Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников Советский патент 1981 года по МПК G01N5/00 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТ УДАЛЕННЫХ И МЕСТНЫХ Изобретение относится к аналитическо химии, связанной с охраной окружающей среды и может быть использовано для излучения влияния промышленных источников на окружающую среду и изучения дал него переноса загрязняющих веществ, а также выявления, местных источников загрязнения. Известен способ определения загрязнений от промышленных источников. Спосо заключается в отборе проб снежного покрова на разных расстояниях отiисточник и измерении в них содержания микроэлементов и других загрязняющих веществ f Однако этот способ не позволяет различить загрязнения от местных и удаленных источников -и раздельно оценить их вклад в суммарную концентрацию загрязняющего вещества. Наиболее близким по технической сущн сти и достигаемому результату к пред- лагаемому является- способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников. Способ ИСТОЧНИКОВ основан на том, что изотопы с меньшим периодом полураспада выпадают с аэрозолями ближе от места загрязнешю, чем изотопы с большим периодом полураспада, Аэрозо.11и отбирают и анализируют стандартным методом (радиохимия, радиометрия) на сод(ержание короткоживущих и долго живущих изотопов . Однако этот способ не пригоден для раздельного.определения аэрозольных загрязнений нерадиоактивньгми веществами. Целью изобретения является обеспечение раздельного, определения в случае загрязнений нёрадиоактивными веществами. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу раздельного определения аэрозольные загрязнений от удаленйых и местных источников, отбирают пробу снега, отфильтровывают нерастворимые в воде примеси, выпаривают фильтрат и о количестве загрязнений от удаленных и местных источников судят по отношению веса нерастворимых в воде примесей к сухому остатку фильтрата. Для суммарного загрязнения в сумме койпентрации в нерастворимой частях про бы) концентршшя загрязняющих веществ в пробах снега cHHKaet-cfl по экспоненте с удалением от источника. Таким образом имеет место соотнощение (V(x)(Vlo), где . - концентрация элемента вблизи источника загрязнения; q,j, концентрация в пробе, отобранн в данном пункте; ) - расстояние этого пункта от ис точника загрязнения. Показатель экпоненты К. может разли чаться для данных групп элементов в за висимости от их химических и физических свойств. Для тяжелых элементов с малой упругчэстью паров при атмосферных условиях К больше, чем для легких или имеющих высокую упругчэсть паров при нормальных атмосферных условиях. Дпя данной группы элементов и дашюй скоро .сти ветра коэффициент К является посто янным для разных районов. Отношение концентрации загрязняющег вещества в растворимой части пробы сне га р JK концентрации в нерастворимой части увеличивается с удалением, от источника. Если указанное отношение обозначим через р) , то изменение с расстоянием от источника вьфажается фо мулой р(х)(о)е, где РоСЧр/ЧН о -отношение концентраций вблизи источ ника; р) - аналогичное отношение в данном пункте; X - расстояние в км от рассматр ваемого) пункта до источншса Коэффиц11енты К и ot находились из соотношений -S «ot«xEg-e ё с(х) .Коэффициенты. К и об постоянны для данной грутшы элементов при заданной скорости ветра. Например, при средней скоростк ветра 2О км/ч для свинца значение К {3 + О,3), для цинка, меди, никеля, BaHaj uifl и олова К (6 i 0,5)10 .При средней скорости BBSpa 2 км/ч для свинца и указанной выше группы элементов значение К было практически одинаковым -2б+ 8- 10- км . Значения об Двны в примере. Отбор и подготовка проб происходит следующим образом. С целью обеспечения раздельнохчэ определения аэрозольных загрязнений от. удаленных и местных источников, отбирают и анализируют пробы снега на разных расстояниях от источштеа. Отбор проб может производиться стандартными пробоотборниками, применяемыми в процессе снегомерной съемки при определении физических параметров снега или любыми другими средствами, не вносящими изменений в химический состав пробы, в любые сроки после установления устойчивого снежного покрова, не позже, чем за 1-2 нед до начала снеготаяния. Пробы отбирают на ровных горизонтальных йлошадках не ближе, ч&л 50О м от железнодорожных лтшй, автомобильных трасс, О1фаин населенных пунктов. Для снижения случайных колебаний концентраций загрязняющих веществ снега нужно брать снег в трёх точках на расстояниях 1ОО-2ОО м друг от друга, отбирая снег на всю глубину снежного покрова, но так, чтобы не попадали частички почвыПробы снега с трех пунктов пометаают в одно полиэтиленовое ведро, растапливают. Объем полученной воды должен быть не менее 2 л. Если объем снеговой воды оказывается меньще 2 л, то число проб следует увеличить, чтобы довести среднюю пробу до нужного объ&ла. Весь объем снеговой воды фильтруют беззольный фильтр, который высушивают под лампой или в термостате при температуре не выше 1ОО С до постоянного, веса. Фильтрат наливают в полиэтиленовые бутылки и делят на части в зависимости от числа определяемых групп загрязняющих вет1еств. В фильтрат пробы, предназначенной для определения микроэлементов, добавляют концентр.и рованную соляную или азотную квзслоту квалификации ОСЧ (особо чистый в количестве 2 мл на I л снеговой воды. Перед фильтрацией беззольный фильтр должен быть взвешен на аналитических весах. После высушивания фильтр взвешивают вторйчно уже с пробой. Разность между весом фильтра с пробой и его весом перед фильтрацией равна весу сухого нерастворимого остатка пробы. Фильтрат вьшаривают досуха на плитке, не доводя до кипения в кварцевых тиглях объ&лом Ю мл, добавл$ш пробу в постепенно, небольцщми порциями. Перед выпариванием тигель взвешившот на анали ;ических весах. после выпаривания пробы его взвешивают повторно, чтобы определить вес сухого остатка в фильтрате. Затем обе части пробы анализируют стандартными методами, по единой методике. Крицентрашш заатрязняющих в&пеств выражают в весовы частях по отношению к сухому нерастворимому осадку на фильтре ипо-отношению к сухому остатку фильтрата н, кроме того в расчете на объем снеговой воды также в весовых единицах. Например, крнценгра определяемого вещества может быть выражена в мг/кгили в мкг/г или в мг/л для осадка на фильтре и сухого остатка фильтрата. По значениям концентраций загрязняющих веществ (микроэлементов),, изм енным в трех или бопъш&л числе /точек,определяют величины k и средние из нескольких наблюдений. Пример. Выбран район с линейными размерами около 200О км. На окра ине выбранного района находился мощный Источник аэрозолей, носителей микроэле. ментов. В данном случае, при изучении загрязнения района с линейными размерам в тысячи км, в качестве источника принималась группа промышленных предприятий расположенных на одной территории с лиНеШ1ыми раа«ерами в десятки км, или про мышленный город. Для отбора проб исполь зовались 8 метеостанций, на которых ведутся стандартные сетевые снегосъемки. Метеостанции расположены примерно по оси розы aeipoB, со среднемесячной частотой ветра около 40% на уровне 850 мб Каждая проба составлялась из трех, отобранных в начале, середине и конце снегомерного маршрута. Объем объединенной пробы обычно превыш&л 2 л воды, что обеспечивало достаточную репрезентативность измерений. Каждая проба фильтровалась, подвергаясь тем самым делению на условно нерастворимую и условно растворимую части УСЛОВНО нерастворимая часть, остававшаяся на фильтре, состояла в основном из сравнительно грубодисперсных нерастворимьгх частиц с некоторым небольшим, количеством субколлоидных, коллоидных частин. Условно растворимая часть состояла из истинно растворенных, веществ и некоторого количества высокодисперсных, коллоидных -и субколлоидных частиц. Оса-док на фильтре и сухие остатки растворялись в кислотах и анализировались стандартным атомно-абсорбционным методом на содержание тяжелых металлов. Полученные из анализов данные о концентрациях используются для расчетов. Значения К и о рассчитывались по приведйнным выше формулам. Отдельные значения о , вычисленные по данным, получен ным в двух пунктах, лежат в пределах о 4 d и cL - в тех случаях, когда нет достаточно интен сивных местных источников и перенос загрязняющих веществ осуществляется от одного удаленного источника. В таблице приведены средние значения м «/ / - З, где { - число .У1 пунктов наблюдений. Каждое из значений представляет собой среднюю величину, полученную в результате измерений,средних проб для двух данных пунктов -J и j для иет еряемых элементов. Сумма берегся только по положительным значениям О Отрицательные значения могут свидетельствовать о наличии мощных местных источнюсов (перенос в направлеНИИ, обратном рассматриваемому). В таблице приведены значения об и Л пунктов и значения ot. и ,-3, рассчитанные по данным, получетдаым в пунктах 1,2 и пунктах 1,3. Пользуясь формулами для К. и об , можно раздельно вычислить ожидаемые значения концентраций в условно растворимой и условно нерастворимой:частях проб в данном пункте,. Разница между измеренным и вычисленным значением позволяет оценить концентрацию ингредиента, привносимого от неизвестного удаленного исгочника р - %рвь1Ч концентрацию, привносимую местньпл источшпюм НИЭ Н Быч Р наличии местногоисточника увеличивается значеffiie (сухие выпадения) в данном пункте, поэтому значение .)- Р/ЯН У ньшается, снижается и значение Eg-p(x)/|}(q)в формуле, по которой вычисляется об. Поэтому отдельные значения i, j становятся меньше средней величины с(, - д о или. меньше нуля. Из таблицы видно, что в пункте 3 имеется местный источник никеля, в пунктах 2 и 3 - местные истонники меди. Вследствие переноса загрязняющего вещества в дa шыйпункт от удаленного источника увеличивается количество вещества в условно растворимой частя пробы, т.е. увеличивается значение «Vp , а следовательно, и величина Если в да1та:ый пункт переносится загрязняющее вещество от другого источника, кроме рассматриваемого нами, (увеличивается (ур ), то это приводит к увеличению cL в данном пункте. Таким офазом.

если отдельное stianeiffle ot для данного ингредиента выше предела ci Дс. , это означает, что концентрация условно растворимого загрязняющего вещества выше ожидаемой Vвычисленной), т.е. кроме известного источника, от которого осуществляется перенос, появился еще другой неизвестный удаленный источник. В данном случае, из таблицы следует, что такой источник оказывает влияние на концентрацию условно растворимого никеля в пункте 2 и концентрацию условно растворимого цинка в пункте 3.

По известным значениям k и оС- можно оценить расстояние до источника:

Формулы не применимы на расстояниях меньше 50-100 км. Результаты измерений могут также искажаться, если вследствие местных условий например, повыше1ЮЙ кислотной среды) сушественно повышается растворимость загрязняющих веществ местного происхождения в пункте исследования. В этом случае местные загрязнения, при неучете вышеуказанного обстоятельства, могут привести к ошибочному заключению о наличии постороннего уда ленного источника. Поэтому, при обнаружении значений cd оГ +ДсГнужен анализ местных условий.

Таким образом, предложенный способ