CC BY
16экология
А.И. Крылов, Л.А. Конопелько, ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» С.Г. Харитонов, ООО «Мониторинг»
новые подходы к химико-аналитическим измерениям загрязнителей воздуха
Для экологического мониторинга приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха в последнее время стали применять системы пассивного пробоотбора, представляющие собой трубки или специальные патроны, которые заполнены различного типа сорбентами и размещаются в металлических ящиках.
[1-3]. Недавно опубликован обзор, в котором обсуждены возможности использования пассивного пробоотбора для мониторинга химических загрязнений атмосферного воздуха [4]. В течение 2005-2006 гг. пути применения пассивного пробоотбора для контроля вредных веществ в атмосферном воздухе исследовались по заказу правительства Санкт-Петербурга. Среди органических веществ, относящихся к приоритетным загрязнителям атмосферного воздуха, можно выделить группу ароматических углеводо-
Отбор проб осуществляется за счет диффузии и последующей сорбции определяемых веществ в пробоотборнике в течение определенного промежутка времени (как правило, нескольких недель), что позволяет получать данные о реальных средних концентрациях токсикантов в атмосферном воздухе. При мониторинге содержания токсикантов в атмосферном воздухе, как правило, измеряют их среднесуточные концентрации согласно нормативам. За исключением выполнения мониторинга в реальном режиме времени, как это происходит на передвижных или стационарных станциях при контроле окислов азота или серы с помощью газоанализаторов, в большинстве случаев проводится дискретный отбор проб с последующим анализом их в лабораторных условиях. Одним из видов контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны и являются так называемые «системы пассивного пробоотбора». В России и за рубежом Рис. 1. Хроматограмма атмосферного воздуха, принят ряд нормативных отобранного по адресу: Санкт-Петербург, документов по исполь- Московский пр., д. 19. Использованы системы зованию этого метода пассивного пробоотбора на БТЭК
родов: бензол, толуол, этилбензол и изомерные ксилолы (БТЭК), в зарубежной литературе - показатель ВТЕХ. Для проведения постоянного мониторинга за содержанием БТЭК в атмосферном воздухе разработаны пассивные пробоотборники и необходимые устройства для их размещения. Определены условия анализа отобранных веществ. Схема метода заключается в следующем: пробоотборник - стеклянная трубка, заполненная сорбентом и заглушенная с одной стороны, помещается в специальный контейнер (как правило, на одной из стационарных станций), через 2 недели пробоотборник заменяется на новый, а отобранная проба транспортируется в лабораторию. В основе инструментального метода - газовая хроматография с пламенно-ионизационным детектированием, с разделением веществ на колонке типа mega-bore, с введением пробы через систему термодесорбции. Типовая хроматограмма пробы атмосферного воздуха приведена на рис. 1.
На основе вышеизложенного разработана и метрологически аттестована методика выполнения измерений БТЭК, которая внедрена в систему мониторинга атмосферных загрязнений г. Санкт-Петербурга.
86 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\
\\ № В \\ август \ 2007
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 8 \\ август \ 2007
Аналогичные подходы были реализованы для определения содержания фенола в атмосферном воздухе. Соответствующая методика также прошла метрологическую аттестацию и используется в си-
схеме мониторинга фе- Рис. 2. Хроматограмма градуировочного нольных загрязнений ат- раств0ра №3: 2,4-ДНФГ - 4,58 мин;
мосферного воздуха. Сле- формальдегид - ДНФГ - 7,67 мин
дует отметить, что, как
можно видеть из хроматограммы, представленной на рис. 1, с применением пассивного пробоотбора возможен анализ достаточно широкого спектра веществ (десятков компонентов), которые методом газовой хроматографии идентифицировать невозможно. В этой связи весьма перспективным может быть применение метода хроматомасс-спектрометрии (ХМС), позволяющего с высокой надежностью проводить идентификацию зарегистрированных компонентов. Дополнительные возможности дает в этом случае также использование изотопно-меченых стандартов, позволяющее существенно улучшить точностные характеристики методик. В отличие от воздуха рабочей зоны, когда состав загрязняющих веществ, как правило, известен и постоянен, состав загрязнителей атмосферного воздуха может существенно меняться, именно поэтому широкое внедрение метода ХМС позволит существенно расширить возможности пассивного пробоотбора в мониторинге атмосферного воздуха. Одновременно была разработана и аттестована методика выполнения измерений массовой концентрации формальдегида в воздухе населенных мест, которая предназначена для получения предварительной информации о содержании формальдегида в воздухе населенных мест. Диапазон измерений массовой концентрации формальдегида - от 0,003 до 3,0 мг/м3 (от 3,0 до 3,0.103 мкг/м3). Указанная методика основана на использовании хемосорб-ции, т.е. на получении производных
альдегидов (гидразонов - формальдегид - ДНФГ) с 2,4-динитрофенил-гидразином (2,4-ДНФГ) в кислой среде в процессе пассивного пробоотбора на концентрирующий патрон (картридж), импрегнированный 2,4-ДНФГ. Последующий анализ полученного производного осуществляется методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), что с учетом специфичности метода и специфики самой реакции карбонильных соединений с 2,4-ДНФГ позволяет говорить о высокой надежности идентификации. Типовая хроматограмма получающихся производных (гидразонов) приведена на рис. 2. Необходимо подчеркнуть, что указанный подход может быть использован
и для определения других карбонильных соединений (ацетальдегида, ацетона, ме-тилэтилкетона ипр.) итакие исследования проводятся в настоящее время. Изучается также возможность внедрения аналогичных систем для определения аммиака, гидрохлорида и других компонентов.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р ИСО 16000-1. Воздух внутри помещений. Ч. 1: Общие аспекты методологии отбора проб.
2. International standart ISO 16017-2 (1-st. ed. 2003-05-15). Indoor, ambient and workplace air-Sampling andanalysis of volatile organic compounds by sorbent tube/ thermal desorbtion/capillary gas chromatography. Part 2: Diffusive sampling.
3. DIN ISO 16000-4:2004. Воздух внутри помещений. Ч. 4: Определение содержания формальдегида. Метод диффузионного отбора проб.
4. Юшкетова Н.А. Метод пассивного отбора проб для мониторинга химического загрязнения атмосферного воздуха: Теоретические основы (обзор). Ч. 1. / Н.А. Юшкетова, В.А. Поддубный // Экологические системы и приборы. 2007. № 2. С. 3-10.
ООО {(Мониторинг» г. Санкт-Петербург
Внедренческое предприятие ФГУП «В НИ ИМ им. Д. И. Менделеева)!
Комплексное лри£ор*ое, методическое н метрологическое
обеспечение аналитических намерений Средетйа грхзлучровки и поверки аналитических измерительных прибора»
• прьмислсш О Г9)01 Ч готе ы* смесей • баллонах пол да*л*кнем
■ Стандартные обратм состою кещвстк
■ Источники мнкропотокок roioi н парок
• Парофалны» источники loittui смесей
• Генераторы покерочнык и калнброкечкых ГОЮКЫХ СМ*С*Й
Генераторы нулеюго foo
л
п
Метрологические услуги
• Готроботпо мотодчк выполнения игмеренич АЛЛ контроля объектоа окружающей сроли, HtTotHi покорен и технической документации
• Го)ро<от)м и «недренн* систем экологического мониторинга
• Выполнение арбитражных оналюо*
■ Подгатокка к аккредитации аналитических, непитательны* н стационарных лабораторий
• ОЙученне и повышение квалификации специалисток
Производство, сервисное обслуживание, диагностика и ремонт аналитических измерительных приборов
• Дн ал чш торы для контроля атмосферного ко1дукаг *04ЛУХ0 рабочей ЮНЫ и ПрОМ*Ы$рОСОк
■ Приборы дм контроля нрымопаснык н горючих ratoi
■ Кншрсаинио ачалчтччеекче приборы качесткенного н количественного химического аналиха
- Приборы для контроля aipeieud и пыли к яа>ду»
• Расиадомеры rata
• Вспомогательны* и проба отборны* устройства
оно "MiHUUdTHHi " |9№И Portw,
I -I I L1 I f Jlilh |l I , li'SI I I Л
Тол.; (81D 319-11-4?
K-iiIjiI: llturtihjKT bHJ.vrtiim.riF lilljictfw wmjhmh rmi n ¡Irtrinji.ru
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ экология \\ 87
