L2 Chimia Mediului anorganic i analitic

Modaliti de prelevare a probelor de aer n vederea efecturii analizelor chimice. Determinarea CO, CO2 din aer.

1 Programul de prelevare a probelor. Introducere.

Realizarea planului de monitoring a specificat n linii mari care sunt parametrii ce vor fi msurai pentru a satisface obiectivele programului de monitoring. Pentru orice program este folositor s descrie mai nti tipul general de metode necesare i mai apoi s se detalieze metodele specifice. Abordarea general ia n considerare poziia, calendarul, scara spaiotemporal i fezabilitatea. Monitoringul trebuie s se bazeze pe metode recunoscute i validate desemnate cu termenul generic de metode standard. Acestea sunt produse de ctre instituii ca CEN (European Committee for Standardization), ISO (International Organization for Standardization), APHA (American Public Health Association), EPA (Environmental Protection Agency), WMO (World Meteorological Organization) i de ctre organizaiile naionale pentru standarde. Metodele standard pot fi alese, propuse sau specificate pentru utilizare de ctre: autoritile competente procedura uzual; operatorul care, de regul, face propuneri i care are nevoie de acordul autoritilor; experii de regul, este vorba de un consultant independent care rspunde la cerinele

operatorului, cu aprobarea autoritilor. Dup ce au fost stabilite aspectele de baz ale planului de prelevare a probelor urmeaz

aplicarea n practic a proiectului. Mai nti trebuie definite sau specificate "populaiile" care trebuie supuse prelevrii. Dup aceea se iau n consideraie cerinele specifice datelor: parametrii de msurat, scara i frecvena de prelevare, acurateea i precizia necesare i se va hotr care dintre parametri se vor msura n teren i care n laborator. Costurile trebuie planificate pentru a se ncadra n bugetul consimit i inndu-se cont de corelaia evideniat de analiza cost-eficien a programelor de prelevare i de realizare a analizelor.

Pentru msurtorile din teren, pentru prelevarea, conservarea, prelucrarea i depozitarea probelor, se vor stabili protocoale corespunztoare. Cadrul pentru realizarea unui astfel de protocol este artat n Figura 1., iar o serie de ntrebri sunt prezente n Tabelul 1.

Figura 1 Cadrul pentru structura programului de prelevare a probelor

2 Msurtori i observaii n teren

Datele din teren pot fi obinute manual, n mod automat sau prin utilizarea instrumentelor cu ajutorul crora se pot face analize de la distan (remote sensing). Anumii parametri pot fi msurai numai pe teren (ex. debitul, umiditatea, insolaia, temperatura). Pentru ali parametri (ex. oxigenul dizolvat, potenialul redox i eventual pH-ul), msurarea lor pe teren este chiar foarte

L2 Chimia Mediului anorganic i analitic indicat deoarece valoarea parametrului se poate schimba dup prelevarea probei. Ali parametri pot fi msurai i n laborator.

Tabel 1 ntrebri legate de planul de prelevare a probelor 1. Au fost identificai parametrii ce vor fi msurai i cerinele pe care trebuie s le ndeplineasc ? 2. Datele necesare pot fi obinute prin msurtori n teren ? 3. Au fost selectate cele mai adecvate tehnici de msurare, inclusiv procedurile de calibrare ? 4. Cum vor fi nregistrate poziiile staiilor de prelevare ? 5. Ce observaii ajuttoare pot fi utilizate pe teren?

6.

Instrumentele folosite permit prelevarea de probe reprezentative ? a. Se pot produce modificri n componenta supus prelevrii ? b. Proba poate fi deteriorat la contactul cu instrumentele de prelevare ? c. Cum se va face decontaminarea instrumentelor ? d. Ce se ntmpl dac instrumentele vin n contact cu alte elemente ce nu prezint interes ?

7. Cum se va face prelevarea pentru a preveni contaminarea ? 8. Cum se poate preveni contaminarea probelor de ctre containerele de prelevare ? 9. Ce mrime trebuie s aib containerele ? 10. Cum vor fi prezervate probele nainte de prelucrare ? 11. Sunt deja aplicate proceduri ce trebuie urmate ?

12.

Ce programe sunt aplicate pentru identificarea, msurarea i controlul erorilor ? a. Protocoalele de prelevare sunt scrise ? b. Cum a fost pregtit personalul ce execut prelevrile ? c. Au fost testate competenele personalului ? d. Poate fi garantat integritatea probei ? e. n protocoale au fost introduse probe martor (blankuri), duplicate ? f. Cum vor fi rectificate problemele ?

13. Exist resurse suficiente pentru a preveni i rezolva situaiile neprevzute ce se pot produce pe teren i n laborator i care pot influena analizele i deci pot compromite calitatea datelor ? 14. Cum vor fi pstrate datele i cum se va face accesul la ele ?

15.

Au fost luate toate msurile ce se impun pentru protecia sntii i sigurana personalului ? a. Au fost identificate i certificate riscurile posibile ? b. Personalul implicat a fost atenionat asupra posibilelor pericole i s-au elaborat planuri pentru

reducerea riscurilor ? c. Personalul a fost instruit pentru ca prelevarea s se fac corect ? d. Personalul poate fi supravegheat n timpul lucrului ?

Exist senzori ce pot msura simultan mai muli parametri (Figura 2) ce pot fi instalai permanent n teren sau pe diferite platforme, avioane, baloane meteo, satelii, cu ajutorul crora se realizeaz analizele de la distan (Figura 3).

Figura 2 Senzori pentru analiza unor parametri pentru sol, aer, ap.

L2 Chimia Mediului anorganic i analitic

Figura 3 Modaliti de realizare de la distan a diferitelor analize, ce contribuie la creterea scrii spaiale (dup Best, 1996)

Utilizarea lor ne d o imagine instantanee asupra situaiei, iar verificarea rapid a rezultatelor obinute permite realizarea unor schimbri ale programului. Acestea au avantajul de a efectua msurtori aproape continuu sau la intervale prestabilite, permind realizarea unor studii ale tendinelor temporale, eficiente sub raportul costurilor.

3 Prelevarea probelor. Aspecte generale.

Poluanii pot exista sub form gazoas, solid sau lichid i pot s apar n compartimentele ecosferei (atmosfera, litosfera, hidrosfera i biosfera), n oricare din cele trei faze.

Monitoringul trebuie s identifice diferitele tipuri de poluani fie ca forme particulare n unul dintre compartimente (dioxidul de sulf n atmosfer), fie sub mai multe forme n acelai compartiment sau n compartimente diferite (metalele dizolvate sau sub form particulat n ap).

De regul, poluanii i au originea n surse diferite, iar identificarea lor constituie o precondiie la realizarea planului unui program de monitoring. Dup distribuia lor spaial, sursele de poluare pot fi clasificate n: punctuale (sursele industriale, zonele de deversare n cazul produselor lichide, locurile de

depozitare ale deeurilor toxice etc.), difuze (liniare - autostrzile, rutele aeriene, scurgerile din terenurile agricole, poluarea la

distan ca urmare a transportului poluanilor de ctre curenii atmosferici, sau de ctre ape departe de sursa de emisie; sau de suprafa - atunci cnd poluanii provin din marile zone urbane sau de la complexele industriale).

Sursele de poluare mai pot fi clasificate n fixe i mobile (vehiculele motorizate). n cazul poluanilor atmosferici, clasificarea lor se mai poate face dup nlimea la care se produce emisia (la nivelul strzii, la nivelul celor mai nalte cldiri, sau la diferitele nivele ale atmosferei).

Modul de emisie poate fi ncadrat n urmtoarele categorii: a) emisii planificate (permanente) - atunci cnd contaminanii sunt eliminai n mediu cu o

rat cunoscut i strict controlat; b) emisii temporare - se produc fr o planificare prealabil datorit unor deficiene ce pot s

apar pe parcursul unor procese tehnologice sau n managementul msurilor de control; c) emisii accidentale - ca urmare a unor accidente ce implic distrugerea echipamentelor sau

ca urmare a unor greeli de exploatare, situaii n care valorile de emisie ating nivele foarte ridicate (cazul Cernobl).

Clasificarea surselor de poluare permite diferenierea a dou modaliti diferite de abordare a programului de monitoring. Prelevarea probelor se poate realiza la nivelul sursei (efluentului) nainte ca poluantul s fie eliberat i dispersat n mediu, lundu-se n considerare puterea sursei i

L2 Chimia Mediului anorganic i analitic rata emisiei sau fr a se lua n considerare puterea sursei i rata emisiei i la nivelul diferitelor compartimente (atmosfer, hidrosfer, litosfer, biosfer).

Potrivit datelor rapoartelor statistice (forma 1-aer), cantitatea total a poluanilor emii de sursele fixe pe parcursul anului 2004 a constituit 17,369 mii tone, inclusiv: particule solide 3,345 mii tone; dioxid de sulf 2,005 mii tone; oxizi de azot 3,184 mii tone; oxid de carbon 5,389 mii tone; altele 3,446 mii tone.

Datele prezentate nu sunt depline din motivul c nu toi agenii economici au prezentat rapoartele statistice.

Concentratile maxime admisibile ale poluantilor iritanti prezenti in atmosfera au fost stabilite prin STAS 12174/1987, volumul se exprima in mg/m3 si sunt stabilite ca medii pe scurta durata (30 de minute) si durata lunga: zilnice, lunare sau anuale (cele mai frecvente sunt cele zilnice).

3.1 Recoltarea probelor pentru analiza. Metode de recoltare a probelor de gaze In cazul recoltarii probelor de aer sau gaze trebuie avute in vedere urmatoarele considerente:

1. Locul de recoltare trebuie astfel stabilit astfel incat proba sa fie reprezentativa 2. In timpul recoltarii se vor nota conditiile meteorologice (temperatura, presiune, miscarea

aerului, prezenta sau absenta norilor) 3. Durata de recoltare recomandata este de 30 de minute pentru concentratia momentana si 24 de

ore pentru concentratia medie zilnica 4. Volumul de aer recoltat variaza functie de concentratia presupusa si sensibilitatea metodei de

analiza 5. Dupa recoltare dispozitivele se vor transporta in laborator in conditii in care sa nu sufere

modificari pe durata transportului 6. Pentru determinarea pulberilor dispozitivul de recoltare va fi ambalat pe durata transportului

pentru a fi ferit de contaminare (prafuire)

3.1.1 Recoltarea probelor de gaze n flacoane nchise

Recoltarea n flacoane nchise se recomad pentru gazele aflate n concentraie mare, deoarece prin aceast metod nu este posibil o concentrare a poluantului.

Vasele de recoltare sunt confecionate din sticl sau materiale plastice cu o capacitate de 1,5 litri nchise ermetic cu robinete sau dopuri de cauciuc.

Recoltarea se poate realiza prin trei metode: 1. Recoltarea prin golire (flacoanele dup ce au fost splate sunt umplute cu ap distilat i

transportate la locul de recoltare. Aici, prin scurgerea apei, aerul va ptrunde n flacon dup care se va nchide ermetic.

2. Recoltarea prin nlocuirea aerului (flaconul splat i uscat se adapteaz la un sistem de aspiraie i se recolteaz un volum de 10 ori mai mare dect volumul flaconului pentru a ne asigura c ntreaga cantitate de aer din flacon a fost nlocuit cu gazul ce urmeaz a fi analizat)

3. Recoltarea cu ajutorul vidului (cu ajutorul unei pompe de vid prevzute cu manometru se scoate aerul din flacon (de volum V0) pn la atingerea unui vid maxim P0, iar la locul de recoltare se deschide flaconul. Datorit vidului, aerul va ptrunde n interiorul flaconului. Se va nota presiunea aerului la locul recoltarii PR. Pentru calcularea volumului de aer recoltat (V) se va folosi formula:

( )0 0RR

V P PV

P

=

L2 Chimia Mediului anorganic i analitic 3.1.2 Recoltarea prin aspiraie

Se utilizeaz atunci cnd gazul urmrit a fi analizat are o concentraie redus. Are avantajul realizrii recoltrii pe durat de timp ndelungat.

Pentru recoltarea aerului prin aspiraie se utilizeaz un dispozitiv de msurare a volumului de aer i un dispozitiv de reinere a substanelor sau suspensiilor ce urmeaza a fi analizate. Cele mai importante dispozitive de aspiraie sunt trompa de ap i aspiratoarele mecanice.

Pentru msurarea volumului de aer se folosesc reometre, rotametre i gazometre. Dispozitivele de reinere au o varietate constructiv. Construcia lor trebuie s asigure

absorbia complet a substanei analizate din aerul recoltat. Dac se utilizeaz adsorbani solizi dispozitivul trebuie s fie construit astfel nct aerul s

strbat un drum ct mai lung prin stratul adosorbant pentru reinerea complet a substanei urmarite.

Dac se folosesc adsorbani lichizi vasul de adsorbie trebuie s asigure o barbotare lent. Realizarea unor bule cu dimensiuni reduse asigur un contact interfazic maxim i nu permit antrenarea lui.

4 Metoda de prelevare a probelor de aer pentru determinarea

coninutului oxidului de carbon (CO) i dioxidului de carbon (CO2)

Pentru determinarea coninutului de CO (n cazul nclzirii cu sob) i CO2 n ncperile de studii se preleveaz cte 2 probe (un punct n ncpere). Prelevarea probelor de aer la coninutul de CO i CO2 se efectueaz la sfritul orelor. Aprecierea coninutului de CO i CO2 se efectueaz n timpul rece al anului. Aerul este colectat cu ajutorul pipetelor n care se afl soluie de clorur de natriu.

Viteza de aspiraie a aerului este de 0,5 l Lmin timp de 6 minute. n timpul colectrii aerului la coninutul de CO i CO2 pipeta se afl la nlimea de 1m de la duumea i ct mai departe de persoana care colecteaz probele. Aprecierea coninutului de CO i CO2 se efectueaz cu ajutorul gazaanalizatorului .

Coninutul de CO i CO2 se apreciaz de 1-2 ori pe an. Doza unic maxim de CO nu trebuie s depeasc 5,0 mg/m, iar doza medie diurn 3,0

mg/m. Concentraia maximal admisibil (CMA) a CO2 nu trebuie s depeasc 1%.