Отбор проб воздуха: методы и особенности

Проба воздуха — это определенный объем воздуха, отобранный из атмосферы, рабочей зоны или замкнутого помещения с целью последующего лабораторного анализа на наличие загрязняющих веществ, микроорганизмов и других компонентов.

Отбор проб воздуха для лабораторного исследования должен сохранять все характеристики исследуемой воздушной среды и отражать истинное состояние воздуха в точке отбора.

Что такое отбор проб воздуха?

Отбор проб воздуха — это комплекс методов и технических процедур по извлечению определенного объема воздуха из исследуемой среды с целью последующего лабораторного определения его качественного и количественного состава.

Правильно проведенный отбор проб позволяет получить достоверные данные о содержании загрязняющих веществ в воздухе, включая взвешенные частицы, газообразные примеси, биологические агенты и другие компоненты.

Методика отбора проб воздуха регламентируется рядом нормативных документов, включая ГОСТ 17.2.3.01-86, ГОСТ Р 56929-2016, РД 52.04.186-89 и СанПиН 1.2.3685-21, которые устанавливают требования к методам отбора, оборудованию и процедурам обработки результатов.

Этапы отбора проб воздуха

Способы отбора проб воздуха включают несколько последовательных этапов:

1. Планирование и подготовка: определение цели исследования, выбор точек отбора проб, подготовка оборудования и материалов, калибровка приборов.
2. Непосредственный отбор пробы атмосферного воздуха: установка оборудования, настройка параметров отбора (объем, скорость), фиксация метеорологических условий, документирование процесса.
3. Консервация и транспортировка: герметизация емкостей с пробами, маркировка проб, создание необходимых условий хранения, доставка в лабораторию.
4. Лабораторный анализ: подготовка пробы к исследованию, проведение аналитических процедур, обработка полученных данных.
5. Интерпретация результатов: сравнение с нормативными показателями, оценка полученных данных, формирование выводов и рекомендаций.

Каждый из этих этапов требует соблюдения определенных протоколов и методик, обеспечивающих достоверность конечных результатов исследования.

Кто занимается отбором проб воздуха?

Отбор проб атмосферного воздуха проводят специалисты разных профилей в зависимости от цели исследования. Инженеры-экологи и специалисты по охране окружающей среды проводят мониторинг атмосферного воздуха и оценку экологической обстановки. Сотрудники аккредитованных лабораторий выполняют отбор проб в рамках производственного контроля и экомониторинга.

Санитарные врачи и сотрудники Роспотребнадзора контролируют качество воздуха в жилых и общественных помещениях, на предприятиях пищевой промышленности. Инженеры по охране труда и промышленной безопасности также отвечают за контроль воздуха рабочей зоны на производственных объектах.

Для профессионального выполнения работ по отбору проб воздуха специалисты должны обладать соответствующей квалификацией, подтвержденной документально, и практическими навыками работы с пробоотборным оборудованием.

Образование и обучение специалистов по отбору проб воздуха

Эффективная деятельность в сфере отбора проб воздуха требует фундаментальной образовательной базы. Оптимальной основой считается наличие высшего или среднего профессионального образования по направлениям экологии, химии, биологии или родственным дисциплинам.

Специальности «Экология и природопользование», «Техносферная безопасность», «Химическая технология» формируют ключевые компетенции для глубокого понимания атмосферных процессов и взаимодействий.

Принимая во внимание особенности профессиональной деятельности, связанной с забором воздушных проб, большинство практикующих специалистов дополняют свое образование программами профессиональной переподготовки. В их число входят:

• техники-технологи и техники-химики;
• инженеры-лаборанты, инженеры-технологи и инженеры-химики;
• инженеры по охране окружающей среды (экологи);
• специалисты по охране труда.

Курсы повышения квалификации позволяют специалистам актуализировать знания, освоить новые методики и приборы, а также изучить изменения в нормативных требованиях.

СНТА предлагает специализированные программы, такие как курс «Экологический контроль окружающей среды», который формирует компетенции в области мониторинга состояния воздуха.

Также востребован практический курс «Отбор проб воды, почвы, воздуха», где специалисты осваивают современные методики отбора проб и работу с оборудованием в реальных условиях.

Для расширения профессионального кругозора и углубления знаний в сфере экологической безопасности полезны и другие программы по экологической безопасности, которые дополняют профессиональные компетенции специалистов по отбору проб воздуха.

Методы отбора проб воздуха

Выбор методов отбора проб воздуха зависит от многих факторов:

• цель исследования (экологический мониторинг, гигиеническая оценка, контроль технологических процессов);
• тип определяемых загрязнителей (газы, аэрозоли, взвешенные частицы, микроорганизмы);
• концентрация загрязняющих веществ (следовые количества или высокие концентрации);
• требуемая продолжительность отбора (разовые, среднесуточные или долговременные пробы);
• доступность места отбора и возможность размещения оборудования;
• метеорологические условия в период отбора проб;
• требования к точности и чувствительности измерений.

В зависимости от способа извлечения воздуха из исследуемой среды, методы отбора проб атмосферного воздуха разделяют на две основные группы: активные и пассивные.

Активные методы

Активные методы отбора проб основаны на принудительном прокачивании исследуемого воздуха через пробоотборное устройство с помощью насоса или аспиратора. Эти способы обеспечивают высокую точность определения концентрации загрязняющих веществ благодаря возможности контроля объема отобранного воздуха и скорости его прокачивания.

Аспирационный метод

Аспирационный метод отбора проб воздуха является одним из наиболее распространенных и универсальных способов отбора проб воздуха. Он основан на принудительном пропускании определенного объема воздуха через улавливающую среду при помощи аспираторов или электроаспираторов.

Характеристики аспирационного метода исследования воздуха:

• скорость прокачивания воздуха регулируется в зависимости от определяемого вещества (от 0,1 до 100 л/мин);
• использование различных фильтрующих материалов в зависимости от типа исследуемых загрязнителей;
• высокая точность при определении концентрации веществ.

В качестве улавливающих устройств при аспирационном методе используются фильтры (бумажные, мембранные, стекловолоконные), поглотительные приборы с жидкими и твердыми сорбентами, импакторы для сбора частиц определенного размерного диапазона.

Адсорбционный метод

Адсорбционный метод отбора проб воздуха основан на улавливании определяемых веществ специальными сорбентами при пропускании через них исследуемого воздуха. Этот метод особенно эффективен для отбора проб летучих органических соединений и других газообразных загрязнителей.

Основные характеристики:

• использование сорбционных трубок, заполненных различными адсорбентами (активированный уголь, силикагель, полимерные сорбенты);
• возможность концентрирования микроколичеств веществ из больших объемов воздуха;
• высокая селективность за счет подбора специфических сорбентов;
• простота транспортировки и хранения отобранных проб.

Для проведения анализа адсорбированные вещества десорбируют с помощью растворителей или термической десорбции и анализируют хроматографическими или спектральными методами.

Пассивные методы

Пассивные методы отбора проб основаны на естественных процессах переноса веществ без использования принудительной прокачки воздуха. Эти методы просты в исполнении, не требуют источников питания и могут применяться для долговременного мониторинга.

Седиментационный метод

Седиментационный метод основан на естественном оседании взвешенных частиц под действием гравитации на специально подготовленную поверхность. Этот метод применяется преимущественно для контроля запыленности воздуха и отбора проб аэрозолей.

Характеристики седиментационного метода:

• простота реализации без использования сложного оборудования;
• возможность длительного отбора проб (от нескольких часов до нескольких дней);
• ограниченное применение для крупных частиц (более 10 мкм);
• сложность количественной интерпретации результатов из-за влияния метеоусловий и характеристик помещения.

В качестве устройств для седиментационного отбора проб используются специальные планшеты, чашки Петри с липкой поверхностью или питательной средой (для микробиологических исследований), седиментационные пылеуловители.

Диффузионные трубки (пассивные пробоотборники)

Диффузионные пассивные пробоотборники работают за счет молекулярной диффузии газов через определенную среду к сорбенту. Они представляют собой трубки или бейджи с сорбентом, защищенным мембраной, через которую происходит диффузия газов из окружающей среды.

Характеристики диффузионных пробоотборников:

• компактность и отсутствие необходимости в источниках энергии;
• возможность долговременного отбора проб (от нескольких дней до месяцев);
• простота размещения в различных точках мониторинга;
• усреднение концентрации за весь период экспозиции;
• относительно низкая стоимость оборудования.

Диффузионные трубки широко используются для мониторинга содержания оксидов азота, диоксида серы, озона, формальдегида и других газообразных загрязнителей в атмосферном воздухе и воздухе помещений.

Заключение

Отбор проб воздуха является ключевым этапом в системе контроля и мониторинга состояния воздушной среды. Правильно проведенный отбор проб обеспечивает получение достоверной информации о качестве воздуха и содержании в нем загрязняющих веществ, что необходимо для принятия обоснованных решений по обеспечению экологической безопасности и охране здоровья населения. Эта специальность всегда остаётся востребованной и актуальной.

Список источников

• Перельман М.И., Пунга В.В., Гордина Г.А. Методы отбора проб атмосферного воздуха для определения загрязнения // Гигиена и санитария. – 2005. – № 5. – С. 15-18.
• Китаева Н.Л., Дмитриева Р.И., Попов В.А. Сравнительная характеристика различных методов отбора проб воздуха на содержание вредных веществ // Аналитика и контроль. – 2012. – Т. 16. – № 2. – С. 150-157.
• Егорова Е.В., Зайцев А.Н., Смирнова О.А. Особенности отбора проб воздуха на содержание органических соединений в промышленных зонах // Экология и промышленность России. – 2018. – № 3. – С. 45-49.
• Федорова З.А., Кузнецова Л.М., Петров И.П. Современные методы пробоотбора воздуха в закрытых помещениях // Безопасность труда в промышленности. – 2020. – № 12. – С. 60-65.
• Рыжова О.А., Сидоров В.П., Иванова Н.С. Анализ погрешностей при отборе проб воздуха и методы их минимизации // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2016. – Т. 82. – № 1. – С. 70-75.

Изображение от Freepik