Приборы контроля за состоянием окружающей среды

Эффективный контроль загрязнений окружающей среды требует использования методов, которые сочетали бы высокую чувствительность с селективностью и возможностью определения широкого класса загрязняющих веществ. Вещества, поступающие в природную среду в результате естественных процессов и антропогенной деятельности, в виде газов, паров, аэрозолей, жидких и твёрдых промышленных и бытовых отходов, представляют собой сложную смесь различных органических и неорганических соединений. Выбор метода и типа измерительной аппаратуры для определения и контроля загрязнённости окружающей среды зависит от вида загрязнителя и среды загрязнения (воздух, вода или  почва).

Контроль загрязнений в большинстве случаев носит характер научного комплексного исследования с использованием уникальной контрольно-измерительной аппаратуры. Он осуществляется стационарными автоматизированными постами наземных наблюдений или передвижными лабораториями, способными обеспечить отбор проб в любой точке контролируемой территории и получение экспресс-информации о загрязнениях.

В системах экологического контроля применяют различные методы физико-химического анализа: гравиметрия, хроматография, атомно-эмиссионная спектрометрия, атомная абсорбция и хромато-масс-спектроскопия. В последнее время всё чаще применяются лаборатории, специализированные по объектам контроля воды, воздуха или почвы. Наибольшее распространение получили лаборатории экспресс-контроля и проботбора. Они создаются на шасси автомобилей УАЗ, Газель, ЗИЛ «Бычок», ВАЗ «Нива», в которые размещаются пробоотборники воздуха, батометры, буры, газоанализаторы, индикаторные трубки и другое  оборудование.

При комплексном обследовании больших территорий и крупных промышленных предприятий используют многоцелевые лаборатории, предназначенные для контроля воздуха, воды и почвы. Эти лаборотории по своим аналитическим возможностям иногда могут превосходить стационарные. Такие лаборатории предлагают фирмы «Экотранс», «ДИЭМ», «Сигма-оптик» и ряд др.

Приборы контроля отходящих дымов и газов чаще всего строятся на принципе абсорбции газов в инфракрасной или ультрафиолетовой части спектра. Используется метод «газового фильтра», в котором спектр входящего в прибор излучения сопоставляется со спектром эталонной смеси, содержащей исследуемый газ в корреляционных кюветах (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Спектр излучения газов

На таком принципе, например, построена газоаналитическая аппаратура единой системы «Экоприбор» (базовая модель – корреляционный радиометр «Коррад»). В неё входит дистанционный измеритель газов – стационарный и передвижной (на автомашине, самолёте, вертолёте), трассовый измеритель газов в атмосфере, трассовый измеритель газов в выбросах из труб предприятий, газоанализатор для определения концентраций загрязнений в атмосфере (SO₂, NO₂, NO, NO_X, NH₃, CO, Cl₂, HCHO, H₂S, HF).

В С.-Петербурге созданы уникальные установки текущего контроля выбросов в атмосферу: «RIDIM» подвижная на «Ниве» или «Газели» и стационарная «Атмосфера» с максимальной дальностью работы 80…100 км и на высотах до 1 км. Разработчиками являются ХК «Ленинец», НИИ радиоэлектронных систем, АОЗТ «Финн-Трейд»).

В лабороториях для контроля воды предлагается использовать ионометрическую аппаратуру типа «Экотест-200» для определения рН, растворённого кислорода и некоторых газов, в которых также размещаются комплекты для спектрофотометрического анализа «DREL-2010», анализатор жидкости «Флюорат», измеритель токсичности типа «Биотокс».

Для определения загрязнения воды или почвы часто применяют хроматографический метод. Электронный прибор ECOPROBE-5 позволяет определить эпицентр, размер, уровень и вид загрязнения почвы нефтепродуктами.

Для определении массовой концентрации ионов тяжёлых металлов в водных средах, геологических породах, кормах, пищевых продуктах используют метод инверсионной вольтамперометрии с помощью анализаторов АВА-2 или  РРП-105. На базе рентгенофлуоресцентного анализатора «Призма» построен химико-аналитический комплекс «ИНПЛАН-РФ» для контроля тяжёлых металлов в воздухе, воде и почве. Комплекс обеспечивает одновременное определение до 10 элементов в пробе за 90 сек при времени водоподготовки - от 20 до 50 мин.

Комплекс «ИНПЛАН-ИХ» на базе хроматографа «Цвет-Яуза» позволяет определять газы (NO, NO₂, SO₂), кислоты (HCl, HF, H₂SO₄, H₃PO₄) и аммиак в воздухе. Кроме этого он анализирует содержание анионов (нитрата, нитрита, хлорида, фосфида, сульфата, фосфата) в воде и почве, а также катионов (калия, натрия, аммония, кальция, магния, бария) в воде. Время водоподготовки - от 5 до 30 мин, время анализа - от 15 до 25 мин.

Комплекс «ИНПЛАН-ИХ» на базе хроматографа «Кристалл-5000-2» предназначен для контроля в воздухе и в воде органических растворителей: ацетона, этилацетата, бутилацетата, толуола, ксилолов, бензола и других органических веществ. Время водоподготовки составляет до 15 мин, время анализа - до 20 мин.

Зону радиоактивного заражения определяют с помощью сцинциляционного прибора СРП-97, а концентрацию радионуклидов - спектрометром ГГП-301.