدرالي الألماني للتحكم في الانبعاثات)
  • التحقق من نتائج إجراءات واتجاهات الحد من التلوث بمرور الوقت
  • قياسات الفرز
  • التحقيقات العلمية - على سبيل المثال ، نقل تلوث الهواء ، والتحويلات الكيميائية ، ومعايرة حسابات التشتت.

 

قياس المرفق:

  • قياسات استجابة للشكاوى
  • التحقق من مصادر الانبعاثات والتحليل السببي
  • القياسات في حالات الحرائق والانطلاقات العرضية
  • التحقق من نجاح إجراءات التخفيض
  • مراقبة الانبعاثات المنفلتة من المصنع.

 

الهدف من تخطيط القياس هو استخدام إجراءات قياس وتقييم مناسبة للإجابة على أسئلة محددة بدرجة كافية من اليقين وبأقل تكلفة ممكنة.

يرد مثال للمعلمات التي يجب استخدامها لتخطيط القياس في الجدول 1 ، فيما يتعلق بتقييم تلوث الهواء في منطقة منشأة صناعية مخطط لها. مع الاعتراف بأن المتطلبات الرسمية تختلف باختلاف الولاية القضائية ، تجدر الإشارة إلى أن هناك مرجعًا محددًا هنا لإجراءات الترخيص الألمانية للمنشآت الصناعية.

الجدول 1. معلمات لتخطيط القياس في قياس تركيزات تلوث الهواء المحيط (مع مثال على التطبيق)

معامل

مثال على التطبيق: إجراءات الترخيص لـ
المنشآت الصناعية في ألمانيا

بيان السؤال

قياس التلوث السابق في إجراءات الترخيص ؛ قياس مسبار عشوائي تمثيلي

منطقة القياس

دائرة حول الموقع بنصف قطر 30 ضعف ارتفاع المدخنة الفعلي (مبسط)

معايير التقييم (تعتمد على المكان والزمان): يجب أن تكون القيم المميزة
تم الحصول عليها من بيانات القياس

حدود العتبة IW1 (الوسط الحسابي) و IW2 (النسبة المئوية 98) من TA Luft (التعليمات الفنية ، الهواء) ؛ حساب I1 (الوسط الحسابي) و I2 (النسبة المئوية 98) من القياسات المأخوذة لمسافة كيلومتر واحد2 (سطح التقييم) ليتم مقارنتها مع IW1 و IW2

الترتيب والاختيار والكثافة
مواقع القياس

فحص منتظم لمسافة 1 كم2، مما أدى إلى اختيار "عشوائي" لمواقع القياس

فترة القياس

سنة واحدة على الأقل 1 أشهر

ارتفاع القياس

1.5 إلى 4 أمتار فوق سطح الأرض

تردد القياس

52 (104) قياسات لكل منطقة تقييم للملوثات الغازية ، اعتمادًا على ارتفاع التلوث

مدة كل قياس

نصف ساعة للملوثات الغازية ، 1 ساعة للغبار المعلق ، شهر واحد لتساقط الغبار

وقت القياس

اختيار عشوائي

الكائن المقاس

تلوث الهواء المنبعث من المنشأة المخطط لها

إجراء القياس

إجراءات القياس القياسية الوطنية (إرشادات VDI)

اليقين الضروري لنتائج القياس

مرتفع

متطلبات الجودة ومراقبة الجودة والمعايرة والصيانة

إرشادات VDI

تسجيل بيانات القياس والتحقق من صحتها وحفظها وتقييمها

حساب كمية البيانات I1V و I2V لكل منطقة تقييم

التكاليف

تعتمد على منطقة القياس والأهداف

 

يوضح المثال الوارد في الجدول 1 حالة شبكة قياس من المفترض أن تراقب جودة الهواء في منطقة معينة بشكل تمثيلي قدر الإمكان ، للمقارنة بحدود جودة الهواء المعينة. الفكرة وراء هذا النهج هي أن الاختيار العشوائي لمواقع القياس يتم من أجل تغطية مواقع متساوية في منطقة ذات جودة هواء متفاوتة (على سبيل المثال ، مناطق المعيشة ، والشوارع ، والمناطق الصناعية ، والمتنزهات ، ومراكز المدن ، والضواحي). قد يكون هذا النهج مكلفًا للغاية في مناطق كبيرة بسبب عدد مواقع القياس اللازمة.

يبدأ مفهوم آخر لشبكة القياس بمواقع القياس التي يتم اختيارها بشكل تمثيلي. إذا تم إجراء قياسات لجودة الهواء المختلفة في أهم المواقع ، وكان طول الفترة الزمنية التي تظل فيها الكائنات المحمية في هذه "البيئات الدقيقة" معروفًا ، فيمكن عندئذٍ تحديد التعرض. يمكن توسيع هذا النهج ليشمل البيئات الدقيقة الأخرى (مثل الغرف الداخلية والسيارات) من أجل تقدير إجمالي التعرض. يمكن أن تساعد نمذجة الانتشار أو قياسات الفرز في اختيار مواقع القياس الصحيحة.

يتمثل النهج الثالث في القياس عند نقاط التعرض الأعلى المفترض (على سبيل المثال ، بالنسبة لأكسيد النيتروجين)2 والبنزين في وديان الشوارع). إذا تم استيفاء معايير التقييم في هذا الموقع ، فهناك احتمال كاف بأن يكون هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لجميع المواقع الأخرى. يتطلب هذا النهج ، من خلال التركيز على النقاط الحرجة ، عددًا قليلاً من مواقع القياس نسبيًا ، ولكن يجب اختيار هذه المواقع بعناية خاصة. هذه الطريقة الخاصة تخاطر بالمبالغة في تقدير التعرض الحقيقي.

يتم إعطاء معلمات الفترة الزمنية للقياس وتقييم بيانات القياس وتكرار القياس بشكل أساسي في تعريف معايير التقييم (الحدود) ومستوى اليقين المطلوب من النتائج. ترتبط حدود العتبة والشروط المحيطية التي يجب مراعاتها في تخطيط القياس. باستخدام إجراءات القياس المستمرة ، يمكن تحقيق دقة غير ملحومة مؤقتًا تقريبًا. لكن هذا ضروري فقط في مراقبة قيم الذروة و / أو تحذيرات الضباب الدخاني ؛ لرصد القيم المتوسطة السنوية ، على سبيل المثال ، القياسات غير المستمرة كافية.

القسم التالي مخصص لوصف قدرات إجراءات القياس ومراقبة الجودة كمعامل إضافي مهم لتخطيط القياس.

ضمان مستوى الجودة

قد يكون إجراء قياسات لتركيزات ملوثات الهواء المحيط مكلفًا ، ويمكن أن تؤثر النتائج على قرارات مهمة لها آثار اقتصادية أو بيئية خطيرة. لذلك ، تعد إجراءات ضمان الجودة جزءًا لا يتجزأ من عملية القياس. يجب تمييز مجالين هنا.

الإجراءات الموجهة نحو الإجراءات

يتكون كل إجراء قياس كامل من عدة خطوات: أخذ العينات ، وإعداد العينة والتنظيف ؛ الفصل والكشف (الخطوة التحليلية النهائية) ؛ وجمع البيانات وتقييمها. في بعض الحالات ، خاصة مع القياس المستمر للغازات غير العضوية ، يمكن استبعاد بعض خطوات الإجراء (على سبيل المثال ، الفصل). يجب السعي إلى الالتزام الشامل بالإجراءات في إجراء القياسات. يجب اتباع الإجراءات التي تم توحيدها وبالتالي توثيقها بشكل شامل ، في شكل معايير DIN / ISO أو معايير CEN أو إرشادات VDI.

تدابير موجهة للمستخدم

لا يمكن أن يضمن استخدام معدات وإجراءات معيارية ومثبتة لقياس تركيز ملوثات الهواء المحيط جودة مقبولة إذا لم يستخدم المستخدم طرقًا مناسبة لمراقبة الجودة. سلسلة المعايير DIN / EN / ISO 9000 (إدارة الجودة ومعايير ضمان الجودة) ، EN 45000 (التي تحدد متطلبات مختبرات الاختبار) ودليل ISO 25 (المتطلبات العامة لكفاءة مختبرات المعايرة والاختبار) مهمة للمستخدم- تدابير موجهة لضمان الجودة.

تشمل الجوانب المهمة لتدابير مراقبة جودة المستخدم ما يلي:

  • قبول وممارسة محتوى التدابير بمعنى الممارسة المختبرية الجيدة (GLP)
  • الصيانة الصحيحة لمعدات القياس ، والتدابير المؤهلة للتخلص من الاضطرابات وضمان الإصلاحات
  • إجراء عمليات المعايرة والفحص المنتظم لضمان حسن سير العمل
  • إجراء الاختبارات بين المختبرات.

 

إجراءات القياس

إجراءات قياس الغازات غير العضوية

توجد ثروة من إجراءات القياس لمجموعة واسعة من الغازات غير العضوية. سوف نفرق بين الطرق اليدوية والآلية.

الإجراءات اليدوية

في حالة إجراءات القياس اليدوية للغازات غير العضوية ، عادة ما يتم امتصاص المادة المراد قياسها أثناء أخذ العينات في محلول أو مادة صلبة. في معظم الحالات ، يتم تحديد القياس الضوئي بعد تفاعل لوني مناسب. العديد من إجراءات القياس اليدوية لها أهمية خاصة كإجراءات مرجعية. نظرًا لارتفاع تكلفة الموظفين نسبيًا ، فإن هذه الإجراءات اليدوية نادرًا ما يتم إجراؤها للقياسات الميدانية اليوم ، عندما تتوفر إجراءات تلقائية بديلة. يتم عرض أهم الإجراءات بإيجاز في الجدول 2.

الجدول 2. إجراءات القياس اليدوية للغازات غير العضوية

الخامة

إجراء

التنفيذ

التعليقات

SO2

إجراء الطب الصيني التقليدي

الامتصاص في محلول رباعي كلورو مرآبات (زجاجة غسيل) ؛ التفاعل مع الفورمالديهايد والباراروسانيلين مع حمض السلفونيك البنفسجي الأحمر ؛ تحديد قياس الضوء

إجراء القياس المرجعي للاتحاد الأوروبي ؛
DL = 0.2 ميكروغرام SO2;
ق = 0.03 مجم / م3 عند 0.5 مجم / م3

SO2

إجراء هلام السيليكا

إزالة المواد المتداخلة بواسطة H المركزة3PO4؛ الامتزاز على هلام السيليكا. الامتزاز الحراري في H.2- تيار وخفض إلى H.2س؛ رد فعل على الموليبدينوم الأزرق. تحديد قياس الضوء

DL = 0.3 ميكروغرام SO2;
ق = 0.03 مجم / م3 عند 0.5 مجم / م3

لا2

إجراء سالتزمان

الامتصاص في محلول التفاعل أثناء تكوين صبغة آزو حمراء (زجاجة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

معايرة نتريت الصوديوم.
DL = 3 ميكروغرام / م3

O3

يوديد البوتاسيوم
الإجراءات

تكوين اليود من محلول يوديد البوتاسيوم المائي (قنينة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 20 ميكروغرام / م3;
rel. ق = ± 3.5٪ عند 390 ميكروغرام / م3

F-

إجراء حبة الفضة.
البديل 1

أخذ العينات مع فاصل الغبار ؛ تخصيب ف- على حبات الفضة المطلية بكربونات الصوديوم ؛ الشطف والقياس باستخدام سلسلة قطب فلوريد اللانثانوم الحساسة للأيونات

تضمين جزء غير محدد من عمليات حقن الجسيمات الفلوريدية

F-

إجراء حبة الفضة.
البديل 2

أخذ العينات باستخدام مرشح غشاء ساخن ؛ تخصيب ف- على حبات الفضة المطلية بكربونات الصوديوم ؛ التحديد عن طريق إجراء الكهروكيميائية (البديل 1) أو القياس الضوئي (أليزارين-كومبليكون)

خطر النتائج المنخفضة بسبب الامتصاص الجزئي لحقن الفلوريد الغازي على المرشح الغشائي ؛
DL = 0.5 ميكروغرام / م3

Cl-

الزئبق رودانيد
الإجراءات

الامتصاص في 0.1 ن محلول هيدروكسيد الصوديوم (قنينة غسيل) ؛ التفاعل مع الزئبق رودانيد وأيونات الحديد (III) لمركب ثيوسياناتو الحديد ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 9 ميكروغرام / م3

Cl2

إجراء الميثيل البرتقالي

تفاعل التبييض بمحلول ميثيل برتقالي (قنينة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.015 مجم / م3

NH3

إجراء إندوفينول

الامتصاص في مخفف H2SO4 (Impinger / زجاجة غسيل) ؛ التحويل بالفينول والهيبوكلوريت إلى صبغة إندوفينول ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 3 ميكروغرام / م3 (ارتطام) ؛ جزئي
إدراج المركبات والأمينات

NH3

إجراء نيسلر

الامتصاص في مخفف H2SO4 (Impinger / زجاجة غسيل) ؛ التقطير والتفاعل مع كاشف نيسلر ، التحديد الضوئي

DL = 2.5 ميكروغرام / م3 (ارتطام) ؛ جزئي
إدراج المركبات والأمينات

H2S

الموليبدينوم الأزرق
الإجراءات

الامتصاص في صورة كبريتيد الفضة على الخرز الزجاجي المعالج بكبريتات الفضة وكبريتات الهيدروجين البوتاسيوم (أنبوب الامتصاص) ؛ تم إطلاقه في صورة كبريتيد الهيدروجين والتحول إلى الموليبدينوم الأزرق ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.4 ميكروغرام / م3

H2S

إجراء الميثيلين الأزرق

الامتصاص في تعليق هيدروكسيد الكادميوم أثناء تكوين الكادميوم ؛ التحويل إلى الميثيلين الأزرق ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.3 ميكروغرام / م3

DL = حد الكشف ؛ s = الانحراف المعياري ؛ rel. s = نسبي s.

متغير خاص لأخذ العينات ، يستخدم بشكل أساسي فيما يتعلق بإجراءات القياس اليدوية ، هو أنبوب فصل الانتشار (العائق). تهدف تقنية Denuder إلى فصل أطوار الغاز والجسيمات باستخدام معدلات انتشارها المختلفة. وبالتالي ، غالبًا ما يستخدم في مشاكل الفصل الصعبة (مثل مركبات الأمونيا والأمونيوم ؛ أكاسيد النيتروجين وحمض النيتريك والنترات ؛ أكاسيد الكبريت وحمض الكبريتيك والكبريتات أو هاليدات / هاليدات الهيدروجين). في تقنية العَرْض الكلاسيكية ، يُمتص هواء الاختبار من خلال أنبوب زجاجي بطبقة خاصة ، اعتمادًا على المادة (المواد) التي سيتم جمعها. تم تطوير تقنية denuder بشكل أكبر في العديد من الاختلافات وأيضًا آليًا جزئيًا. لقد وسع بشكل كبير من إمكانيات أخذ العينات المتمايزة ، ولكن اعتمادًا على المتغير ، يمكن أن يكون شاقًا للغاية ، ويتطلب الاستخدام المناسب قدرًا كبيرًا من الخبرة.

الإجراءات الآلية

هناك العديد من أجهزة القياس المستمرة المختلفة في السوق لثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والأوزون. بالنسبة للجزء الأكبر يتم استخدامها بشكل خاص في شبكات القياس. تم جمع أهم ميزات الطرق الفردية في الجدول 3.

الجدول 3. إجراءات القياس الآلي للغازات غير العضوية

الخامة

قياس المبدأ

التعليقات

SO2

رد فعل قياس التوصيل من SO2 مع H2O2 في مخفف H.2SO4؛ قياس زيادة التوصيل

استبعاد التداخلات مع مرشح انتقائي (KHSO4/ AgNO3)

SO2

مضان الأشعة فوق البنفسجية إثارة SO2 جزيئات الأشعة فوق البنفسجية (190-230 نانومتر) ؛ قياس إشعاع التألق

التدخلات ، مثل الهيدروكربونات ،
يجب التخلص منها باستخدام أنظمة التصفية المناسبة

لا لا2

تلألؤ كيميائي. تفاعل NO مع O3 لا2؛ الكشف عن إشعاع اللمعان الكيميائي مع المضاعف الضوئي

لا2 قابلة للقياس بشكل غير مباشر فقط ؛ استخدام المحولات لتقليل NO2 إلى لا ؛ قياس NO و NOx
(= لا + لا2) في قنوات منفصلة

CO

امتصاص الأشعة تحت الحمراء غير المشتت ؛
قياس امتصاص الأشعة تحت الحمراء مع
كاشف محدد ضد الخلية المرجعية

المرجع: (أ) خلية بها N.2؛ (ب) الهواء المحيط بعد إزالة ثاني أكسيد الكربون ؛ (ج) الإزالة البصرية لامتصاص ثاني أكسيد الكربون (ارتباط مرشح الغاز)

O3

امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مصباح زئبق منخفض الضغط كمصدر إشعاع (253.7 نانومتر) ؛ تسجيل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وفقًا لقانون لامبرت بير ؛ كاشف: الثنائي الضوئي الفراغي ، صمام حساس

المرجع: الهواء المحيط بعد إزالة الأوزون (على سبيل المثال ، Cu / MnO2)

O3

تلألؤ كيميائي. رد فعل O3 مع الإيثين إلى الفورمالديهايد ؛ الكشف عن إشعاع اللمعان الكيميائي مع
مضخم

انتقائية جيدة الإيثيلين ضروري كغاز كاشف

 

يجب التأكيد هنا على أنه يجب معايرة جميع إجراءات القياس التلقائية المستندة إلى المبادئ الفيزيائية الكيميائية باستخدام إجراءات مرجعية (يدوية). نظرًا لأن المعدات الأوتوماتيكية في شبكات القياس تعمل غالبًا لفترات طويلة من الوقت (على سبيل المثال ، عدة أسابيع) دون إشراف بشري مباشر ، فمن الضروري أن يتم فحص أدائها الصحيح بشكل منتظم وتلقائي. يتم ذلك عمومًا باستخدام غازات صفرية واختبار يمكن إنتاجها بعدة طرق (تحضير الهواء المحيط ، اسطوانات الغاز المضغوط ، النفاذية ، الانتشار ، التخفيف الساكن والديناميكي).

إجراءات قياس ملوثات الهواء المكونة للغبار وتكوينها

من بين ملوثات الهواء الجسيمية ، يتم تمييز الغبار المتساقط والجسيمات العالقة (SPM). يتكون الغبار من جزيئات أكبر ، والتي تغرق على الأرض بسبب حجمها وسمكها. يتضمن SPM جزء الجسيمات المشتت في الغلاف الجوي بطريقة شبه مستقرة وشبه متجانسة وبالتالي يظل معلقًا لفترة معينة.

قياس الجسيمات العالقة والمركبات المعدنية في SPM

كما هو الحال مع قياسات ملوثات الهواء الغازية ، يمكن التمييز بين إجراءات القياس المستمرة والمتقطعة لـ SPM. كقاعدة عامة ، يتم فصل SPM أولاً على الألياف الزجاجية أو المرشحات الغشائية. يتبع تحديد الجاذبية أو قياس الإشعاع. اعتمادًا على أخذ العينات ، يمكن التمييز بين إجراء لقياس إجمالي SPM بدون تجزئة وفقًا لحجم الجسيمات وإجراء تجزئة لقياس الغبار الناعم.

مزايا وعيوب قياسات الغبار المعلق المجزأ متنازع عليها دوليًا. في ألمانيا ، على سبيل المثال ، تستند جميع حدود العتبة ومعايير التقييم إلى إجمالي الجسيمات العالقة. هذا يعني أنه ، بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم إجراء قياسات SPM الإجمالية فقط. في الولايات المتحدة ، على العكس من ذلك ، فإن ما يسمى بإجراء PM-10 (الجسيمات 10 ميكرومتر) شائع جدًا. في هذا الإجراء ، يتم تضمين الجسيمات التي يبلغ قطرها الديناميكي الهوائي حتى 10 ميكرومتر (جزء تضمين بنسبة 50 في المائة) ، والتي يمكن استنشاقها ويمكن أن تدخل الرئتين. تتمثل الخطة في إدخال إجراء PM-10 في الاتحاد الأوروبي كإجراء مرجعي. تكلفة قياسات SPM المجزأة أعلى بكثير من تكلفة قياس الغبار المعلق الكلي ، لأن أجهزة القياس يجب أن تكون مزودة برؤوس أخذ عينات خاصة ومكلفة والتي تتطلب صيانة مكلفة. يحتوي الجدول 4 على تفاصيل حول أهم إجراءات قياس SPM.

الجدول 4. إجراءات قياس الجسيمات العالقة (SPM)

إجراء

قياس المبدأ

التعليقات

جهاز مرشح صغير

أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 2.7 - 2.8 م3/ ح ؛ قطر المرشح 50 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

سهولة التعامل؛ ساعة التحكم
الجهاز قابل للتشغيل مع PM-10
فاصل

جهاز LIB

أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 15-16 م3/ ح ؛ قطر المرشح 120 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

فصل الغبار الكبير
كميات؛ مفيد ل
تحليل مكونات الغبار.
ساعة التحكم

جهاز أخذ العينات عالي الحجم

تضمين الجسيمات حتى تقريبا. قطر 30 ميكرومتر معدل تدفق الهواء تقريبا. 100 م3/ ح ؛ قطر المرشح 257 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

فصل الغبار الكبير
كميات مفيدة ل
تحليل مكونات الغبار.
مستوى ضوضاء مرتفع نسبيًا

FH 62 أنا

جهاز قياس الغبار المستمر الإشعاعي ؛ أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 1 أو 3 م3/ ح ؛ تسجيل كتلة الغبار المفصولة على شريط مرشح عن طريق قياس توهين إشعاع (كريبتون 85) في المرور عبر المرشح المكشوف (غرفة التأين)

المعايرة الوزنية عن طريق غبار المرشحات المفردة ؛ يعمل الجهاز أيضًا مع جهاز الفصل المسبق PM-10

مقياس الغبار BETA F 703

جهاز قياس الغبار المستمر الإشعاعي ؛ أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 3 م3/ ح ؛ تسجيل كتلة الغبار المفصولة على شريط مرشح عن طريق قياس توهين إشعاع (كربون 14) في المرور عبر مرشح مكشوف (أنبوب عداد جيجر مولر)

المعايرة الوزنية عن طريق غبار المرشحات المفردة ؛ يعمل الجهاز أيضًا مع جهاز الفصل المسبق PM-10

تيم 1400

جهاز قياس الغبار المستمر. أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 1 م3/ ح ؛ الغبار المتجمع على مرشح ، وهو جزء من نظام اهتزاز ذاتي الرنين ، في تيار جانبي (3 لتر / دقيقة) ؛ تسجيل خفض التردد عن طريق زيادة حمل الغبار على المرشح

العلاقة بين التردد
يجب أن يكون خفض وكتلة الغبار
تم إنشاؤه من خلال المعايرة

 

 

 

في الآونة الأخيرة ، تم أيضًا تطوير مغيرات المرشحات التلقائية التي تحتوي على عدد أكبر من المرشحات وتزودها بأخذ العينات ، واحدة تلو الأخرى ، على فترات زمنية محددة. يتم تخزين المرشحات المكشوفة في مجلة. تقع حدود الكشف عن إجراءات المرشح بين 5 و 10 ميكروغرام / م3 من الغبار كقاعدة.

أخيرًا ، يجب ذكر إجراء الدخان الأسود لقياسات SPM. قادمة من بريطانيا ، وقد تم دمجها في المبادئ التوجيهية للاتحاد الأوروبي ل SO2 والغبار المعلق. في هذا الإجراء ، يتم قياس اسوداد المرشح المطلي بمقياس ضوئي منعكس بعد أخذ العينات. يتم تحويل قيم الدخان الأسود التي يتم الحصول عليها ضوئيًا إلى وحدات قياس الجاذبية (ميكروغرام / م3) بمساعدة منحنى المعايرة. نظرًا لأن وظيفة المعايرة هذه تعتمد بدرجة عالية على تكوين الغبار ، وخاصة محتواه من السخام ، فإن التحويل إلى وحدات قياس الجاذبية يمثل مشكلة.

اليوم ، غالبًا ما يتم تحديد المركبات المعدنية بشكل روتيني في عينات انبعاث الغبار المعلق. بشكل عام ، يتبع جمع الغبار المعلق على المرشحات انحلال كيميائي للغبار المنفصل ، نظرًا لأن الخطوات التحليلية النهائية الأكثر شيوعًا تفترض مسبقًا تحويل المركبات المعدنية والمعدنية في محلول مائي. من الناحية العملية ، فإن أهم الطرق حتى الآن هي التحليل الطيفي لامتصاص الذرات (AAS) والتحليل الطيفي بإثارة البلازما (ICP-OES). الإجراءات الأخرى لتحديد المركبات المعدنية في الغبار المعلق هي تحليل مضان الأشعة السينية ، الاستقطاب وتحليل التنشيط النيوتروني. على الرغم من أن المركبات المعدنية قد تم قياسها منذ أكثر من عقد من الزمن الآن كمكون من مكونات SPM في الهواء الخارجي في مواقع قياس معينة ، إلا أن الأسئلة المهمة لا تزال قائمة. وبالتالي ، فإن أخذ العينات التقليدي عن طريق فصل الغبار المعلق على المرشحات يفترض أن فصل مركبات المعادن الثقيلة على المرشح قد اكتمل. ومع ذلك ، تم العثور على مؤشرات سابقة في الأدبيات التي تشكك في هذا. النتائج غير متجانسة للغاية.

تكمن مشكلة أخرى في حقيقة أن الأشكال المركبة المختلفة ، أو المركبات الفردية للعناصر المعنية ، لا يمكن تمييزها في تحليل المركبات المعدنية في الغبار المعلق باستخدام إجراءات القياس التقليدية. في حين أنه في كثير من الحالات يمكن إجراء تحديدات إجمالية كافية ، فمن المستحسن إجراء تمايز أكثر شمولاً مع بعض المعادن المسببة للسرطان بشكل خاص (As، Cd، Cr، Ni، Co، Be). غالبًا ما تكون هناك اختلافات كبيرة في التأثيرات المسببة للسرطان للعناصر ومركباتها الفردية (على سبيل المثال ، مركبات الكروم في مستويات الأكسدة III و VI - فقط تلك الموجودة في المستوى السادس هي مسببة للسرطان). في مثل هذه الحالات ، سيكون من المرغوب فيه إجراء قياس محدد للمركبات الفردية (تحليل الأنواع). على الرغم من أهمية هذه المشكلة ، إلا أنه يتم إجراء المحاولات الأولى فقط لتحليل الأنواع في تقنية القياس.

قياس الغبار والمركبات المعدنية في الغبار

تُستخدم طريقتان مختلفتان تمامًا لتجميع الغبار المتساقط:

  • أخذ العينات في أوعية التجميع
  • أخذ العينات على الأسطح اللاصقة.

 

إجراء شائع لقياس تساقط الغبار (الغبار المترسب) هو ما يسمى بإجراء Bergerhoff. في هذا الإجراء ، يتم جمع كامل هطول الأمطار في الغلاف الجوي (الترسبات الجافة والرطبة) على مدى 30 ± 2 يومًا في أوعية على ارتفاع يتراوح بين 1.5 و 2.0 متر فوق سطح الأرض (الترسبات السائبة). ثم يتم أخذ أوعية التجميع إلى المختبر وتحضيرها (مصفاة ، تبخير الماء ، تجفيف ، وزن). تُحسب النتيجة على أساس مساحة سطح وعاء التجميع ووقت التعرض بالجرام لكل متر مربع واليوم (جم / م)2د). حد الكشف النسبي هو 0.035 جم / م2d.

تشمل الإجراءات الإضافية لجمع الغبار المتساقط جهاز Liesegang-Löbner والطرق التي تجمع الغبار المترسب على الرقائق اللاصقة.

جميع نتائج قياس الغبار هي قيم نسبية تعتمد على الجهاز المستخدم ، حيث يتأثر فصل الغبار بظروف التدفق في الجهاز والمعلمات الأخرى. يمكن أن تصل الاختلافات في قيم القياس التي تم الحصول عليها من خلال الإجراءات المختلفة إلى 50 في المائة.

من المهم أيضًا تكوين الغبار المترسب ، مثل محتوى الرصاص والكادميوم والمركبات المعدنية الأخرى. الإجراءات التحليلية المستخدمة لهذا هي في الأساس نفس تلك المستخدمة مع الغبار المعلق.

قياس المواد الخاصة في شكل غبار

المواد الخاصة في شكل الغبار تشمل الأسبستوس والسخام. يعد جمع الألياف على أنها ملوثات للهواء أمرًا مهمًا حيث تم تصنيف الأسبستوس على أنه مادة مسرطنة مؤكدة. الألياف التي يبلغ قطرها D ≤ 3 μm وطول L ≥ 5μm ، حيث L: D ≥ 3 ، تعتبر مسببة للسرطان. تتكون إجراءات قياس المواد الليفية من عد الألياف التي تم فصلها على المرشحات تحت المجهر. يمكن اعتبار الإجراءات المجهرية الإلكترونية فقط لقياسات الهواء الخارجية. يتم فصل الألياف على مرشحات مسامية مطلية بالذهب. قبل التقييم في مجهر المسح الإلكتروني ، يتم تحرير العينة من المواد العضوية من خلال ترميد البلازما مباشرة على المرشح. يتم حساب الألياف على جزء من سطح المرشح ، ويتم اختيارها عشوائيًا وتصنيفها حسب الهندسة ونوع الألياف. بمساعدة تحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXA) ، يمكن تمييز ألياف الأسبستوس وألياف كبريتات الكالسيوم والألياف غير العضوية الأخرى على أساس التركيب الأولي. الإجراء بأكمله مكلف للغاية ويتطلب أكبر قدر من العناية لتحقيق نتائج موثوقة.

أصبح السخام على شكل جزيئات تنبعث من محركات الديزل مناسبًا منذ أن تم تصنيف سخام الديزل أيضًا على أنه مادة مسرطنة. بسبب تركيبته المتغيرة والمعقدة وبسبب حقيقة أن المكونات المختلفة تنبعث أيضًا من مصادر أخرى ، لا يوجد إجراء قياس خاص بسخام الديزل. ومع ذلك ، من أجل قول شيء ملموس حول التركيزات في الهواء المحيط ، يتم تعريف السخام تقليديًا على أنه الكربون الأولي ، كجزء من إجمالي الكربون. يتم قياسه بعد أخذ العينات وخطوة الاستخراج و / أو الامتصاص الحراري. يتم تحديد محتوى الكربون من خلال الاحتراق في تيار أكسجين ومعايرة كولومترية أو كشف الأشعة تحت الحمراء غير المشتت لثاني أكسيد الكربون المتكون في العملية.

يستخدم أيضًا ما يسمى بجهاز قياس الهواء وجهاز استشعار الأيروسول الكهروضوئي لقياس السخام ، من حيث المبدأ.

قياس الترسبات الرطبة

إلى جانب الترسب الجاف ، يشكل الترسب الرطب في المطر والثلج والضباب والندى أهم الوسائل التي تدخل من خلالها المواد الضارة إلى الأرض أو الماء أو أسطح النبات من الهواء.

من أجل التمييز بوضوح بين الترسب الرطب في المطر والثلج (يمثل الضباب والندى مشاكل خاصة) من قياس الترسب الكلي (الترسب بالجملة ، انظر قسم "قياس الغبار المتساقط والمركبات المعدنية" أعلاه) والترسب الجاف ، ومجمعات المطر ، التي يتم تغطية فتحة المجموعة في حالة عدم وجود مطر (جهاز أخذ العينات الرطب فقط) ، وتستخدم لأخذ العينات. مع مستشعرات المطر ، التي تعمل في الغالب على مبدأ تغير التوصيلية ، يتم فتح الغطاء عندما يبدأ المطر في المطر ويغلق مرة أخرى عند توقف المطر.

يتم نقل العينات من خلال قمع (منطقة مفتوحة حوالي 500 سم2 وأكثر) في حاوية تجميع مظلمة ومعزولة إن أمكن (من الزجاج أو البولي إيثيلين للمكونات غير العضوية فقط).

بشكل عام ، يمكن إجراء تحليل المياه المجمعة للمكونات غير العضوية دون تحضير العينة. يجب طرد المياه أو تصفيتها إذا كانت عكرة بشكل واضح. الموصلية وقيمة الأس الهيدروجيني والأنيونات المهمة (NO3 - ، وبالتالي4 2- ، الكلور-) والكاتيونات (Ca2+K+، مغ2+، نا+، نه4 + وهلم جرا) بشكل روتيني. المركبات النزرة غير المستقرة والحالات الوسيطة مثل H.2O2 أو HSO3 - يتم قياسها أيضًا لأغراض البحث.

للتحليل ، تُستخدم الإجراءات المتاحة عمومًا للحلول المائية مثل قياس الموصلية ، والأقطاب الكهربائية لقيم الأس الهيدروجيني ، والتحليل الطيفي لامتصاص الذرات للكاتيونات (انظر قسم "قياس المواد الخاصة في شكل غبار" أعلاه) ، وبشكل متزايد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مع الكشف عن الموصلية للأنيونات.

يتم استخراج المركبات العضوية من مياه الأمطار ، على سبيل المثال ، مع ثنائي كلورو ميثان ، أو يتم تفجيرها باستخدام الأرجون وامتصاصها بأنابيب Tenax (فقط المواد شديدة التقلب). ثم تخضع المواد للتحليل الكروماتوغرافي للغاز (انظر "إجراءات قياس ملوثات الهواء العضوية" أدناه).

يرتبط الترسيب الجاف مباشرة بتركيزات الهواء المحيط. ومع ذلك ، فإن الاختلافات في تركيز المواد الضارة المنقولة جواً في المطر صغيرة نسبيًا ، بحيث تكون شبكات القياس ذات الشبكات العريضة كافية لقياس الترسب الرطب. تشمل الأمثلة شبكة قياس EMEP الأوروبية ، حيث يتم جمع إدخال أيونات الكبريتات والنترات وبعض الكاتيونات وقيم الأس الهيدروجيني للترسيب في حوالي 90 محطة. توجد أيضًا شبكات قياس واسعة النطاق في أمريكا الشمالية.

إجراءات القياس البصري لمسافات طويلة

في حين أن الإجراءات الموصوفة حتى الآن للقبض على تلوث الهواء عند نقطة واحدة ، فإن إجراءات القياس البصري للمسافات الطويلة تقيس بطريقة متكاملة على مسارات الضوء لعدة كيلومترات أو تحدد التوزيع المكاني. يستخدمون خصائص امتصاص الغازات في الغلاف الجوي في النطاق الطيفي للأشعة فوق البنفسجية أو المرئية أو الأشعة تحت الحمراء ويستندون إلى قانون لامبرت-بير ، الذي وفقًا له يتناسب ناتج مسار الضوء وتركيزه مع الانقراض المقاس. إذا قام المرسل والمستقبل لتركيب القياس بتغيير الطول الموجي ، فيمكن قياس عدة مكونات بالتوازي أو بالتتابع بجهاز واحد.

من الناحية العملية ، تلعب أنظمة القياس المحددة في الجدول 5 الدور الأكبر.

الجدول 5. إجراءات قياس المسافات الطويلة

إجراء

تطبيق

إيجابيات - سلبيات

فورييه
تحول
الأشعة تحت الحمراء
التحليل الطيفي (FTIR)

نطاق الأشعة تحت الحمراء (حوالي 700-3,000 سم-1) ، عدة مئات من الأمتار مسار الضوء.
تراقب المصادر السطحية المنتشرة (السياج البصري) ، وتقيس المركبات العضوية الفردية

+ نظام متعدد المكونات
+ دل بضع جزء في البليون
- مكلفة

التفاضليه
بصري
امتصاص
قياس الطيف (DOAS)

مسار الضوء إلى عدة كيلومترات ؛ يقيس SO2، لا2، البنزين ، HNO3؛ تراقب المصادر الخطية والسطحية المستخدمة في قياس الشبكات

+ سهل التعامل معها 
+ اختبار أداء ناجح
+ نظام متعدد المكونات
- ارتفاع dl في ظل ظروف ضعف الرؤية (egfog)

لمسافات طويلة
امتصاص الليزر
التحليل الطيفي (TDLAS)

مجال البحث ، في أنابيب الضغط المنخفض لـ OH-

+ حساسية عالية (إلى ppt)
+ يقيس أثر المركبات غير المستقرة
- التكلفة العالية
- من الصعب التعامل معها

التفاضليه
امتصاص
ليدار (قرص)

يراقب مصادر السطح ، قياسات الانشطار السطحي الكبيرة

+ القياسات المكانية
توزيع
+ تدابير يتعذر الوصول إليها
أماكن (على سبيل المثال ، مسارات غازات الدخان)
- مكلفة
- طيف مكون محدود (SO2، و3، لا2)

LIDAR = كشف الضوء وتحديد المدى ؛ DIAL = الامتصاص التفاضلي LIDAR.

 

إجراءات قياس ملوثات الهواء العضوية

إن قياس تلوث الهواء الذي يحتوي على مكونات عضوية معقد بشكل أساسي من خلال مجموعة المواد في هذه الفئة من المركبات. يتم تغطية عدة مئات من المكونات الفردية ذات الخصائص السمية والكيميائية والفيزيائية المختلفة للغاية تحت العنوان العام "ملوثات الهواء العضوية" في سجلات الانبعاثات وخطط جودة الهواء في المناطق المزدحمة.

نظرًا للاختلافات الكبيرة في التأثير المحتمل على وجه الخصوص ، فإن جمع المكونات الفردية ذات الصلة قد أخذ مكان إجراءات الجمع المستخدمة سابقًا (على سبيل المثال ، كاشف تأين اللهب ، إجراء الكربون الكلي) ، والتي لا يمكن تقييم نتائجها بطريقة سمية. ومع ذلك ، فقد احتفظت طريقة FID بأهمية معينة فيما يتعلق بعمود فصل قصير لفصل الميثان ، وهو ليس شديد التفاعل من الناحية الكيميائية الضوئية ، ولتجميع السلائف المركبات العضوية المتطايرة (VOC) لتشكيل المؤكسدات الضوئية.

إن الضرورة المتكررة لفصل الخلائط المعقدة للمركبات العضوية إلى مكونات فردية ذات صلة تجعل قياسها عمليًا تمرينًا في الكروماتوغرافيا التطبيقية. الإجراءات الكروماتوغرافية هي الطرق المختارة عندما تكون المركبات العضوية مستقرة بدرجة كافية ، حرارياً وكيميائياً. بالنسبة للمواد العضوية ذات المجموعات الوظيفية التفاعلية ، فإن الإجراءات المنفصلة التي تستخدم الخصائص الفيزيائية للمجموعات الوظيفية أو التفاعلات الكيميائية للكشف عنها تستمر في التماسك.

تشمل الأمثلة استخدام الأمينات لتحويل الألدهيدات إلى الهيدرازونات ، مع القياس الضوئي اللاحق ؛ الاشتقاق باستخدام 2,4،2,4-dinitrophenylhydrazine وفصل XNUMX،XNUMX-hydrazone المتكون ؛ أو تشكيل صبغات آزو مع p- نيتروانيلين للكشف عن الفينولات والكريسولات.

من بين الإجراءات الكروماتوغرافية ، يتم استخدام كروماتوغرافيا الغاز (GC) والكروماتوجرافيا السائلة عالية الضغط (HPLC) بشكل متكرر لفصل المخاليط المعقدة في كثير من الأحيان. بالنسبة للكروماتوغرافيا الغازية ، تُستخدم أعمدة الفصل ذات الأقطار الضيقة جدًا (حوالي 0.2 إلى 0.3 مم وطولها من 30 إلى 100 متر تقريبًا) ، والتي تسمى الأعمدة الشعرية عالية الدقة (HRGC) ، بشكل حصري تقريبًا اليوم. تتوفر سلسلة من أجهزة الكشف للعثور على المكونات الفردية بعد عمود الفصل ، مثل FID المذكور أعلاه ، و ECD (كاشف التقاط الإلكترون ، على وجه التحديد للبدائل الكهربية مثل الهالوجين) ، PID (كاشف التأين الضوئي ، وهو حساس بشكل خاص للهيدروكربونات العطرية وأنظمة الإلكترون الأخرى) ، و NPD (كاشف الأيونات الحرارية على وجه التحديد لمركبات النيتروجين والفوسفور). يستخدم جهاز HPLC كاشفات خاصة للتدفق عبر التدفق والتي ، على سبيل المثال ، مصممة لتكون بمثابة كوفيت التدفق من خلال مطياف الأشعة فوق البنفسجية.

يعتبر استخدام مطياف الكتلة ككاشف فعال بشكل خاص ، ولكنه مكلف بشكل خاص. تحديدًا مؤكدًا حقًا ، خاصةً مع الخلائط غير المعروفة من المركبات ، غالبًا ما يكون ممكنًا فقط من خلال الطيف الكتلي للمركب العضوي. المعلومات النوعية لما يسمى بوقت الاستبقاء (الوقت الذي تبقى فيه المادة في العمود) والموجودة في مخطط الكروماتوجرام مع أجهزة الكشف التقليدية تُستكمل باكتشاف محدد للمكونات الفردية بواسطة مخططات شظايا الكتلة ذات حساسية عالية للكشف.

يجب أخذ العينات في الاعتبار قبل التحليل الفعلي. يتم تحديد اختيار طريقة أخذ العينات بشكل أساسي من خلال التقلب ، ولكن أيضًا من خلال نطاق التركيز المتوقع والقطبية والاستقرار الكيميائي. علاوة على ذلك ، مع المركبات غير المتطايرة ، يجب الاختيار بين قياسات التركيز والترسب.

يقدم الجدول 6 نظرة عامة على الإجراءات الشائعة في مراقبة الهواء من أجل الإثراء النشط والتحليل الكروماتوغرافي للمركبات العضوية ، مع أمثلة على التطبيقات.

الجدول 6. نظرة عامة على إجراءات قياس جودة الهواء الكروماتوغرافي الشائعة للمركبات العضوية (مع أمثلة على التطبيقات)

مجموعة المواد

التّركيز
نطاق

أخذ العينات والتحضير

الخطوة التحليلية النهائية

الهيدروكربونات ج1-C9

ميكروغرام / م3

فئران غاز (أخذ عينات سريع) ، حقنة محكمة الغلق ، محاصرة باردة أمام العمود الشعري (تركيز) ، امتصاص حراري

GC / FID

الهيدروكربونات منخفضة الغليان ، عالية
الهيدروكربونات المهلجنة المتطايرة

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

أسطوانة فولاذية عالية الجودة مفرغة وخاملة (أيضًا لقياسات الهواء النظيف)
إرسال العينات من خلال حلقات الغاز ، والحبس البارد ، والامتصاص الحراري

GC / FID / ECD / PID

مركبات عضوية في درجة الغليان
النطاق ج6-C30 (60-350 درجة مئوية)

ميكروغرام / م3

الامتزاز على الكربون المنشط ، (أ) الامتزاز مع CS2 (ب) الامتزاز بالمذيبات. (ج) تحليل فراغ الرأس

شعري
GC / FID

مركبات عضوية في درجة الغليان
تتراوح من 20 إلى 300 درجة مئوية

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

الامتزاز على البوليمرات العضوية (على سبيل المثال ، Tenax) أو منخل الكربون الجزيئي (carbopack) ، الامتصاص الحراري مع محاصرة باردة أمام العمود الشعري (التركيز) أو الاستخلاص بالمذيبات

شعري
GC / FID / ECD / MS

تعديل الغليان المنخفض
مركبات (من -120 درجة مئوية)

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

الامتزاز على البوليمرات المبردة (مثل أنبوب التدرج الحراري) ، المبردة حتى درجة حرارة -120 درجة مئوية ، واستخدام كاربوباك

شعري
GC / FID / ECD / MS

مركبات عضوية عالية الغليان
مرتبطة جزئيا بالجسيمات
(خاصة PAH ، PCB ، PCDD / PCDF) ،
حجم أخذ العينات مرتفع

fg / م3–ng / م3

أخذ عينات من المرشحات (على سبيل المثال ، جهاز مرشح صغير أو جهاز أخذ عينات كبير الحجم) باستخدام خراطيش البولي يوريثان اللاحقة للجزء الغازي ، وامتصاص المذيبات للمرشح والبولي يوريثين ، وتنقية مختلفة وخطوات تحضيرية ، من أجل التسامي أيضًا

شعري
GC-GCMS
(PCDD / PCDF) ،
GC-FID الشعري أو
MS (PAH) ، HPLC
ضوئي
كاشف (PAH)

مركبات عضوية عالية الغليان ،
اسب. PCDD ، PCDF ، PBDD ، PBDF ،
حجم أخذ العينات المنخفض

fg / م3–ng / م3

الامتزاز على البوليمرات العضوية (على سبيل المثال ، اسطوانة رغوة البولي يوريثان) مع المرشحات السابقة (مثل الألياف الزجاجية) أو inorg. adsorp. (على سبيل المثال ، هلام السيليكا) ، الاستخلاص بالمذيبات ، تنقية متنوعة وخطوات تحضيرية (بما في ذلك كروماتوغرافيا متعددة الأعمدة) ، اشتقاق مركبات الكلوروفينول

HRGC / ECD

مركبات عضوية عالية الغليان
مرتبطة بالجسيمات ، على سبيل المثال ، المكونات
من الهباء الجوي العضوي والترسب
عينات

نانوغرام / م3
نانوغرام - ميكروغرام / غرام
الهباء الجوي
ص-نانوغرام / م2 يوم

فصل الهباء الجوي على مرشحات الألياف الزجاجية (على سبيل المثال ، أجهزة أخذ العينات ذات الحجم الكبير أو المنخفض) أو جمع الغبار على الأسطح المعيارية ، والاستخلاص بالمذيبات (لترسيب أيضًا المياه المفلترة المتبقية) ، وخطوات تنقية وتحضير مختلفة

HRGC / MS
HPLC (للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات)

GC = كروماتوغرافيا الغاز ؛ GCMS = GC / التحليل الطيفي الشامل ؛ FID = كاشف التأين باللهب ؛ HRGC / ECD = دقة عالية GC / ECD ؛ ECD = كاشف التقاط الإلكترون ؛ HPLC = تحليل كروماتوجرافي سائل عالي الأداء. PID = كاشف التأين الضوئي.

 

تكتسب قياسات ترسيب المركبات العضوية ذات التطاير المنخفض (على سبيل المثال ، ثنائي بنزوديوكسين وثنائي بنزوفيوران (PCDD / PCDF) ، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH)) أهمية من منظور التأثير البيئي. نظرًا لأن الطعام هو المصدر الرئيسي للمدخول البشري ، فإن المواد المحمولة جواً المنقولة إلى النباتات الغذائية لها أهمية كبيرة. ومع ذلك ، هناك دليل على أن نقل المواد عن طريق ترسيب الجسيمات أقل أهمية من الترسيب الجاف للمركبات شبه الغازية.

لقياس الترسيب الكلي ، يتم استخدام الأجهزة المعيارية لترسيب الغبار (على سبيل المثال ، إجراء Bergerhoff) ، والتي تم تعديلها قليلاً عن طريق التعتيم كحماية ضد دخول الضوء القوي. مشاكل القياس التقنية الهامة ، مثل إعادة تعليق الجسيمات المنفصلة بالفعل ، التبخر أو التحلل الضوئي المحتمل ، يتم الآن البحث عنها بشكل منهجي من أجل تحسين إجراءات أخذ العينات الأقل من الأمثل للمركبات العضوية.

تحقيقات قياس الشم

تُستخدم استقصاءات قياس الشم في المراقبة لتحديد شكاوى الرائحة ولتحديد التلوث الأساسي في إجراءات الترخيص. وهي تعمل في المقام الأول على تقييم ما إذا كان ينبغي تصنيف الروائح الحالية أو المتوقعة على أنها كبيرة.

من حيث المبدأ ، يمكن التمييز بين ثلاث طرق منهجية:

  • قياس تركيز الانبعاث (عدد وحدات الرائحة) بمقياس الشم ونمذجة التشتت اللاحقة
  • قياس المكونات الفردية (على سبيل المثال ، NH3) أو مخاليط من المركبات (مثل الكروماتوغرافيا الغازية للغازات من مدافن النفايات) ، إذا كانت تميز الرائحة بشكل مناسب
  • تحديد الرائحة عن طريق عمليات التفتيش.

 

تجمع الإمكانية الأولى بين قياس الانبعاث والنمذجة ، ولا يمكن تصنيفها ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، تحت مصطلح مراقبة جودة الهواء. في الطريقة الثالثة ، يتم استخدام أنف الإنسان ككاشف بدقة منخفضة مقارنة بالطرق الفيزيائية والكيميائية.

ترد تفاصيل عمليات التفتيش وخطط القياس وتقييم النتائج ، على سبيل المثال ، في لوائح حماية البيئة في بعض الولايات الألمانية.

إجراءات قياس الفرز

تستخدم إجراءات القياس المبسطة في بعض الأحيان للدراسات التحضيرية (الفرز). تشمل الأمثلة أجهزة أخذ العينات السلبية وأنابيب الاختبار والإجراءات البيولوجية. باستخدام أجهزة أخذ العينات السلبية (المنتشرة) ، يتم جمع المواد المراد اختبارها من خلال عمليات التدفق الحر مثل الانتشار أو التخلل أو الامتزاز في أشكال بسيطة من المجمعات (الأنابيب واللوحات) وإثرائها في المرشحات المشبعة أو الشبكات أو وسائط الامتصاص الأخرى. وبالتالي لا يحدث ما يسمى بأخذ العينات النشط (امتصاص عينة الهواء من خلال مضخة). يتم تحويل الكمية المخصبة من المواد ، المحددة تحليليًا وفقًا لوقت التعرض المحدد ، إلى وحدات تركيز على أساس القوانين الفيزيائية (على سبيل المثال ، الانتشار) بمساعدة وقت التجميع والمعلمات الهندسية للمجمع. تنبع المنهجية من مجال الصحة المهنية (أخذ العينات الشخصية) وقياس الهواء الداخلي ، ولكن يتم استخدامها بشكل متزايد في قياسات تركيز ملوثات الهواء المحيط. يمكن الاطلاع على نظرة عامة في Brown 1993.

غالبًا ما تستخدم أنابيب الكاشف لأخذ العينات والتحليل التحضيري السريع للغازات. يتم امتصاص حجم هواء اختبار معين من خلال أنبوب زجاجي مملوء بكاشف امتزاز يتوافق مع هدف الاختبار. يتغير لون محتويات الأنبوب اعتمادًا على تركيز المادة المراد تحديدها الموجودة في هواء الاختبار. غالبًا ما تستخدم أنابيب الاختبار الصغيرة في مجال مراقبة مكان العمل أو كإجراء سريع في حالات الحوادث ، مثل الحرائق. لا يتم استخدامها للقياسات الروتينية لتركيز ملوثات الهواء المحيط بسبب حدود الكشف المرتفعة بشكل عام والانتقائية المحدودة للغاية. تتوفر أنابيب اختبار الكاشف للعديد من المواد في نطاقات تركيز مختلفة.

من بين الإجراءات البيولوجية ، تم قبول طريقتين في المراقبة الروتينية. من خلال إجراء التعرض المعياري للحزاز ، يتم تحديد معدل وفيات الحزاز خلال فترة التعرض البالغة 300 يوم. في إجراء آخر ، يتم تعريض عشب المراعي الفرنسي لمدة 14 ± 1 يومًا. ثم يتم تحديد مقدار النمو. كلا الإجراءين بمثابة تحديدات موجزة لتأثيرات تركيز ملوثات الهواء.

شبكات مراقبة جودة الهواء

في جميع أنحاء العالم ، يتم استخدام أكثر أنواع شبكات جودة الهواء تنوعًا. يجب التمييز بين شبكات القياس ، التي تتكون من محطات قياس أوتوماتيكية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر (حاويات قياس) ، وشبكات قياس افتراضية ، والتي تحدد فقط مواقع القياس لأنواع مختلفة من قياسات تركيز ملوثات الهواء في شكل شبكة محددة مسبقًا. تمت مناقشة مهام ومفاهيم شبكات القياس أعلاه.

شبكات المراقبة المستمرة

تعتمد شبكات القياس التي تعمل باستمرار على محطات القياس الأوتوماتيكية ، وتعمل بشكل أساسي على مراقبة جودة الهواء في المناطق الحضرية. يتم قياس ملوثات الهواء مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) والغبار وأول أكسيد النيتروجين (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO2) ، أول أكسيد الكربون (CO) ، الأوزون (O3) ، وإلى حد ما أيضًا مجموع الهيدروكربونات (الميثان الحر ، CnHm) أو المكونات العضوية الفردية (مثل البنزين والتولوين والزيلين). بالإضافة إلى ذلك ، بناءً على الحاجة ، يتم تضمين معلمات الأرصاد الجوية مثل اتجاه الرياح وسرعة الرياح ودرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وهطول الأمطار والإشعاع العالمي أو توازن الإشعاع.

تتكون معدات القياس التي يتم تشغيلها في محطات القياس بشكل عام من محلل ووحدة معايرة وإلكترونيات تحكم وتوجيه ، والتي تراقب معدات القياس بالكامل وتحتوي على واجهة معيارية لجمع البيانات. بالإضافة إلى قيم القياس ، توفر معدات القياس ما يسمى بإشارات الحالة الخاصة بالأخطاء وحالة التشغيل. يتم فحص معايرة الأجهزة تلقائيًا بواسطة الكمبيوتر على فترات منتظمة.

كقاعدة عامة ، يتم توصيل محطات القياس بخطوط البيانات الثابتة أو اتصالات الاتصال الهاتفي أو أنظمة نقل البيانات الأخرى إلى جهاز كمبيوتر (كمبيوتر معالجة أو محطة عمل أو كمبيوتر شخصي ، اعتمادًا على نطاق النظام) يتم فيه إدخال نتائج القياس ومعالجتها و عرض. تقوم أجهزة كمبيوتر شبكة القياس ، وعند الضرورة ، الأفراد المدربون تدريباً خاصاً بمراقبة ما إذا كان قد تم تجاوز حدود العتبة المختلفة. بهذه الطريقة يمكن التعرف على حالات جودة الهواء الحرجة في أي وقت. هذا مهم للغاية ، خاصة لرصد حالات الضباب الدخاني الحرجة في الشتاء والصيف (المؤكسدات الضوئية) وللحصول على المعلومات العامة الحالية.

شبكات القياس للقياسات العشوائية للعينة

خارج شبكة القياس عن بعد ، تُستخدم أنظمة قياس أخرى لمراقبة جودة الهواء بدرجات متفاوتة. تشمل الأمثلة شبكات القياس (المؤتمتة جزئيًا في بعض الأحيان) لتحديد:

  • ترسب الغبار ومكوناته
  • الغبار المعلق (SPM) ومكوناته
  • الهيدروكربونات والهيدروكربونات المكلورة
  • مواد عضوية منخفضة التطاير (ديوكسينات ، فيوران ، ثنائي الفينيل متعدد الكلور).

 

تم تصنيف سلسلة من المواد المقاسة بهذه الطريقة على أنها مواد مسرطنة ، مثل مركبات الكادميوم أو الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات أو البنزين. لذلك فإن رصدهم له أهمية خاصة.

لتقديم مثال على برنامج شامل ، يلخص الجدول 7 مراقبة جودة الهواء التي يتم إجراؤها بشكل منهجي في شمال الراين - وستفاليا ، والتي يبلغ عدد سكانها 18 مليون نسمة ، وهي الولاية الأكثر اكتظاظًا بالسكان في ألمانيا.

الجدول 7. المراقبة المنهجية لنوعية الهواء في شمال الراين - وستفاليا (ألمانيا)

القياس المستمر
نظام

مؤتمتة جزئيًا
نظام القياس

القياس غير المستمر
نظام / متعدد المكونات
قياسات

ثاني أكسيد الكبريت
أول أكسيد النيتروجين
ثاني أكسيد النيتروجين
أول أكسيد الكربون
الجسيمات المعلقة
مسألة (SPM)
الأوزون
الهيدروكربونات
اتجاه الرياح
سرعة الرياح
درجة حرارة الهواء
ضغط جوي
الرطوبة النسبية
التوازن الإشعاعي
ترسيب

تكوين SPM:
قيادة
الكادميوم
النيكل
النحاس
حديد
زرنيخ
البريليوم
بنزو [a] بيرين
بنزو [e] بيرين
بنزو [a] أنثراسين
ديبنزو [آه] أنثراسين
بنزو [غي) البيريلين
كورونين

البنزين وغيرها
الهيدروكربونات
الهيدروكربونات المهلجنة
ترسب الغبار و
تكوين الخامات
السخام
ثنائي الفينيل متعدد الكلور
متعدد الهالوجينات
dibenzodioxins و
ثنائي بنزوفيوران
(PCDD / PCDF)

 

الرجوع

عرض 10407 مرات آخر تعديل يوم الجمعة ، 16 سبتمبر 2011 19:02

"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "

المحتويات

مراجع التحكم في التلوث البيئي

جمعية الصحة العامة الأمريكية (APHA). 1995. الطرق القياسية لفحص المياه والمياه العادمة. الإسكندرية ، فيرجينيا: اتحاد البيئة المائية.

سكرتارية ARET. 1995. قادة البيئة 1 ، الالتزامات الطوعية للعمل على السموم من خلال ARET. هال ، كيبيك: مكتب الاستفسار العام للبيئة الكندية.

أسقف ، PL. 1983. التلوث البحري ومكافحته. نيويورك: ماكجرو هيل.

براون ، إل سي وتو بارنويل. 1987. نماذج جودة مياه التدفق المعززة QUAL2E و QUAL2E-UNCAS: التوثيق ودليل المستخدم. أثينا ، جا: وكالة حماية البيئة الأمريكية ، مختبر أبحاث البيئة.

براون ، ر. 1993. Pure Appl Chem 65 (8): 1859-1874.

كالابريس ، EJ و EM Kenyon. 1991. سموم الهواء وتقييم المخاطر. تشيلسي ، ميشيغان: لويس.

كندا وأونتاريو. 1994. اتفاق كندا - أونتاريو بشأن احترام النظام الإيكولوجي للبحيرات الكبرى. هال ، كيبيك: مكتب الاستفسار العام للبيئة الكندية.

ديلون ، PJ. 1974. استعراض نقدي لنموذج ميزانية المغذيات في Vollenweider والنماذج الأخرى ذات الصلة. ثور ريسور الماء 10 (5): 969-989.

إكينفيلدر ، WW. 1989. مراقبة تلوث المياه الصناعية. نيويورك: ماكجرو هيل.

إيكونوموبولوس ، أ ف ب. 1993. تقييم مصادر الهواء والمياه وتلوث الأرض. دليل لتقنيات الجرد السريع المصدر واستخدامها في صياغة استراتيجيات التحكم البيئي. الجزء الأول: تقنيات الجرد السريع في التلوث البيئي. الجزء الثاني: مناهج لأخذها في الاعتبار عند صياغة استراتيجيات الرقابة البيئية. (وثيقة غير منشورة WHO / YEP / 93.1.) جنيف: منظمة الصحة العالمية.

وكالة حماية البيئة (EPA). 1987. إرشادات لتحديد مناطق حماية رأس البئر. إنجليوود كليفس ، نيوجيرسي: وكالة حماية البيئة.

بيئة كندا. 1995 أ. منع التلوث - استراتيجية فيدرالية للعمل. أوتاوا: بيئة كندا.

-. 1995 ب. منع التلوث - استراتيجية فيدرالية للعمل. أوتاوا: بيئة كندا.

تجميد ، RA و JA الكرز. 1987. المياه الجوفية. إنجليوود كليفس ، نيوجيرسي: برنتيس هول.

نظام مراقبة البيئة العالمية (GEMS / Air). 1993. برنامج عالمي لرصد وتقييم جودة الهواء في المناطق الحضرية. جنيف: برنامج الأمم المتحدة للبيئة.

هوسكر ، ر. 1985. التدفق حول الهياكل المعزولة وتجمعات البناء ، مراجعة. ASHRAE Trans 91.

اللجنة الدولية المشتركة (IJC). 1993. استراتيجية القضاء الافتراضي على المواد السامة الثابتة. المجلد. 1 ، 2 ، وندسور ، أونت: IJC.

Kanarek، A. 1994. إعادة تغذية المياه الجوفية بمياه الصرف الصحي البلدية وإعادة شحن أحواض سوريك ويافنيه 1 ويافنيه 2. إسرائيل: شركة مكوروث للمياه.

Lee، N. 1993. نظرة عامة على تقييم التأثير البيئي في أوروبا وتطبيقه في New Bundeslander. في UVP

Leitfaden ، حرره V Kleinschmidt. دورتموند.

Metcalf and Eddy، I. 1991. معالجة مياه الصرف الصحي والتخلص منها وإعادة استخدامها. نيويورك: ماكجرو هيل.

ميلر ، جي إم وأسودين. 1994. نظام مراقبة الغلاف الجوي العالمي التابع للمنظمة (WMO). Hvratski meteorolski casopsis 29: 81-84.

Ministerium für Umwelt. 1993. Raumordnung Und Landwirtschaft Des Landes Nordrhein-Westfalen، Luftreinhalteplan
غرب رورجيبيت [خطة تنفيذ الهواء النظيف منطقة غرب الرور].

باركهورست ، ب. 1995. طرق إدارة المخاطر ، وبيئة المياه والتكنولوجيا. واشنطن العاصمة: اتحاد بيئة المياه.

بيكور ، سي إتش. 1973. ميزانيات بحيرة هوتون السنوية للنيتروجين والفوسفور. لانسينغ ، ميشيغان: قسم الموارد الطبيعية.

بيلكي ، را. 1984. نمذجة الأرصاد الجوية متوسطة الحجم. أورلاندو: مطبعة أكاديمية.

بريول ، HC. 1964. سفر مركبات النيتروجين في التربة. دكتوراه. أطروحة ، جامعة مينيسوتا ، مينيابوليس ، مينيسوتا.

-. 1967. الحركة الجوفية للنيتروجين. المجلد. 1. لندن: الرابطة الدولية لجودة المياه.

-. 1972. تحليل ومراقبة التلوث الجوفي. بحوث المياه. J Int Assoc Water Quality (أكتوبر): 1141-1154.

-. 1974. آثار التخلص من النفايات الجوفية في مستجمعات المياه في بحيرة سونابي. دراسة وتقرير لمؤسسة Lake Sunapee Protection Association ، ولاية نيو هامبشاير ، غير منشورة.

-. 1981. خطة إعادة تدوير مياه الصرف الصحي الناتجة عن مدابغ الجلود. الرابطة الدولية للموارد المائية.

-. 1991. النترات في موارد المياه في الولايات المتحدة الأمريكية. : جمعية الموارد المائية.

بريول ، HC و GJ Schroepfer. 1968. سفر مركبات النيتروجين في التربة. J Water Pollut Contr Fed (أبريل).

ريد ، جي و آر وود. 1976. إيكولوجيا المياه الداخلية ومصبات الأنهار. نيويورك: فان نوستراند.

Reish، D. 1979. التلوث البحري ومصبات الأنهار. J Water Pollut Contr Fed 51 (6): 1477-1517.

سوير ، سي إن. 1947. تسميد البحيرات بالصرف الزراعي والحضري. J New Engl Waterworks Assoc 51: 109-127.

Schwela و DH و I Köth-Jahr. 1994. Leitfaden für die Aufstellung von Luftreinhalteplänen [مبادئ توجيهية لتنفيذ خطط تنفيذ الهواء النظيف]. Landesumweltamt des Landes Nordrhein Westfalen.

ولاية أوهايو. 1995. معايير جودة المياه. في الفصل. 3745-1 في القانون الإداري. كولومبوس ، أوهايو: أوهايو EPA.

تايلور ، ST. 1995. محاكاة تأثير الغطاء النباتي ذي الجذور على المغذيات المتدفقة وديناميات الأكسجين المذاب باستخدام نموذج OMNI النهاري. في وقائع المؤتمر السنوي للمنتدى الاقتصادي العالمي. الإسكندرية ، فيرجينيا: اتحاد البيئة المائية.

الولايات المتحدة وكندا. 1987. اتفاقية جودة مياه البحيرات العظمى لعام 1978 المعدلة بموجب البروتوكول الموقع في 18 نوفمبر 1987. هال ، كيبيك: مكتب الاستقصاء العام لشؤون البيئة في كندا.

فينكاترام ، أ و ج وينجارد. 1988. محاضرات عن نمذجة تلوث الهواء. بوسطن ، ماساتشوستس: جمعية الأرصاد الجوية الأمريكية.

فينزيا ، را. 1977. استخدام الأراضي وتخطيط النقل. في تلوث الهواء ، حرره إيه سي ستيرن. نيويورك: مطبعة أكاديمية.

Verein Deutscher Ingenieure (VDI) 1981. المبدأ التوجيهي 3783 ، الجزء 6: التشتت الإقليمي للملوثات فوق قطار معقد.
محاكاة مجال الرياح. دوسلدورف: VDI.

-. 1985. المبدأ التوجيهي 3781 ، الجزء 3: تحديد ارتفاع العمود. دوسلدورف: VDI.

-. 1992. المبدأ التوجيهي 3782 ، الجزء 1: نموذج التشتت الغاوسي لإدارة جودة الهواء. دوسلدورف: VDI.

-. 1994. المبدأ التوجيهي 3945 ، الجزء 1 (مسودة): نموذج النفخة الغوسية. دوسلدورف: VDI.

-. المبدأ التوجيهي 3945 ، الجزء 3 (قيد الإعداد): نماذج الجسيمات. دوسلدورف: VDI.

Viessman و W و GL Lewis و JW Knapp. 1989. مقدمة في الهيدرولوجيا. نيويورك: هاربر ورو.

Vollenweider ، RA. 1968. الأسس العلمية لإغناء البحيرات والمياه المتدفقة بالمغذيات ، على وجه الخصوص
إشارة إلى عوامل النيتروجين والفوسفور في التخثث. باريس: OECD.

-. 1969. Möglichkeiten and Grenzen elementarer Modelle der Stoffbilanz von Seen. قوس Hydrobiol 66: 1-36.

والش ، النائب. 1992. مراجعة إجراءات التحكم في انبعاثات السيارات وفعاليتها. في تلوث هواء السيارات وتأثير الصحة العامة وتدابير التحكم ، تم تحريره بواسطة D Mage و O Zali. جمهورية وكانتون جنيف: منظمة الصحة العالمية - دائرة السموم البيئية ، إدارة الصحة العامة.

اتحاد البيئة المائية. 1995. ملخص منع التلوث وتقليل النفايات. الإسكندرية ، فيرجينيا: اتحاد البيئة المائية.

منظمة الصحة العالمية (WHO). 1980. مسرد لتلوث الهواء. السلسلة الأوروبية ، رقم 9. كوبنهاغن: منشورات منظمة الصحة العالمية الإقليمية.

-. 1987. إرشادات جودة الهواء لأوروبا. السلسلة الأوروبية ، رقم 23. كوبنهاغن: منشورات منظمة الصحة العالمية الإقليمية.

منظمة الصحة العالمية (WHO) وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP). 1994. سلسلة كتيبات مراجعات منهجية GEMS / AIR. المجلد. 1-4. ضمان الجودة في مراقبة جودة الهواء في المناطق الحضرية ، جنيف: منظمة الصحة العالمية.

-. 1995 أ. اتجاهات جودة هواء المدينة. المجلد. 1-3. جنيف: منظمة الصحة العالمية.

-. 1995 ب. سلسلة كتيبات مراجعات منهجية GEMS / AIR. المجلد. 5. إرشادات لمراجعات GEMS / AIR التعاونية. جنيف: منظمة الصحة العالمية.

Yamartino و RJ و G Wiegand. 1986. تطوير وتقييم نماذج بسيطة لحقول التدفق والاضطراب وتركيز الملوثات داخل وادي شارع حضري. Atmos Environ 20 (11): S2137-S2156.