Усовершенствование средств контроля летучих органических соединений в атмосферном воздухе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Володина Яна Александровна

• Володина Яна Александровна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Володина Яна Александровна

Реферат

Synopsis

Введение

ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы контроля летучих органических соединений в атмосферном воздухе

1.1 Мировая практика определения содержания летучих органических соединений в атмосферном воздухе

1.2 Контроль уровня летучих органических соединений в Российской Федерации

1.3 Обзор систем определения летучих органических соединений при проведении государственного экологического мониторинга (на примере системы экологического мониторинга в Санкт-Петербурге)

1.4 Выводы по Главе

ГЛАВА 2. Методологическая основа диссертационного исследования

2.1 Используемое оборудование

2.2 Процедура пробоотбора

2.2.1 Отбор проб атмосферного воздуха

2.2.2 Транспортировка проб атмосферного воздуха

2.2.3 Хранение проб атмосферного воздуха

2.3 Определение количественного содержания летучих органических соединений методом газовой хроматографии

2.4 Математическое моделирование пробоотборного устройства

2.5 Организация экспериментальных исследований

2.5.1 Сравнительный анализ результатов прямых измерений летучих органических соединений в атмосферном воздухе и результатов измерений с предварительным пробоотбором

2.5.2 Определение времени удерживания летучих органических соединений в пробоотборных устройствах с разными техническими характеристиками

2.5.3 Исследование влияния процедуры отбора проб на результат измерения летучих органических соединений в атмосферном воздухе

2.5.4 Определение степени улетучивания толуола из пробоотборного устройства при разных исходных концентрациях

2.5.5 Исследование влияния процедуры хранения на результат измерений летучих органических соединений в пробоотборном устройстве

2.5.6 Исследование влияния процедуры транспортировки на результат измерений летучих органических соединений в атмосферном воздухе

2.5.7 Сравнительный анализ результатов измерения летучих органических соединений в атмосферном воздухе при использовании разных типов пробоотборных устройств

2.5.8 Определение концентраций загрязняющих веществ при использовании пробоотборного устройства и посредством прямых измерений на границе санитарно-защитной зоны на территории Санкт-Петербурга

2.5.9 Исследование процесса регенерации пробоотборных устройств

2.5.10 Определение количества циклов очистки пробоотборного устройства

2.6 Выводы по Главе

ГЛАВА 3. Экспериментально-теоретическое обоснование средств контроля летучих органических соединений в атмосферном воздухе

3.1 Поиск технических решений для оптимизации параметров пробоотборного устройства

3.1.1 Материал и толщина пленки пробоотборного устройства

3.1.2 Объем пробоотборного устройства

3.1.3 Технология двойных швов

3.1.4 Фитинги

3.2 Экспериментальное обоснование параметров пробоотборного устройства для оптимизации процесса хранения проб атмосферного воздуха

3.3 Исследование процесса транспортировки проб

3.3.1 Факторы, влияющие на пробы атмосферного воздуха при транспортировке

3.3.2 Экспериментальные исследования процесса улетучивания летучих

органических соединений при транспортировке

3.4. Экспериментальные исследования по определению концентраций загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны при использовании пробоотборных устройств

3.4.1 Результаты определения концентраций летучих органических соединений на границе санитарно-защитной зоны посредством прямых измерений и с использованием пробоотборных устройств

3.4.2 Результаты определения содержания летучих органических соединений на границе санитарно-защитной зоны предприятия минерально-сырьевого комплекса при использовании различных пробоотборных устройств

3.5 Оценка расширенной неопределенности результатов измерений

3.6 Экономическое обоснование целесообразности изготовления и применения разрабатываемых пробоотборных устройств

3.7 Выводы по главе

ГЛАВА 4. Экспериментально-теоретическое обоснование способов регенерации средств контроля летучих органических соединений

4.1 Поиск технических решений для оптимизации процедуры регенерации пробоотборного устройства

4.2 Обоснование использования газов для регенерации пробоотборных устройств

4.2.1 Теоретическое обоснование использования азота для регенерации пробоотборных устройств

4.2.2 Теоретическое обоснование использования озона для регенерации пробоотборных устройств

4.2.3 Экспериментальное подтверждение эффективности регенерации разработанных пробоотборных устройств азотом и озоном

4.3 Способы регенерации пробоотборных устройств

4.3.1 Регенерация пробоотборных устройств способом сквозной продувки

4.3.2 Регенерация пробоотборных устройств способом многократного заполнения

газом

4.4Критерий оценки качества регенерации пробоотборных устройств

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Перечень пробоотборных пакетов, представленных на

мировом рынке

Приложение Б. Эскиз пробоотборного устройства

Приложение В. Суточный ход концентрации толуола в пробоотборном

устройстве

Приложение Г. Исходные данные при исследовании удерживающей

способности пробоотбрного устройства

Приложение Д. Исходные данные при анализе влияния процесса

транспортировки на результат измерений

Приложение Е. Средние концентрации БТЭК и относительные стандартные неопределенности на этапе хранения проб атмосферного воздуха в

пробоотборном устройстве

Приложение Ж. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Приложение З. Патент на полезную модель

Тексты публикаций

Реферат

Общая характеристика диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усовершенствование средств контроля летучих органических соединений в атмосферном воздухе»

Актуальность темы

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на среду обитания человека, является воздух и его качество. Для оценки качества атмосферного воздуха используются экологические нормативы (предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ, далее - ПДК), установленные для городских и сельских поселений. Для улучшения качества воздуха необходимо обладать информацией о его компонентах - их качественного и количественного содержания в данный момент, а также сведений об изменении их концентраций с течением времени.

Летучие органические соединения (далее - ЛОС) являются одним из компонентов загрязнения атмосферного воздуха. По объемам выбросов ароматические углеводороды - бензол, толуол, этилбензол и ксилолы (сокращенно - БТЭК), выделяют как наиболее опасную для окружающей среды и здоровья населения группу ЛОС. Токсические эффекты БТЭК связаны с их доказанной (бензол) или предполагаемой (другие БТЭК) канцерогенностью, воздействием на деятельность эндокринной и центральной нервной систем. Более того, данные вещества из группы ЛОС могут вступать в реакцию с другими компонентами среды, образуя при этом вторичные загрязнители воздуха, тем самым повышая риски для здоровья населения.

В мировой практике определение количественного содержания ЛОС в атмосферном воздухе происходит методом хроматографии, как правило, газовой, в лабораторных условиях. Существенное влияние на точность такого анализа оказывают методы и средства пробоотбора. Способов предварительного отбора проб множество, в разных странах используются различные методы и устройства. В ходе подготовки литературного обзора было выявлено 7 основных видов пробоотборных устройств, используемых в сети мониторинга Российской Федерации: прямые сорбционные и индикаторные трубки, различные виды

поглотительных сосудов, охлаждаемые ловушки, шприцы, газовые пипетки, вакуумированные канистры. Большинство из них непригодны для отбора, транспортировки и хранения ЛОС низких (фоновых) уровней.

Таким образом, разработка, испытание и внедрение новых средств пробоотбора для контроля ЛОС с целью применения в системе мониторинга атмосферного воздуха, отвечающих требованиям нормативных документов, является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является совершенствование системы контроля летучих органических соединений в атмосферном воздухе посредством повышения точности измерений с расширением границ применимости полученных результатов за счет разработки, испытания и внедрения пробоотборного устройства, являющегося элементом средства пробоотбора и отличающегося от аналогов сочетанием конструктивных характеристик.

Для достижения данной цели в рамках диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать существующие средства контроля ЛОС в атмосферном воздухе.

2. Разработать пробоотборное устройство для контроля ЛОС, обладающее лучшими значениями характеристик по сравнению с аналогами. Разработать программу и провести серию экспериментов. Произвести анализ источников неопределенностей с целью определения метрологических характеристик разработанного устройства. Обосновать экономическую эффективность проекта.

3. Выявить на основе физико-химических свойств газов с учетом конструктивных особенностей разработанного устройства способы и продолжительность регенерации средств пробоотбора для контроля ЛОС для их

многократного использования, а также количественный критерий оценки качества регенерации.

4. Внедрить результаты работы в систему экологического мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга.

Методы исследования

В диссертации применялся системный подход. В ходе теоретических исследований проводился анализ источников по теме работы и обобщение передового опыта, применялся метод математического моделирования посредством программного комплекса ANSYS Fluent. При проведении экспериментальных исследований использовался метод газоадсорбционной хроматографии. Результаты измерений подвергались статистической обработке и анализу.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Отбор репрезентативной пробы атмосферного воздуха, ее транспортировка и сохранение состава пробы в пределах трех суток достигается применением предложенных в работе теоретически и экспериментально обоснованных конструктивных характеристик разработанного пробоотборного устройства, являющегося элементом средства пробоотбора для контроля ЛОС в атмосферном воздухе.

2. Многократное использование разработанного пробоотборного устройства, являющегося элементом средства для контроля ЛОС, достигается за счет его конструктивных особенностей, позволяющих варьировать способы регенерации, и высокой степени очистки азотом и озоном при разных режимах в зависимости от концентраций ЛОС в пробах. Критерий оценки качества регенерации позволяет количественно оценить степень очистки устройства пробоотбора.

Научная новизна диссертации отражена в следующих пунктах:

1. На основе экспериментальных исследований впервые получены зависимости количественного содержания ЛОС от времени их удерживания в пробоотборном устройстве, являющимся элементом средства контроля загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Произведена оценка суммарной стандартной неопределенности процедуры пробоотбора, учитывающая вклад этапов отбора пробы, ее транспортировки и хранения по-отдельности.

2. На основе теоретических исследований с учетом конструктивных особенностей пробоотборного устройства выявлены способы регенерации, позволяющие использовать устройство многократно при различных режимах регенерации в зависимости от концентраций ЛОС в пробах. Получена зависимость продолжительности регенерации пробоотборного устройства от скоростей подачи газа в устройство при его очистке.

3. Сформулирован критерий оценки качества регенерации, равный разнице массовой концентрации, соответствующей нижней границе диапазона измерений определяемого вещества используемой методики измерений, и относительной погрешности измерений, умноженной на массовую концентрацию, позволяющий количественно характеризовать степень очистки пробоотборного устройства.

Научно-техническая задача, решаемая в диссертации, заключается в разработке, испытании и внедрении новых средств пробоотбора для контроля ЛОС с целью применения в системе мониторинга атмосферного воздуха, отвечающих требованиям нормативных документов.

Объектом исследования является средство контроля летучих органических соединений.

Предметом исследования являются летучие органические соединения, а именно: бензол, толуол, этилбензол, изомеры ксилола, в атмосферном воздухе.

Теоретическая значимость результатов диссертационной работы состоит в том, что полученные новые зависимости вносят вклад в развитие аналитического контроля посредством унификации подходов к проведению мониторинга атмосферного воздуха в целях обеспечения достоверности и сопоставимости данных наблюдений.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в повышении точности измерений концентраций ЛОС в атмосферном воздухе и снижении затрат на приобретение и обслуживание аналитического оборудования. Разработанное средство пробоотбора для контроля ЛОС может быть применено в системе мониторинга атмосферного воздуха и при осуществлении производственного экологического контроля на границе санитарно-защитных зон предприятий. Результаты проведенных исследований могут стать основной для разработки и аттестации новой методики контроля ЛОС в атмосферном воздухе, учитывающей метрологические характеристики процедуры пробоотбора.

Достоверность полученных результатов базируется на результатах математического моделирования, большом объеме статистически обработанных экспериментальных данных, подтверждается использованием в ходе исследований апробированных методов, аттестованного и поверенного современного оборудования, а также наличием публикаций в рецензируемых научных изданиях и докладов на конференциях, соответствующих тематике работы.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в систему мониторинга атмосферного воздуха г. Санкт-Петербург.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: IV международная научно-практическая конференция «Промышленная безопасность предприятий минерально-сырьевого комплекса в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 2018); международная научно-практическая конференция «Вопросы современных научных исследований» (г. Омск, 2019); VIII Всероссийский конгресс молодых ученых (г. Санкт-Петербург, 2019); международная научно-практическая конференция «Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте» (г. Кемерово, 2019); 12-й Российско-Германская сырьевая конференция (г. Санкт-Петербург, 2019); международная научно-практическая конференция «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2019» (г. Санкт-Петербург, 2019); международная научно-практическая конференция «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2020» (г. Санкт-Петербург, 2020); III международный форум «Метрологическое обеспечение инновационных технологий - 2021» (г. Санкт-Петербург, 2021).

Личный вклад автора

Включенное участие соискателя на всех этапах подготовки диссертационной работы: анализ источников и проведение моделирования, составление программ научных экспериментов и проведение исследований, обработка и интерпретация полученных данных, подготовка совместно с научным руководителем основных публикаций по выполненной работе, представление результатов исследований на конференциях.

Публикации

Основные результаты по теме диссертации изложены в 15 публикациях. Из них 3 изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 2 опубликованы в изданиях,

индексируемых в базе цитирования Scopus. Также имеется 1 патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 149 наименований, и 8 приложений. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 19 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель, задачи, научная новизна, раскрыты теоретическая и практическая значимости исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены особенности мониторинга ЛОС, в частности БТЭК, в атмосферном воздухе, показаны существующие средства и методы их контроля. Описана мировая практика отбора проб загрязняющих веществ в специализированные пробоотборные устройства (пакеты), а также представлены исследования ведущих специалистов в этой области. Рассмотрены различные типы пробоотборных пакетов, представленных на мировом и российском рынке, проведен сравнительный анализ устройств, выявлены их основные характеристики и недостатки. На примере города Санкт-Петербург показаны принципы функционирования территориальной системы наблюдений за качеством атмосферного воздуха и способы контроля БТЭК, подразумевающие отбор проб на точках измерений, их транспортировку в аналитическую лабораторию и анализ на стационарном хроматографическом оборудовании.

Исходя из результатов проведенного анализа, в конце первой главы были сформулированы цель и задачи научного исследования.

Во второй главе приведена информация об используемых в ходе исследования технических средствах, включающих в себя основное аналитическое и вспомогательное оборудование, расходные материалы,

стандартные образцы. Показаны этапы процедуры пробоотбора -непосредственно отбор проб атмосферного воздуха, транспортировка и хранение.

Описан хроматографический метод, как основной, применяемый при проведении качественных и количественных определений ЛОС (БТЭК) в соответствии с нормативной документацией и национальными стандартами (например, РД 52.04.186-89), а также рекомендациями Всемирной организации здравоохранения. Описан метод моделирования, позволяющий получить расчетные характеристики устройств и процессов, происходящих в них. Приведены методики, в соответствии с которыми проводились измерения, представлен ход экспериментальных исследований.

В третьей главе проведены теоретические исследования с целью выявления характеристик средств пробоотбора для контроля БТЭК (рисунок 1), обеспечивающих отбор репрезентативной пробы воздуха, сохранность при ее транспортировке и хранение в течение 3 суток.

12 3 4

Рисунок 1 - Блок-схема системы контроля БТЭК с применением пробоотборного устройства: 1 - средство контроля БТЭК в атмосферном воздухе, 2 - насос, 3 - пробоотборное устройство, 4 - газовый хроматограф, 5 - кран-дозатор (устройство ввода пробы), 6 - термостат, 7 - хроматографическая колонка, 8 - детектор (ФИД), 9 - электронный усилитель, 10 - регистрирующий прибор

При выборе материала для изготовления пробоотборного устройства основными критериями были: высокая прочность на разрыв и на истирание,

широкий рабочий температурный диапазон, химическая и биологическая нейтральность, отсутствие фоновых концентраций веществ, формо-, влаго- и светоустойчивость, возможность переработки. В результате сравнительного анализа характеристик различных материалов (поливинилфторидные, поливинилиденфторидные, полиэтилентерефталатовые, полиэтиленовые пленки, из нейлона, алюминиевой фольги, фторэтиленпропилена) для целей мониторинга БТЭК подходит полиэтилентерефталат (ПЭТ-Э высшего сорта, соответствует ГОСТ 24234-80). Учитывая, что пробоотборные устройства являются расходным материалом и подлежат утилизации при окончании установленного срока их эксплуатации, немаловажным является возможность его переработки механическим и физико-химическим способами, развиваются методы биологической переработки.

Исходя из критериев доступности, прочности, соотношения "удерживающая способность - вес" и результатов экспериментальных исследований принято решение о выборе толщины пленки в 50 ± 5,0 мкм, что связано с особенностями подключения пробоотборных пакетов к насосу и измерительному прибору посредством фторопластовых газовых магистралей и силиконовых соединений.

Выбор объема устройства основывался на требованиях РД 52.04.186-89 и ГОСТ 17.2.3.01-86, согласно которым отбор разовой репрезентативной пробы необходимо производить в течение 20-30 минут; суточной - непрерывно в течение 24 часов, допускается также отбор пробы дискретно, через равные промежутки времени. В соответствии с ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007 рекомендуемый объем отобранного воздуха для анализа ЛОС составляет от 1 до 10 л. Для отбора проб рекомендованы насосы с номинальным объемным расходом от 5 мл/мин до 5 л/мин согласно ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007 и ГОСТ 17.2.3.01-86. С учетом вышесказанного, предложено разработать пробоотборное устройство объемом 10 литров при условии его заполнения на 80% (в соответствии с технической документацией на аналогичные устройства).

Определение размеров устройства (длина 540 мм, ширина 365 мм) основано на результатах моделирования и обусловлено особенностями аккумуляции

загрязняющих веществ, возможностями изготовления, а также способом подключения к аналитическим приборам, размещаемым в стойках, соответствующих требованиям ГОСТ 28601.1-90.

Применение технологии двойных параллельных швов обусловлено необходимостью сохранения пробы в случае превышения допустимой нагрузки на шов или его деформации в процессе отбора, транспортировки или хранения проб. Ширина шва определяется техническими характеристиками применяемого сварочного аппарата, но минимальное значение должно составлять не менее 3 мм. Расстояние между швами - 10 мм.

Для отбора пробы необходимо оснастить входное отверстие фитингом. Изначально в качестве материала фитинга рассматривались нержавеющая сталь, стекло, никелированная латунь, силикон, полипропилен. Критериями при выборе материала фитинга были: высокая прочность, упругость, наличие антикоррозионных свойств, химическая инертность, широкий рабочий диапазон температур, низкий вес, доступность приобретения, возможность переработки. В результате сравнительного анализа физико-химических свойств материалов выбран полипропилен, плотность которого составляет 0,91 г/см3, что обеспечивает общий низкий вес устройства. Данный материал является стойким к истиранию, химически и термостойким, практически не подвергается коррозионному растрескиванию, обладает низкой газопроницаемостью.

Выбор размеров фитинга, в том числе внешнего диаметра (5 мм) и диаметра внутреннего отверстия (2,5 мм), обусловлен возможностью подключения к фторопластовым трубкам, применяемым при контроле загрязнения атмосферы согласно РД 52.04.186-89. Способ крепления фитинга к устройству -накручиванием; к фторопластовым трубкам или непосредственно штуцеру хроматографа - при помощи силиконовых соединений.

По результатам моделирования процесса регенерации способом сквозной продувки, а также процесса закачки пробы в устройство через один фитинг, показавшего аккумуляцию загрязняющих веществ преимущественно в области вокруг входного отверстия, принято решение об оснащении устройства вторым

противоположно расположенным фитингом для чередования места ввода пробы или одновременном подключении двух газовых магистралей к фитингам.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований получено, что размеры пробоотборного устройства 540х365 мм позволяют закачивать в пакет до 8 литров воздуха. Этого объема достаточно для отбора суточной или разовой пробы, тем самым обеспечивая ее репрезентативность. Конструктивные характеристики, а именно: материал, его толщина, тип фитингов, количество и тип швов, позволяют сохранить пробу, снизив риски ее потери в связи с деформацией устройства в процессе его эксплуатации.

На рисунке 2 представлен эскиз разработанного пробоотборного устройства.

Рисунок 2 - Эскиз разработанного пробоотборного устройства

Исследование факторов, оказывающих влияние на пробу в процессе транспортировки, показало необходимость обеспечения постоянства температуры во избежание ускорения физико-химических реакций между компонентами пробы (зависимость скорости этих реакций от температуры приближенно выражается

правилом Вант-Гоффа). Вместе с тем, вибрация при транспортировке способствует лучшему перемешиванию пробы.

В результате экспериментальных исследований, заключающихся в закачивании государственного стандартного образца многокомпонентной поверочной газовой смеси и последующем измерении концентраций БТЭК методом газоадсорбционной хроматографии, установлено, что время удерживания веществ в устройстве составляет до 3 суток. После указанного временного периода отмечается значительное снижение концентраций компонентов. Установлено, что исходная концентрация вещества влияет на время его удерживания - чем она ниже, тем стабильнее ведет себя компонент в пробоотборном устройстве.

Результаты исследований показали, что потери, обусловленные закачкой образцов, составили в среднем 3,9%, транспортировкой - 4,5%, хранением в течение 3 суток - 10,2%.

Также для установления возможности применения разработанных пробоотборных устройств проведено сравнение различных средств контроля БТЭК в атмосферном воздухе: результаты прямых измерений на местности сопоставлялись с результатами измерений, полученных при использовании сорбционных трубок и двух типов пробоотборных пакетов. В ходе исследования была экспериментально доказана целесообразность применения разработанного устройства.

Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 года N 1847 "Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений" обязательные метрологические требования к измерениям ЛОС в атмосферном воздухе включают в себя предельно допустимую погрешность, составляющую ± (10 ^ 25) % для диапазона измерений от 10- до 2000 мг/м3 и ± (25 ^ 72) % для

10 7

диапазона измерений от 10- до 10- мг/м3. Тем не менее, на данный момент не существует полноценного нормативного регулирования процесса пробоотбора

как отдельной процедуры, а также установленной процедуры оценки его вклада в суммарную неопределенность.

При оценке неопределенности этапа пробоотбора с использованием разработанного устройства применялся эмпирический подход. Суммарная стандартная неопределенность процедуры пробоотбора, учитывающая влияние случайных и известных факторов неопределённости, рассчитывалась по формуле (1):

и0с=Ш^ = ^ (и °от) 2 + (и 0 тр) 2 + (и 0 хр) 2 , (1)

где и I - 1-ый фактор неопределённости;

п - количество факторов неопределённости;

- относительная стандартная неопределенность процедуры отбора пробы в пробоотборное устройство (оценка неопределенности по типу А+В), %;

- относительная стандартная неопределенность процедуры транспортировки пробы (оценка неопределенности по типу А+В), %;

и ° хр - относительная стандартная неопределенность процедуры хранения пробы в пробоотборном устройстве (оценка неопределенности по типу А+В), %.

Расширенная неопределенность этапа пробоотбора для лимитирующего компонента (этилбензола) составила 18,4%. Расширенная неопределенность результата измерений массовой концентрации лимитирующего вещества с учетом процедуры пробоотбора при условии хранения проб в течение в течение трех суток составила 20,8%.

В четвертой главе приводится информация о возможности многократного применения разработанных пробоотборных устройств при условии их качественной регенерации во избежание влияния остаточных фоновых концентраций загрязняющих веществ на конечный результат измерений.

На основе анализа физико-химических свойств выявлены газы, обеспечивающие высокую степень регенерации пробоотборного устройства при

различных режимах регенерации в зависимости от концентраций БТЭК в пробах: применение газообразного азота обусловлено его инертными свойствами, очистка производится путем продувки устройства большими объемами газа; при загрязнении устройства высокими концентрациями (на уровне максимальных разовых ПДК) в качестве газа для регенерации выступает озон, который, благодаря высокому окислительному потенциалу, вступает во взаимодействие с веществами, разрушая последние. Экспериментально доказана возможность применения данных газов для целей регенерации устройства.

Конструктивные особенности разработанного устройства, а именно: количество и расположение фитингов, допускают два способа регенерации -сквозную продувку и многократное заполнение пробоотборного пакета с последующей дегазацией. Выбор способа обуславливается техническим оснащением лаборатории.

При сквозной продувке устройства на вход подключается источник газа для регенерации, на выход - аспиратор. Посредством моделирования получена зависимость продолжительности регенерации пробоотборного устройства от скоростей подачи газа. Установлено, что при скорости продувки 2000 мл/мин время очистки пакета составляет 10 минут (при остаточной концентрации 5%). Результаты моделирования подтверждены экспериментально.

При невозможности проведения сквозной продувки пробоотборный пакет следует очищать в два этапа: закачивание газа для регенерации и последующая дегазация устройства. В ходе экспериментального исследования выявлено, что при работе с высокими концентрациями (на уровне максимальной разовой ПДК и выше) количество циклов очистки должно составлять не менее пяти; при работе с концентрациями на уровне 0,5 ПДК количество циклов можно сократить до трех-четырех.

Для качественной оценки эффективности регенерации сформулирован критерий, в зависимости от значения которого принимается решение о дальнейшей эксплуатации устройств или их утилизации. Критерий рассчитывается отдельно для каждой методики измерений по формуле (2):

К — С min х ' С min, (2)

где С min - массовая концентрация, соответствующая нижней границе диапазона измерений определяемого вещества;

х - относительная погрешность измерений.

При превышении данного значения в пробе нулевого воздуха, закаченной в пакет после его пятикратной очистки, пробоотборное устройство подлежит выводу из оборота.

Импортозамещение - важнейшая стратегия Российской Федерации в настоящее время. В работе экономически обоснована целесообразность изготовления и использования разработанных пробоотборных устройств. Рассчитан интегральный показатель качества, представляющий собой комплексный показатель качества продукции, отражающий соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию или потребление. По результатам исследования получено, что применение разработанных устройств на 25% эффективнее, чем отечественных аналогов, на 35% - иностранных, и на 26% эффективнее, чем оснащение станций мониторинга атмосферного воздуха отечественным аналитическим оборудованием.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Володина Яна Александровна, 2023 год

Библиографический список

1. Кремчеев Э. А„ Алексеев Г. А., Кремчеева Д. А.. Литвинов Б. Я., Сытько И. И. Метрология, стандартизация, сертификация и контроль качества. - Санкт-Петербург: Информрегистр, 2018.

2. Volkodaeva М„ Volodina Ya„ Kuznetsov V. On the selection of the lavsan sample bags regeneration for their repeated use//DanishScientific Journal. 2019.Vl.pp. 65-68.

3. Волкодаева M. В., Володина Я. А, Кузнецов В. А. О развипш методов пробоотбора при мониторинге атмосферного воздуха на границе сашгтарио-защитной зоны предприятий нефтегазового комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019. № 4 (специальный выпуск 7). С. 404-414.

4. Гоголинсюш К. В.. Кремчеев Э. А., Кремчеева Д. А„ Сытько И. II., Ушаков II. Е., Смирнова Е. Е„ Сясько В. А., Виноградова А. А. Новое значение метролопш в инновационных процессах в эпоху четвертой промышленной револющш. //Санкт-Петербург: Санкт-Петербургсюш государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2020. С. 135-136.

Volkodaeva M.

Saint-Petersburg Mining University, Russian Federation

Volodina Ya.

Saint-Petersburg Mining University, Russian Federation

Kuznetsov V.

Saint-Petersburg Mining University, Russian Federation

Abstract

The article contains results of the determination of the volatile organic compounds concentrations (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene isomers) in the lavsan sample bags after their regeneration in various methods by means of gas chromatography. A first cleaning method was a three-time inflating-exsufflating process of the devices with a zero air sampling; the second method consisted of the triple cleaning of sampling packages with high purity nitrogen; the third - by the agency of ozone. Based on the results obtained during this research, it was concluded that using nitrogen and ozone for the cleaning of sample bags made of lavsan film for their subsequent repeated use for the purposes of the ambient air quality monitoring was reasonable and convenient.

Keywords: sample bag; volatile organic compounds; gas Chromatograph; zero air; nitrogen; ozone.

Introduction. As part of the state environmental monitoring of ambient air in the Russian Federation, an assessment of the content of various pollutants, including the concentration of volatile compounds (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene isomers, etc.), takes place. According to the data of the Voeikov Main Geophysical Observatory, measurements of benzene, xylene, toluene, ethylbenzene concentrations are carried out at 72-84 stations in 29-34 cities [1]. Nevertheless, there are several problems, concerning the maintenance and supply of the monitoring network: currently used methods and devices for sampling have a number of disadvantages and analytical equipment is usually out of date. Moreover, the air quality monitoring system and its manual sampling methods fail to meet modem requirements [2].

For the purpose of air sampling, various devices are used: direct sorption and indicator tubes, various types of absorption vessels (for example, Zaitsev and Ricliter vessels, with a porous plate), cooled traps, syringes, gas pipettes and others [3; 4]. Most of these devices have certain disadvantages. For instance, when using sorption tubes, the concentration of substances in the sample decreases as a result of adsorption by the tube material, and subsequent analysis of the sample on a gas chromatograph may cause the appearance of false peaks (as a result of desorption of previously adsorbed substances). The use of syringes and gas pipettes does not comply with the regulatory technical documentation for sampling, which is mainly related to the sampling time, and these devices do not allow storing samples of ambient air. Furthermore, many sampling devices require considerable time for cleaning, as well as the preliminar y preparation of special sorbents and absorption solutions [5]. These drawbacks indicate the need to upgrade the monitoring network, in particular', to apply new methods and devices for air sampling for the subsequent determination of volatile organic compounds.

In St. Petersburg, an automated monitoring system (ASM) operates in accordance with [6], consisting of 25 fixed posts and three mobile laboratories. At the air

monitoring stations, volatile organic compounds (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene isomers) are periodically monitored by sampling ambient air and determining concentrations of pollutants in the laboratory. Air samples are taken into sample packages by means of aspirators in accordance with the Procedure of measurements [7]. Used sample bags are a device for the sampling and storage of gaseous samples with a capacity of 5 liters. Sample bags are made of polymer (lavsan) film and equipped with a fitting for the connecting tube. A distinctive feature of these devices is the ease of transportation, the possibility of averaging the air sample over any period of time and repeated use.

The aim of this research is to establish the optimal method of regeneration (purification) of lavsan sample bags by comparing the results of measurements of concentrations of volatile organic compounds in a sample of zero air after cleaning the bags; in other words - determining the background characteristics of the sample devices. The first method consists of three-time blow-ing-off of sample bags with zero air, the second method is considered to be a triple cleaning of high-purity nitrogen sampling devices, the third method is the ozone cleaning.

Operating equipment. The concentrations of volatile organic compounds were measured with the help of a Syntech Spectras GC955 model 600 gas chromatograph (Netherlands). The supply of zero air was provided by means of the ZAG 7001 zero air generator (Environnement S.A.. France). Nitrogen was produced by a GCHA-15D-K nitrogen generator (OOO "NPP Chimelectronika", Russia), ozone — using a Sonimix 4001 ozone generator (LNI Swissgas, Switzerland).

Sampling was performed using a GSU 4-channel aspirator (Comde-Derenda GmbH, Germany).

Fluoroplastic tubes, silicone compounds and lavsan sample bags (OOO "NPP "Ekan", Russia) were also used.

Research progress. Preliminary samples of ambient air were taken into sample bags using a GSU 4-channel aspirator. Samples were in sample devices (bags) for about a day. The storage time was selected

68

Danish Scientific Journal No 21,2019

It should be noted that the highest concentration after cleaning of sampling devices by all three methods is observed in toluene, which indicates the presence of this substance in a larger amount in the initially injected air sample compared to other pollutants.

Comparing the data in the table with the values obtained when supplying zero air directly to the Chromatograph, we can say that there is a certain "background" of sample bags - the presence of volatile organic compounds in trace concentrations. Such a "background", however, does not interfere with the determination of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers in the analysis of ambient air samples.

Therefore, based on the results of the research, all three considered cleaning methods may be suitable for the regeneration of lavsan sample bags. However, cleaning options for sampling devices from a polymer film using high purity nitrogen or ozone are preferred. Regeneration of bags using any of the indicated methods should be earned out with the help of specialized equipment, and the "inflating-exsufflating" cycle should be carried out three tunes and sequentially.

Conclusion. A modem ah monitoring network in Russia measures concentrations of various pollutants, including volatile organic compounds. However, there is a problem associated with the lack of a sufficient amount of stationary automatic equipment for determining the content of benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes directly at the monitoring stations, hi this connection, it is necessary to take and store air samples, transport them to laboratories. Sampling devices that are widely used at present have certain disadvantages, such as the impossibility of storage and the impossibility of taking samples during a certain time interval, the difficulty of cleaning sampling devices, the need to use special sorbents, etc. These drawbacks greatly complicate the process of obtaining the results of environmental monitoring.

The lavsan sample bags used in the environmental monitoring system of St. Petersburg are a worthy alternative to outdated methods. Their distinctive feature is the ease of use, cleaning, transportation, as well as the possibility of averaging the air sample over any period of time. Repeated use of these devices implies thorough

cleaning. The authors have proposed the use of three different methods for the recovery of sample bags.

Based on the results obtained during this research, it was concluded that it is advisable to use high purity nitrogen and ozone for cleaning sample bags from a lavsan film for their subsequent multiple use during environmental monitoring of atmospheric air.

REFERENCES:

1. Yearbook of the state of atmospheric pollution in cities on the territory of Russia in 2017. St. Petersburg: Federal State Budgetary Institution "GGO" of Roshydromet, 2018.

2. Volkodaeva M.V., Volodina Ya.A. On methods for determining the concentration of formaldehyde in atmospheric air // Ecological systems and devices. №2.2017. pp. 3-9.

3. Yakunina I.V., Popov N.S. Methods and instruments for environmental control. Ecological monitoring: study guide. Tambov: Publishing House of Tambov State Technical University, 2009.

4. Guidelines for the control of air pollution. Guidance document 52.04.186-89. Moscow, 1991.

5. Volkodaeva M.V., Volodina Ya.A. Comparing the results of measurements of concentrations of volatile organic compounds using different sampling methods // Ecological systems and devices. №7. 2017. pp. 3-6.

6. Decree of the Government of St. Petersburg "On the specialized organization that carries out state environmental monitoring on the territory of St. Petersburg" dated March 12, 2007 №246.

7. Methods of measuring the mass concentration of allyl alcohol, amyl alcohol, acetone, benzene, butyl acetate, butyl alcohol, isobutyl acetate, isoamyl alcohol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, n-xylene, m-xylene, o-xylene, methyl ethyl ketone, ethylene oxide, propyl, propyl alcohol, propyl alcohol, propylene alcohol toluene, cyclohexanone, epichlorohydrin, ethyl acetate on FGH and PGH portable gas chroma to graphs. Moscow: Research and Production Enterprise "Ekan", 2013.

EVALUATION OF THE AUTOMATIC POWER CONTROL FFECTIVENESS IN RADIO COMMUNICATION SYSTEMS AD HOC

Uryvsky L.

Institute of Telecommunication Systems National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Moshynska A. Institute of Telecommunication Systems National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Osypckuk S. Institute of Telecommunication Systems National Technical Unh ersity of Ukraine «Igor Sikorsky Kyh1 Polytechnic Institute»

(19)

(51) МПК

GO IN 1/02 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

Г-h-оо о

О)

D

а:

02) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(52) СПК

G01N1/02 (2020.05)

(21)(22) Заявка: 2020109524, 03.03.2020

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 03.03.2020

Дата регистрации: 24.09.2020

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 03.03.2020

(45) Опубликовано: 24.09.2020 Бюл. № 27

Адрес для переписки:

199106, Санкт-Петербург, В О., 21 линия, 2, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет", отдел интеллектуальной собственности и трансфера технологий (Патентно-лицензионный отдел)

(72) Автор(ы):

Володина Яна Александровна (1Ш), Волкодаева Марина Владимировна (1Ш)

(73) Патентообладатель(и): федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (1Ш)

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1Ш 2488802 С2, 27.07.2013. ЬШ 2009130481 А, 20.02.2011.1Ш 2318197 С2, 27.022008. CN 2192887 У, 22.03.1995. Ш 4244224 А, 13.01.1981.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ПРОБ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

(57) Реферат:

Полезная модель относится к области технического обеспечения мониторинга атмосферного воздуха и может быть использована для контроля качества воздушной среды, а также в различных отраслях промышленности при осуществлении отбора проб на границе санитарно-защитной зоны.

Устройство для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха, содержащее корпус прямоугольной формы из лавсановой пленки толщиной не менее 0,05 мм. Размеры корпуса составляют от 350 мм до 360 мм х от 530 мм до 540 мм, по периметру корпуса выполнены два параллельных шва шириной не менее 3 мм каждый и на расстоянии не менее 10 мм друг от

друга и не менее чем в 10 мм от края корпуса, по центральной вертикальной оси не менее чем в 30 мм от внутреннего шва противоположно выполнены два отверстия округлой формы, в которые закреплены штуцеры, па которые установлены съемные заглушки.

Данное устройство может быть использовано для отбора и транспортировки воздушных проб с целью их последующей количественной и качественной оценки при проведении экологического мониторинга атмосферного воздуха, а также производственного экологического контроля на границе санитарно-защитной зоны.

дз с

(О

со оо

® / / @

-vi

Фиг. 1

D

о:

Полезная модель относится к области технического обеспечения мониторинга атмосферного воздуха и может быть использована для контроля качества воздушной среды, а также в различных отраслях промышленности при осуществлении отбора проб на границе санитарно-защитной зоны. 5 Известна емкость полиэтиленовая газовая «ЕПГ» (фирма «Юнитек». http://

www.unitechs.ru/index.php/probootbornye-ustrojstva/mnu-meshok/epg-detail). Предназначена для отбора проб воздуха, а также паровоздушных и газовоздушных смесей с целью их кратковременного хранения и доставки к месту последующего анализа. Емкость заполняется пробой принудительно, с помощью насоса. Емкость оснащена двумя ю штуцерами с зажимами, расположенными в одном углу и присоединенными к ней силиконовыми трубками, а также застежкой - «молнией», благодаря чему появляется возможность отбирать пробы из баллонов и газовых магистралей с избыточным давлением, а также непосредственно из воздуха при атмосферных условиях. Объем -до 10 литров. Размеры - 350 мм х 450 мм. Толщина полиэтиленовой стенки - 0,04 мм. is Недостатком данного устройства является расположение штуцеров (в одном углу емкости), что не позволяет производить полноценную очистку пробоотборного устройства. Также недостатком является материал, из которого изготовлено устройство - полиэтилен обладает худшими характеристиками относительно удержания веществ по сравнению с лавсановой пленкой при отборе и транспортировке (кратковременном 20 хранении) проб летучих органических соединений. На силиконовых трубках могут осаждаться и накапливаться загрязняющие вещества, препятствующие корректному количественному определению концентраций веществ в пробе. Застежка - «молния» не может обеспечить герметичность устройства при транспортировке проб.

Известен тедларовый мешок для отбора проб с комбинированным клапаном 25 (изготавливается фирмой Cole-Parmer, https://www.coleparmer.com/p/tedlar-sampling-bags-with-combination-valve/45621). Подходит для отбора проб летучих органических соединений. Мешок изготовлен из тедларовой пленки толщиной 2 мм со сплошным швом для удержания газов. Возможные размеры: 1, 3, 5 или 10 литров. Используется одинарный фитинг с двумя клапанами, а также прочная конструкция шва для снижения зо вероятности утечки газовой пробы. Есть угловое отверстие с прокладкой, которое позволяет повесить пакет во время транспортировки.

Недостатком данного устройства является наличие одинарного фитинга, что не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб, а также высокую степень очистки устройства при его регенерации. 35 Известен тедларовый пробоотборный пакет (фирма-изготовитель Restek, https:// www.restek.com/catalog/view/3795), который подходят для определения загрязняющих веществ, в том числе летучих органических соединений. Доступен с полипропиленовым или нержавеющим клапаном; размер пакета - от 0.5 литра до 100 литров. Изготовлен из поливинилфторидной (PVF) полимерной смолы, толщина пакета - 0,0508 мм. 40 Недостатком устройства является необходимость использования шприцов Point Style 5, что усложняет процесс отбора проб. Также наличие одного клапана не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб и высокую степень очистки устройства при его регенерации.

Известен фольгированный пробоотборный пакет (фирма-изготовитель Merck KGaA, 45 https://www.sigmaaldrich.com/analytical-chromatography/analytical-products.html?TablePage= 107356448). Подходит для отбора проб низкомолекулярных соединений, таких как угарный газ (СО), углекислый газ (С02) и постоянные газы. Пакет изготовлен из

многослойного пленочного материала, состоит из двух наружных слоев алюминиевой

пленки, обеспечивающих барьер для газов, проникающих через стенки мешка. Химически инертен, защищен от влаги и света. Размер варьируется от 0.5 до 10 литров. Оснащен одним клапаном (Thermogreen), который предотвращает загрязнение образца из перегородки.

5 Недостатком устройства является материал, из которого изготовлен пробоотборный пакет - не пригоден для хранения летучих органических соединений низких концентраций из-за фоновых уровней в пакете. Также наличие одного клапана не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб и высокую степень очистки устройства при его регенерации.

ю Известен пробоотборный пакет ALTEF (фирма-изготовитель Restek, https://

www.restek.com/catalog/view/11096), который подходит для отбора большинства летучих органических соединений. Мешок не производит фоновых уровней диметилацетамида или фенола и обладает низким фоновым уровнем летучих органических соединений и серы. Поливинилиденфторидная пленка, из которой изготовлен пакет, устойчива к 15 истиранию и химическим веществам, включая большинство кислот и органических соединений. Толщина - 0.0762 мм. размер пакета может варьироваться (в зависимости от задач исследования). Оснащен одним фитингом.

Недостатком устройства является материал пробоотборного пакета, который не пригоден для отбора и кратковременного хранения проб кетонов, ацетатов. 20 сероводорода или постоянных газов, а также толуола и изомеров ксилола (то есть веществ, концентрации которых обязательны для определения при проведении мониторинга атмосферного воздуха). Наличие одного фитинга не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб и высокую степень очистки устройства при его регенерации.

Известен тедларовый пробоотборный пакет (фирма-изготовитель SKC. https:// 25 www.skcltd.com/products2/gas-sample-bags/tedlar-sample-bags.html). Подходит для

определения летучих органических соединений, характеризуется достаточно низкими фоновыми значениями. Используется совместно с портативными насосами. Изготовлен из тедларовой пленки, толщина - 2 мм, шов одинарный. Пакет может поставляться в различных размерах. Варианты фитингов: одинарный полипропиленовый или двойной зо из нержавеющей стали.

Недостатком устройства является наличие одинарного полипропиленового фитинга, так как это не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб, а также высокую степень очистки устройства при его регенерации. Недостатком двойного фитинга из нержавеющей стали является расположение - штуцеры находятся в верхней части пакета 35 на небольшом расстоянии друг от друга, что снижает качество регенерации устройства, а также высокий вес пакета. Также простой одинарный шов быстрее деформируется при транспортировке устройства, что приводит к утечке пробы атмосферного воздуха.

Известен пробоотборный пакет ПП-1-5,0 (фирма-изготовитель НПФ «ЭКАН», http: //www.ekan.ru/probootbornyi-paket-pp-l-50), принятый за прототип. Данный пакет 40 прямоугольной формы, изготовлен из материала лавсан, объем - 5 литров, габариты -350 мм х 350 мм, количество штуцеров -1, шов - одинарный (один из швов пакета спаян с изнаночной стороны). Отбор проб осуществляется с использованием компрессора или насоса.

Недостатком данного устройства является небольшая емкость (5 литров), которая 45 недостаточна для отбора репрезентативной пробы воздуха в течение длительного времени (например, для дискретного отбора суточной пробы). Наличие одного фитинга не обеспечивает должную "гибкость" при отборе проб, а также высокую степень очистки устройства при его регенерации. Внутренний шов пакета не позволяет произвести

оценку его целостности перед началом исследований; использование простых одинарных швов может привести к быстрой деформации устройства при транспортировке и, следовательно, утечке пробы.

Техническим результатом является создание устройства для отбора и 5 транспортировки пробы атмосферного воздуха.

Технический результат достигается тем, что размеры корпуса составляют от 350 мм до 360 мм х от 530 мм до 540 мм, по периметру корпуса выполнены два параллельных шва шириной не менее 3 мм каждый и на расстоянии не менее 10 мм друг от друга и не менее чем в 10 мм от края корпуса, по центральной вертикальной оси не менее чем в ю 30 мм от внутреннего шва противоположно выполнены два отверстия округлой формы, в которые закреплены штуцеры, на которые установлены съемные заглушки.

Устройство для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - вид спереди устройства для отбора и транспортировки проб атмосферного 15 воздуха

фиг. 2 - вид углового соединения швов устройства для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха

фиг. 3 - вид сбоку устройства для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха в заполненном пробой воздуха состоянии, где: 20 1 - корпус;

2 - внутренний шов;

3 - внешний шов;

4 - штуцер;

5 - заглушка.

25 Устройство для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха содержит (фиг. 1-3) корпус 1 из лавсановой пленки толщиной не менее 0,05 мм. Корпус 1 выполнен в форме прямоугольника с размерами от 350 мм до 360 мм х от 530 мм до 540 мм (размеры внутренней области, в которую происходит отбор пробы - от 298 мм до 308 мм х от 478 мм до 488 мм). По периметру корпуса и не менее чем в 10 мм от его края зо выполнены внутренний шов 2 и внешний шов 3, методом спаивания. Ширина внутреннего шва 2 и внешнего шва 3 составляет не менее 3 мм, расстояние между внутренним швом 2 и внешним швом 3 составляет не менее 10 мм. Не менее чем в 30 мм от внутреннего шва 2 вдоль центральной вертикальной оси противоположно выполнены два отверстия округлой формы. В которые закреплены полипропиленовые штуцеры 4 с внешним диаметром не менее 25 мм и внутренним диаметром не менее 2 мм. На штуцеры 4 установлены съемные заглушки 5.

Устройство для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха работает следующим образом. У одного из штуцеров 4 удаляется заглушка 5, после чего к нему присоединяется соединительная трубка, идущая к насосу. При включении насоса 40 происходит подача пробы воздуха через штуцер 4 во внутреннюю область устройства, в результате чего происходит расширение корпуса I с максимальным расширением в центральной части. Скорость потока воздуха настраивается на самом насосе, регулируется оператором и может меняться в зависимости от целей исследования. После отбора нужного количества пробы заглушка 5 ставится обратно, препятствуя выходу 45 воздуха из устройства. Далее устройство с отобранной пробой транспортируется оператором до места проведения анализа, обеспечивая кратковременное хранение образца.

Для проведения качественной и количественной оценки отобранной воздушной

10

15

пробы в лабораторных условиях следует удалить заглушку 5, с помощью соединительных трубок присоединить штуцер 4 к анализатору (например, газовому хроматографу) и провести анализ согласно методике выполнения измерений.

Чтобы произвести дегазацию устройства необходимо удалить заглушку 5, подсоединить штуцер 4 к насосу соединительными трубками и включить насос в реверсивном направлении.

Чтобы произвести регенерацию устройства нужно удалить заглушки 5 и подсоединить с помощью соединительной трубки один из штуцеров 4 к источнику азота (генератору азота, баллону и др.), другой штуцер 4 - к насосу, работающему в реверсивном режиме. При подаче азота через штуцер 4 с одной стороны устройства и выкачке через второй штуцер 4 с другой стороны будет происходить продувка устройства и его очистка. После окончания очистки штуцеры 4 закрыть заглушками 5.

Данное устройство может быть использовано для отбора и транспортировки воздушных проб с целью их последующей количественной и качественной оценки при проведении экологического мониторинга атмосферного воздуха, а также производственного экологического контроля на границе санитарно-защитной зоны.

20

25

(57) Формула полезной модели Устройство для отбора и транспортировки проб атмосферного воздуха, содержащее корпус прямоугольной формы из лавсановой пленки толщиной не менее 0,05 мм. отличающееся тем. что размеры корпуса составляют от 350 мм до 360 мм х от 530 мм до 540 мм, по периметру корпуса выполнены два параллельных шва шириной не менее 3 мм каждый и на расстоянии не менее 10 мм друг от друга и не менее чем в 10 мм от края корпуса, по центральной вертикальной оси не менее чем в 30 мм от внутреннего шва противоположно выполнены два отверстия округлой формы, в которые закреплены штуцеры, на которые установлены съемные заглушки.

30

35

40

1 4

/

1

\

Фиг. 2

Фиг. 3