Ovzdušie: Metódy odberu vzduchu

7. Metódy odberu vzduchu

Pasívne vzorkovanie je nákladovo najefektívnejší prístup na odhad priestorových monitorovacích systémov, pre zisťovanie ďalších znečisťujúcich látok, pre rýchlu identifikáciu náhlych zmien a výskytu nežiaducich látok v ovzduší a odhad individuálnej expozície. Pasívne vzorkovače však musia byť umiestnené spolu s kalibrovanými systémami odberu vzoriek plynov a častíc v centrálnom monitorovacom mieste, aby sa zabezpečila rovnocennosť a porovnateľnosť. Pasívne vzorkovače sú jednoduché, lacné a nenápadné a nevyžadujú žiadnu silu (Kot-Wasik et al., 2007; Zabiegała et al., 2010).

Pasívne vzorkovače môžu zistiť dlhodobé priemery až veľmi nízke úrovne v závislosti od prostredia. Najčastejšie sa používajú difúzne trubice a pasívne vzorkovače typu badge identifikujú impregnáty vhodné pre niekoľko plynných znečisťujúcich látok a špecifických VOCs. Uvedený je tiež pasívny vzorkovač PM spojený s mikroskopickou analýzou.

Pri aktívnom odoberaní vzoriek poháňa vzduchový pohon (napr. čerpadlo alebo dúchadlo) vzduch cez substrát alebo absorbujúci roztok, pumpuje ho do nádoby alebo nasmeruje do in situ senzora. Musia sa kvantifikovať presné a prenesené prietoky a trvanie odoberania vzoriek (Watson et al., 2013).

Najväčšia rozmanitosť zlúčenín sa získava laboratórnou analýzou obsahu substrátov alebo zásobníkov, ale to je na úkor priemerovania časov a práce pri zmene vzoriek. Niektoré z nich sú kompenzované nepretržitými prístrojmi in situ, ktoré zbierajú a analyzujú vzorku v teréne, ale to má ešte vyššie náklady.

Trend je smerom k mikrosenzorom, ktoré používajú miniatúrne čerpadlá napájané z batérií a môžu byť umiestnené do mikroprostredia alebo prenášané exponovaným subjektom (Marć et al., 2012; Moon et al., 2012; Steinle et al., 2013). Miniatúrne vzorkovače sa bežne používajú pre PM a určité plyny a detekčné limity optických systémov rozptylu / absorpcie svetla a elektrochemických senzorov plynu sa zlepšili.

Odber vzoriek

Odberom sa rozumie činnosť, ktorou sa získava jednotlivá vzorka ovzdušia z jedného odberového miesta.

Krátkodobými odbermi vzoriek ovzdušia sa rozumejú odbery trvajúce najviac 10 minút, najmenej však taký čas, ktorý je predpísaný príslušnou analytickou alebo detekčnou metódou. Dlhodobými odbermi vzoriek ovzdušia sa rozumejú odbery trvajúce 10 minút až 8 hodín. Objemovým prietokom sa rozumie objem vzduchu, ktorý pretečie odberovým zariadením za jednotku času.

Priemernou koncentráciou C_m sa rozumie priemer z nameraných koncentrácií vypočítaný podľa vzorca:

\( C_m=\frac{c_1 \cdot t_1+c_2 \cdot t_2+c_3 \cdot t_3+⋯+c_n \cdot t_n} {t_1+t_2+t_3+⋯t_n} \)

kde c₁ až c_n sú koncentrácie v ovzduší získané jednotlivými odbermi, t₁ až t_n - čas trvania jednotlivých odberov.

Plánom odberov sa rozumie výber odberových miest a predbežné stanovenie trvania jednotlivých odberov a ich časového poradia v závislosti od očakávaných premien uvoľňovania škodlivín do dýchacej zóny pracovníka a očakávaného pohybu pracovníkov na pracovisku. Plán odberov zahrňuje aj výber najvhodnejšej analytickej metódy. Zostavujú ho zodpovední pracovníci tak, aby im umožnil zhodnotiť mieru rizika. Plán odberov sa musí zaevidovať vždy pri zmenách výrobného procesu, pri zmene organizácie práce alebo akomkoľvek ďalšom zásahu do výrobného procesu, ktorý by mohol spôsobiť zmenu rizika.

Mierou rizika sa rozumie výška ohrozenia zdravia chemickou škodlivinou alebo prachom. Závisí najmä od charakteru škodlivého účinku, od koncentrácie škodliviny v ovzduší, od fyzickej náročnosti práce, od času pôsobenia, od spôsobu vstrebávania a od množstva škodliviny vstrebanej pracovníkom pri práci za jednotku času, vyplývajúceho z uvedených faktorov.

Podľa formy výskytu škodliviny a z inštrumentálneho hľadiska rozdeľujeme odbery vzoriek na odbery plynov a pár a na odbery aerosólov a prachu.

Plyny a pary môžeme vzorkovať do sklených nádob a vakov z nepriepustných fólií, do kvapalín a na pevné sorbenty.

Na priamy odber atmosféry so škodlivými plynmi a parami môžeme použiť vyevakuované valce s rôznymi objemami s dvoma dobre tesniacimi kohútmi alebo také, ktoré sú upravené na zatavenie. Valec vyčerpáme vývevou na známy tlak, ktorý meriame ortuťovým manometrom a zatavíme alebo uzavrieme kohút. Pretože valec nemôžeme nikdy vyčerpať úplne, musíme odobrané množstvo vzduchu vypočítať podľa vzorca

\( V_s=V \cdot \frac{P_2-P_1}{P_2} \)

kde V_s je objem odobratého vzduchu, V – objem valca, P₁ – tlak vzduchu vo valci po vyevakuovaní, P₂ – atmosférický tlak.

Niektoré škodliviny z ovzdušia môžeme s výhodou nakoncentrovať v rúrkach naplnených zakotvenou tekutou fázou na pevnom nosiči. Takúto vzorku môžeme po odbere použiť ako predkolónu, z ktorej sa škodlivina uvoľní teplom do kolóny plynového chromatrografu, kde sa po rozdelení stanoví alebo sa uvoľní vhodným rozpúšťadlom. Kvantitatívnosť absorpcie škodliviny do zakotvenej fázy závisí od množstva zakotvenej fázy, od objemového prietoku, od času odberu, od dĺžky naplnenej rúrky, od teploty a od ďalších fyzikálno-chemických vlastností škodliviny.