Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 1 Bảo vệ khí quyển - Chương 9

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

86
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổ chức quan trắc ô nhiễm không khí khí quyển 9.1. Quan điểm chung về tổ chức quan trắc Trong điều kiện gia tăng không ngừng những tác động nhân sinh tới môi tr-ờng xung quanh, cần phải có thông tin đa dạng và chi tiết về hiện trạng môi tr-ờng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 1 Bảo vệ khí quyển - Chương 9

kÓ cña chóng v.v... M« t¶ b»ng gi¶i tÝch mét hÖ thèng nh− vËy thùc tÕ kh«ng thÓ ®−îc, tuy nhiªn, c¸ch tiÕp cËn sÏ ®−îc hiÖn thùc hãa nÕu sö dông ph−¬ng ph¸p m« h×nh hãa to¸n häc. §Ó x©y dùng mét m« h×nh t−¬ng tù, ng−êi ta øng dông nguyªn lý m« ®un, trong ®ã mçi m« ®un cã gi¸ trÞ ®éc lËp. Ch−¬ng 9 Trªn quan ®iÓm tæ chøc quan tr¾c liªn tôc vÒ sù lan truyÒn c¸c t¹p chÊt cã h¹i, tøc nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò « nhiÔm Tæ chøc quan tr¾c « nhiÔm kh«ng khÝ khÝ quyÓn nh÷ng khu vùc lín, nªn xem xÐt m« ®un lan truyÒn « nhiÔm. TØ phÇn « nhiÔm ®−îc mang tõ mét phÇn cña khu vùc tíi phÇn kh¸c, ®−îc lÊy trung b×nh trong mét kho¶ng thêi gian, cã thÓ 9.1. Quan ®iÓm chung vÒ tæ chøc quan tr¾c x¸c ®Þnh theo biÓu thøc   Pijlm cil Trong ®iÒu kiÖn gia t¨ng kh«ng ngõng nh÷ng t¸c ®éng Gij = nh©n sinh tíi m«i tr−êng xung quanh, cÇn ph¶i cã th«ng tin ®a l m , (9.1)  Pijlm c il +   Pxjlm c xl +  c jl d¹ng vμ chi tiÕt vÒ hiÖn tr¹ng m«i tr−êng. Th«ng tin nh− vËy i l m l m l cho phÐp kh«ng nh÷ng ®¸nh gi¸ t×nh h×nh hiÖn t¹i, mμ cßn cung trong ®ã Pijlm − x¸c suÊt vËn chuyÓn « nhiÔm tõ m«i tr−êng l ë cÊp dù b¸o tr¹ng th¸i t−¬ng lai cña m«i tr−êng vμ cuèi cïng x¸c phÇn i cña khu vùc vμo m«i tr−êng m ë phÇn j cña khu vùc ®Þnh chiÕn l−îc kiÓm so¸t trong lÜnh vùc b¶o tån tù nhiªn. (trong kho¶ng thêi gian lÊy trung b×nh ®· chÊp nhËn); Pxjlm − V× c¸c hîp phÇn cña m«i tr−êng − khÝ quyÓn, thñy quyÓn, th¹ch quyÓn, sinh quyÓn − liªn hÖ mËt thiÕt víi nhau, râ rμng còng nh− vËy, nh−ng tõ bªn ngoμi khu vùc; cil − møc « nhiÔm r»ng th«ng tin còng cÇn ph¶i mang tÝnh tæng hîp. Ngoμi ra, trung b×nh trong m«i tr−êng l ë phÇn i cña khu vùc; c xl − møc còng cÇn tÝnh ®Õn nh÷ng kh¸c biÖt hiÖn tån t¹i vÒ møc ®é t¸c « nhiÔm trung b×nh trong m«i tr−êng l trªn ranh giíi cña khu ®éng. Nh− vËy, trong khi tæ chøc quan tr¾c, nªn thùc thi c¸ch vùc h×nh thμnh do nh÷ng l−îng ®i tíi tõ bªn ngoμi khu vùc. tiÕp cËn hÖ thèng mμ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y gäi lμ “ph©n NÕu tÝnh vËn chuyÓn thùc hiÖn chØ ®èi víi mét m«i tr−êng, tÝch toμn diÖn m«i tr−êng tù nhiªn”. ch¼ng h¹n ®èi víi khÝ quyÓn, th× biÓu thøc (9.1) sÏ ®¬n gi¶n hãa Víi c¸ch tiÕp cËn hÖ thèng, hoμn toμn cho phÐp gi¶ ®Þnh vÒ rÊt nhiÒu vμ cã d¹ng nh− sau: tÝnh tùa ®ång nhÊt cña c¸c d¹ng « nhiÔm trong ph¹m vi nh÷ng Pij c il vïng kinh tÕ − l·nh thæ kh¸c nhau. Gij = . (9.2)  Pij cil + Pxj c xl + c jl C¸c vïng nh− vËy lμ nh÷ng hÖ thèng phøc t¹p, ®−îc ®Æc i tr−ng bëi mét sè lín c¸c tham sè biÕn thiªn, c¸c ®¹i l−îng liªn Qu¸ tr×nh lan truyÒn c¸c t¹p chÊt tõ nh÷ng nguån tøc thêi hÖ thuËn vμ nghÞch víi nhau, sù biÕn ®éng theo thêi gian ®¸ng vμ liªn tôc víi ®é cao kh¸c nhau tíi nh÷ng kho¶ng c¸ch nhá vμ 197 198
− §Æc tr−ng cña c¸c chÊt « nhiÔm (®éc tÝnh, kh¶ n¨ng tham lín víi c¸c tèc ®é r¬i l¾ng kh¸c nhau, cã thÓ viÕt b»ng quan hÖ gia vμo nh÷ng ph¶n øng hãa häc víi c¸c chÊt kh¸c, kh¶ n¨ng r¬i t k +1 − t k −  Pij qi (t k ) e τ + Q j (t k ) (t k +1 − t k ) = q i (t k +1 ) , (9.3) l¾ng xuèng mÆt ®Öm v.v...); i − C¸c d÷ liÖu khÝ t−îng thñy v¨n; trong ®ã q i (t k ) − nång ®é « nhiÔm tÝch ph©n trªn vïng i (lÊy − C¸c kÕt qu¶ quan tr¾c trong qu¸ khø vÒ « nhiÔm khÝ ∞ tÝch ph©n theo ®é cao); q i (t k ) =  c i (t k , h) d h , ( ci − nång ®é thÓ quyÓn (chñ yÕu nh÷ng nghiªn cøu kh¶o s¸t); − C¸c d÷ liÖu vÒ møc « nhiÔm m«i tr−êng tù nhiªn ë nh÷ng 0 tÝch, h − ®é cao); t k , t k +1 − c¸c thêi ®iÓm; τ − thêi gian tån t¹i n−íc kh¸c; cña chÊt trong khÝ quyÓn (thêi gian sèng); Q j (t k ) − c−êng ®é cña − C¸c dÉn liÖu vÒ vËn chuyÓn c¸c t¹p chÊt ®i xa (vËn c¸c nguån « nhiÔm trong vïng j t¹i thêi ®iÓm t k . chuyÓn xuyªn biªn giíi). M¹ng l−íi quan tr¾c thμnh lËp ë Liªn X« lμ mét bé phËn VÒ phÇn m×nh, nång ®é cña c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ cÊu thμnh cña HÖ thèng Toμn cÇu Theo dâi M«i tr−êng (GSME) quyÓn biÕn thiªn trong kh«ng gian vμ thêi gian I il ( R, t ) lμ hμm thùc hiÖn trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y trong khu«n khæ c¸c cña c¸c nguån Qi ( R, t ) vμ phô thuéc vμo c¸c ®Æc tr−ng khÝ t−îng ch−¬ng tr×nh cña UNEP. thñy v¨n cña m«i tr−êng Ch−¬ng tr×nh GSME dù ®Þnh c«ng viÖc trong mét sè h−íng, I il ( R, t ) = f (Qi , V R , K R , v g , . . .) , (9.4) tuy nhiªn, nhiÖm vô quan träng nhÊt trong khu«n khæ ch−¬ng trong ®ã V R , K R , v g − tuÇn tù lμ tèc ®é giã, hÖ sè khuÕch t¸n rèi, tr×nh nμy lμ theo dâi sù vËn chuyÓn quy m« lín vμ sù r¬i l¾ng c¸c chÊt « nhiÔm (kiÓm so¸t « nhiÔm). tèc ®é r¬i l¾ng träng lùc. §Õn l−ît m×nh, nh÷ng môc tiªu cuèi cïng cña viÖc theo dâi §−¬ng nhiªn cã mèi phô thuéc « nhiÔm toμn cÇu vμ khu vùc trong hÖ thèng GSME lμ: Qi ( R, t ) =  q ij ( R, t ) , (9.5) − X¸c ®Þnh nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm −u tiªn trong m«i j tr−êng, sù ph©n bè cña chóng trong kh«ng gian vμ biÕn ®æi theo trong ®ã q ij − l−îng chÊt i ph¸t th¶i ra bëi c¸c nguån riªng rÏ thêi gian; j (c¸c gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng I i ( R) ®−îc quyÕt ®Þnh chñ yÕu c¶ − §¸nh gi¸ ®é lín vμ tèc ®é c¸c dßng chÊt « nhiÔm vμ c¸c bëi vÞ trÝ cña c¸c nguån trong kh«ng gian). s¶n phÈm chuyÓn hãa cã h¹i cña chóng; Nh− vËy, nh÷ng quan hÖ (9.1)−(9.5) cho phÐp ta x¸c ®Þnh − §¶m b¶o c¸c ph−¬ng ph¸p thèng nhÊt thu mÉu vμ ph©n danh s¸ch nh÷ng nh©n tè −u tiªn cÇn tÝnh ®Õn khi tæ chøc tÝch ®Ó cã ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ so s¸nh ®−îc gi÷a c¸c n−íc vμ m¹ng l−íi quan tr¾c. C¸c nh©n tè chÝnh trong sè ®ã lμ: trao ®æi kinh nghiÖm vÒ tæ chøc c¸c hÖ thèng theo dâi; − DÉn liÖu vÒ c¸c nguån « nhiÔm khÝ quyÓn hiÖn t¹i vμ − §¶m b¶o th«ng tin ë quy m« toμn cÇu cÇn thiÕt ®Ó ®−a ra t−¬ng lai (cã tÝnh ®Õn sù ph¸t triÓn cña c¸c vïng kinh tÕ); 199 200
quyÕt ®Þnh vÒ qu¶n lý c¸c biÖn ph¸p ®Êu tranh víi « nhiÔm. nh÷ng nguån ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm vμo khÝ quyÓn. Nh− vËy, tæ chøc hÖ thèng quan tr¾c cã c¨n cø khoa häc HiÖn nay, c¸c chøc n¨ng kiÓm so¸t vÒ b¶o vÖ kh«ng khÝ khÝ ph¶i dùa trªn sù ph©n tÝch toμn diÖn m«i tr−êng thiªn nhiªn. quyÓn ®· chuyÓn sang ñy ban Nhμ n−íc vÒ Thiªn nhiªn Liªn Cßn d÷ liÖu cña hÖ thèng ®ã − c¬ së th«ng tin ®Ó gi¶i quyÕt c¸c X« (n¨m 1991 ñy ban Nhμ n−íc vÒ Thiªn nhiªn Liªn X« ®· nhiÖm vô ®iÒu tiÕt chÊt l−îng m«i tr−êng. chuyÓn ®æi thμnh Bé B¶o tån M«i tr−êng), cßn m¹ng l−íi quan H−íng quan träng nhÊt trong c«ng cuéc ®Êu tranh víi « tr¾c ho¹t ®éng trong hÖ thèng ñy ban Nhμ n−íc vÒ KhÝ t−îng nhiÔm kh«ng khÝ khÝ quyÓn lμ hÖ thèng kiÓm so¸t nh÷ng ph¸t Thñy v¨n Liªn X« thuéc hÖ thèng theo dâi, tøc lμ mét hÖ thèng th¶i c«ng nghiÖp vμo khÝ quyÓn. HÖ thèng nμy cÇn thiÕt ®Ó nhËn th«ng tin thô ®éng. th«ng tin kh¸ch quan vÒ nh÷ng vô ph¸t th¶i t¹p chÊt h¹i vμo Trong kÕ ho¹ch ph¸t triÓn hÖ thèng nμy, cã dù ®Þnh tiÕp tôc khÝ quyÓn bëi nh÷ng nguån c«ng nghiÖp. §Ó gi¶i quyÕt nhiÖm më réng sè l−îng c¸c tr¹m cè ®Þnh. ThÝ dô, ®Õn n¨m 1995 dù vô nμy, ®· thμnh lËp Ban Thanh tra Nhμ n−íc vÒ B¶o vÖ Kh«ng ®Þnh t¨ng thªm 100−150 tr¹m cè ®Þnh so víi n¨m 1985, ®iÒu khÝ KhÝ quyÓn ®¶m b¶o kiÓm so¸t vÒ sù tu©n thñ nh÷ng tiªu nμy t−¬ng øng víi viÖc lËp ra c«ng vô quan tr¾c ë kho¶ng 20−30 chuÈn quèc gia vÒ ph¸t th¶i cho phÐp tíi h¹n vμ nh÷ng biÖn ®iÓm d©n c− cña l·nh thæ Liªn X«. Trong ®ã sù ph¸t triÓn h¬n ph¸p gi¶m thiÓu l−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt h¹i vμo khÝ quyÓn. n÷a c«ng t¸c quan tr¾c sÏ ®−îc ®¶m b¶o b»ng viÖc hoμn thiÖn c¬ Thanh tra Nhμ n−íc vÒ B¶o vÖ Kh«ng khÝ KhÝ quyÓn thùc cÊu tæ chøc cña c¸c chi nh¸nh m¹ng l−íi, ®Çu t− nh÷ng hÖ hiÖn kiÓm so¸t: thèng quan tr¾c tù ®éng hãa, t¨ng thªm khèi l−îng quan tr¾c vÒ − Sù tu©n thñ cña c¸c xÝ nghiÖp, c¬ quan vμ tæ chøc, nh÷ng « nhiÔm m«i tr−êng tù nhiªn, tr−íc hÕt ë nh÷ng vïng ph©n bè nhμ m¸y ®iÖn nguyªn tö, thùc hiÖn ®Çy ®ñ c¸c ch−¬ng tr×nh ng−êi h÷u tr¸ch vμ c«ng d©n ®èi víi nh÷ng s¾c lÖnh vμ chØ thÞ quan tr¾c v.v... còng nh− nh÷ng quy t¾c luËt ®Þnh kh¸c vÒ b¶o vÖ kh«ng khÝ khÝ quyÓn; §ång thêi, ph¶i nhÊn m¹nh sù cÇn thiÕt xem xÐt l¹i mét − Sù thùc hiÖn nh÷ng kÕ ho¹ch vμ nhiÖm vô vÒ b¶o vÖ c¸ch nghiªm tóc nhiÒu quan niÖm truyÒn thèng vÒ sù ph¸t triÓn m¹ng l−íi quan tr¾c. Ch¼ng h¹n, trong ®iÒu kiÖn nh÷ng khã kh«ng khÝ khÝ quyÓn; kh¨n kinh tÕ nghiªm träng cña ®Êt n−íc, th× xu h−íng quyÕt − Sù tu©n thñ nh÷ng tiªu chuÈn ph¸t th¶i cho phÐp tíi h¹n ®o¸n vÒ t¨ng sè l−îng cña m¹ng l−íi quan tr¾c ®ang g©y nªn c¸c chÊt « nhiÔm vμ nh÷ng ph¸t th¶i tháa thuËn t¹m thêi vμo nh÷ng nghi ngê nhÊt ®Þnh. Cã lÏ, trong tõng tr−êng hîp cô thÓ khÝ quyÓn; cÇn quyÕt ®Þnh xem tr−íc hÕt ph¶i sö dông nh÷ng kinh phÝ hiÖn − Sù tu©n thñ nh÷ng yªu cÇu vÒ b¶o vÖ kh«ng khÝ khÝ cã vμo ph¸t triÓn m¹ng l−íi hay vμo nh÷ng biÖn ph¸p b¶o vÖ quyÓn khái « nhiÔm trong khi di chuyÓn, thiÕt kÕ, x©y dùng vμ (x©y dùng vμ hiÖn ®¹i hãa nh÷ng hÖ thèng lμm s¹ch, chuyÓn ®æi ®−a vμo khai th¸c nh÷ng xÝ nghiÖp míi hoÆc t¸i thiÕt kÕ; ngμnh vËn t¶i sang nhiªn liÖu khÝ v.v...). − Sù thùc hiÖn nh÷ng nhiÖm vô kÕ ho¹ch vÒ x©y dùng vμ Cã thÓ gäi mét chiÕn l−îc nh− vËy trong gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®−a vμo khai th¸c nh÷ng c«ng tr×nh, trang thiÕt bÞ ®Ó lμm s¹ch 201 202
c¶i thiÖn chÊt l−îng kh«ng khÝ khÝ quyÓn lμ chiÕn l−îc −u tiªn qu¸t th«ng tin vÒ « nhiÔm. tèi −u, trong ®ã c¸c nhiÖm vô ®−îc gi¶i quyÕt theo mét lé tr×nh §Ó kiÓm so¸t chÊt l−îng kh«ng khÝ ë nh÷ng ®iÓm d©n c−, −u tiªn xuÊt ph¸t tõ nh÷ng kh¶ n¨ng kinh tÕ hiÖn thùc. chóng ta ®ang thiÕt lËp ba lo¹i tr¹m quan tr¾c: tr¹m cè ®Þnh, tr¹m ®Þnh tuyÕn vμ tr¹m di ®éng. Tr¹m cè ®Þnh cã chøc n¨ng ®¶m b¶o th−êng xuyªn thu mÉu 9.2. Quan tr¾c vÒ chÊt l−îng kh«ng khÝ khÝ quyÓn ë c¸c ®iÓm kh«ng khÝ ®Ó sau ®ã ph©n tÝch phßng thÝ nghiÖm, còng nh− liªn d©n c− vμ sù « nhiÔm nÒn tôc ghi hμm l−îng c¸c chÊt « nhiÔm b»ng c¸c m¸y ph©n tÝch khÝ tù ®éng. HiÖn nay, m¹ng l−íi tr¹m cè ®Þnh ®−îc cung cÊp nh÷ng N¨m 1980 ®· th«ng qua bé luËt Liªn X« “VÒ b¶o vÖ kh«ng tr¹m ®o “Пост−2” (tr−íc ®©y lμ “Пост−1”), ®−îc trang bÞ c¸c m¸y khÝ khÝ quyÓn”. Theo luËt nμy, nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· më réng ph©n tÝch khÝ lo¹i ГМК−3 vμ ГМК−1 (nh÷ng ®Æc tr−ng c¬ b¶n vÒ ®¸ng kÓ nh÷ng chøc n¨ng cña c¸c c«ng vô thùc hiÖn quan tr¾c c¸c dông cô nμy ®−îc tr×nh bμy trong môc 9.4). §Ó t×m hiÓu vμ kiÓm so¸t vÒ t×nh tr¹ng « nhiÔm khÝ quyÓn. ë ®©y, trong khi nh÷ng biÕn ®éng dμi h¹n vÒ hμm l−îng c¸c chÊt « nhiÔm c¬ b¶n gi¶i quyÕt vÊn ®Ò « nhiÔm khÝ quyÓn, bªn c¹nh nh÷ng ph−¬ng vμ phæ biÕn nhÊt, trong sè nh÷ng tr¹m cè ®Þnh cã c¸c tr¹m ph¸p tÝnh to¸n, th× vai trß cña d÷ liÖu thùc nghiÖm (kÕt qu¶ träng ®iÓm. C¸c tr¹m cè ®Þnh ®−îc bè trÝ phï hîp víi tháa quan tr¾c th−êng xuyªn vÒ nång ®é c¸c t¹p chÊt cã h¹i) trë nªn thuËn cña c¸c c¬ quan ®Þa ph−¬ng cña ñy ban Nhμ n−íc vÒ KhÝ cùc kú to lín. t−îng Thñy v¨n Liªn X« vμ Vô VÖ sinh − DÞch tÔ häc. Sù di dêi Th«ng tin hÖ thèng vÒ hμm l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong c¸c tr¹m träng ®iÓm chØ ®−îc phÐp theo quyÕt ®Þnh cña ñy ban bÇu kh«ng khÝ ®−îc thu nhËn nhê m¹ng l−íi quan tr¾c. HiÖn Nhμ n−íc vÒ KhÝ t−îng Thñy v¨n Liªn X«. nay, m¹ng l−íi quan tr¾c nμy bao phñ trªn 450 thμnh phè cña Tr¹m ®Þnh tuyÕn cã chøc n¨ng th−êng xuyªn thu thËp mÉu Liªn X« (bao gåm c¶ nh÷ng ®Þa ®iÓm d©n c− ë ®ã quyÒn kiÓm kh«ng khÝ t¹i nh÷ng ®Þa ®iÓm cè ®Þnh b»ng c¸c xe tr¹m trang bÞ so¸t kh«ng chØ thuéc c¸c vô cña ñy ban Nhμ n−íc vÒ KhÝ t−îng cho môc ®Ých ®ã. Thñy v¨n Liªn X«, mμ c¶ c¸c bé ngμnh kh¸c). Nh− vËy, so víi Tr¹m di ®éng cã chøc n¨ng thu thËp mÉu t¹i nh÷ng n¬i cã n¨m 1966, sè thμnh phè vμ ®iÓm d©n c− cã tiÕn hμnh quan tr¾c dÊu hiÖu khãi hoÆc vÕt khÝ cña nguån t¹p chÊt nh»m môc ®Ých th−êng xuyªn ®· t¨ng lªn kho¶ng 10 lÇn. Tr¸ch nhiÖm vÒ tæ x¸c ®Þnh vïng t¸c ®éng cña nã. chøc phôc vô quan tr¾c ®−îc giao cho ñy ban Nhμ n−íc vÒ KhÝ t−îng Thñy v¨n Liªn X«. Kh«ng phô thuéc vμo lo¹i tr¹m, mçi tr¹m ®−îc bè trÝ cã tÝnh ®Õn nh÷ng ®ßi hái nhÊt ®Þnh: khu«n viªn tho¸ng, m¸i che Nh÷ng nghiªn cøu lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm vÒ lan truyÒn kh«ng ph¸t bôi, xa c¸c tßa nhμ vμ c«ng tr×nh x©y dùng cã kh¶ t¹p chÊt trong khÝ quyÓn thùc hiÖn ë Tæng ®μi VËt lý §Þa cÇu n¨ng lμm sai lÖch kÕt qu¶ quan tr¾c v.v... mang tªn A. I. Voeikov ®· cho phÐp x©y dùng nh÷ng nguyªn lý c¬ b¶n tæ chøc m¹ng l−íi quan tr¾c, thùc hiÖn ph©n tÝch phßng ViÖc ®Þnh vÞ c¸c tr¹m cè ®Þnh vμ tr¹m ®Þnh tuyÕn phô thuéc thÝ nghiÖm (hãa häc) c¸c mÉu kh«ng khÝ, thu thËp, xö lý vμ kh¸i nhiÒu vμo kÕt qu¶ kh¶o s¸t tæng hîp ban ®Çu vÒ t×nh tr¹ng « 203 204
nhiÔm m«i tr−êng kh«ng khÝ thμnh phè bëi ph¸t th¶i c«ng nghiÖp, ph¸t th¶i vËn t¶i « t«, c¸c nguån sinh ho¹t vμ c¸c nguån kh¸c. Trong thêi kú kh¶o s¸t nh− vËy, ng−êi ta nghiªn cøu nh÷ng ®Æc ®iÓm vÞ trÝ ®Þa lý tù nhiªn cña côm d©n c−, chÕ ®é khÝ t−îng, ph©n bè c¸c nguån « nhiÔm, x¸c lËp danh môc nh÷ng chÊt « nhiÔm chñ yÕu v.v... KÕt hîp c¸c d÷ liÖu kh¶o s¸t tæng hîp víi nh÷ng kÕt qu¶ nhËn ®−îc b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n, cã thÓ thμnh lËp mét m¹ng l−íi ®ñ hiÖu qu¶ cho phÐp nhËn ®−îc bøc tranh ®óng vÒ thùc tr¹ng « nhiÔm bÇu kh«ng khÝ. Nh÷ng kÕt qu¶ quan tr¾c tr¹m di ®éng ®−îc thùc hiÖn trªn nh÷ng kho¶ng c¸ch kh¸c nhau gÇn nh÷ng dÊu hiÖu cña c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp lμ sù bæ sung quan träng vμo th«ng tin cña c¸c tr¹m cè ®Þnh vμ tr¹m tuyÕn. Sè l−îng tèi thiÓu c¸c tr¹m cè ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh tïy thuéc vμo d©n sè. ThÝ dô, t¹i nh÷ng côm d©n c− víi sè d©n trªn 1 triÖu ng−êi, m¹ng l−íi cÇn ph¶i gåm 10−20 tr¹m cè ®Þnh vμ tr¹m tuyÕn. Lªningrat víi d©n sè h¬n 5 triÖu, cã tÊt c¶ 12 tr¹m lo¹i “Пост−1” (“Пост−2”). Cßn nh÷ng c¨n cø thùc tÕ kh¸c ¶nh h−ëng tíi sè tr¹m vμ vÞ trÝ cña chóng, ®ã lμ diÖn tÝch cô d©n c− vμ ®Þa h×nh khu vùc, tr×nh ®é ph¸t triÓn c«ng nghiÖp, ®Æc ®iÓm ngμnh giao th«ng vËn t¶i v.v... H×nh 9.1. MÉu s¬ ®å thμnh phè M¹ng l−íi c¸c tr¹m quan tr¾c h×nh thμnh ®−îc ghi lªn s¬ 1 − nhμ m¸y luyÖn kim, 2 − nhμ m¸y nit¬ − ph©n kho¸ng, 3 − tr¹m thñy ®iÖn, 4 ®å thμnh phè, thÝ dô vÒ b¶n ®å nμy ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 9.1. − lß nhiÖt luyÖn, 5 − nhμ m¸y xi m¨ng, 6 − nhμ m¸y c¬ khÝ, 7 − xÝ nghiÖp c«ng Trªn s¬ ®å nμy ghi c¸c ®iÓm quan tr¾c, vÞ trÝ ph©n bè c¸c xÝ nghiÖp nhÑ, 8 − tæ hîp x©y dùng nhμ, I − ranh giíi khu vÖ sinh b¶o vÖ, II − ranh nghiÖp vμ c¸c nguån « nhiÔm kh¸c, ranh giíi c¸c vïng vÖ sinh giíi khu nghØ d−ìng, III − tr¹m khÝ t−îng, IV − tr¹m quan tr¾c « nhiÔm khÝ quyÓn ®−îc b¶o vÖ vμ c¸c vïng nghØ ng¬i. Quan tr¾c theo ch−¬ng tr×nh ®Çy ®ñ ®−îc thùc hiÖn hμng Bèn ch−¬ng tr×nh quan tr¾c ®−îc thùc hiÖn t¹i c¸c tr¹m cè ngμy b»ng c¸c m¸y ph©n tÝch khÝ tù ®éng liªn tôc hay gi¸n ®o¹n ®Þnh vμ tr¹m tuyÕn: quan tr¾c ®Çy ®ñ, quan tr¾c kh«ng ®Çy ®ñ, vμo 1, 7, 13 vμ 19 giê thêi gian s¾c lÖnh ®Þa ph−¬ng. quan tr¾c rót gän vμ quan tr¾c ngμy. 205 206
®ang thùc hiÖn mét ch−¬ng tr×nh tæng qu¸t quan tr¾c trªn §Ó cã th«ng tin vÒ nång ®é tõng h¹n quan tr¾c cã thÓ cho m¹ng l−íi gåm h¬n 150 tr¹m nÒn. M¹ng l−íi nμy sÏ gåm c¸c phÐp tiÕn hμnh quan tr¾c theo ch−¬ng tr×nh kh«ng ®Çy ®ñ, thùc lo¹i tr¹m: hiÖn mçi ngμy vμo 7, 13 vμ 19 giê thêi gian s¾c lÖnh ®Þa ph−¬ng. − C¸c tr¹m c¬ së ®Ó theo dâi toμn cÇu vÒ c¸c nång ®é nÒn ë nh÷ng n¬i nång ®é trung b×nh th¸ng thÊp h¬n 1/20 nång thÊp cña c¸c thμnh phÇn khÝ quyÓn quan träng; ®é tíi h¹n cho phÐp hoÆc nhá h¬n ng−ìng ®é nh¹y cña dông cô, − C¸c tr¹m khu vùc ®Ó theo dâi nh÷ng biÕn ®éng dμi h¹n vÒ còng nh− khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÊp h¬n −45 oC, cã thÓ cho thμnh phÇn kh«ng khÝ khÝ quyÓn g©y nªn bëi nh÷ng t¸c ®éng phÐp tiÕn hμnh quan tr¾c theo ch−¬ng tr×nh rót gän: nhËn nh©n sinh khu vùc; th«ng tin hμng ngμy vÒ nång ®é tõng lÇn vμo 7 vμ 13 giê thêi − C¸c tr¹m khu vùc víi ch−¬ng tr×nh quan tr¾c më réng. gian s¾c lÖnh ®Þa ph−¬ng. Ch−¬ng tr×nh theo dâi tèi thiÓu t¹i c¸c tr¹m c¬ së bao gåm Trong khi thu mÉu còng ®ång thêi ghi c¸c ®Æc tr−ng khÝ ®o ®é ®ôc khÝ quyÓn, ®é dÉn ®iÖn cña kh«ng khÝ, nång ®é ®i«xit t−îng: h−íng vμ tèc ®é giã, nhiÖt ®é kh«ng khÝ, tr¹ng th¸i thêi cacbon trong kh«ng khÝ, t¹p chÊt, kim lo¹i nÆng, ®o ®é axit tiÕt vμ mÆt ®Öm. gi¸ng thñy. §ã lμ nh÷ng tr¹m chñ yÕu thuéc lo¹i nghiªn cøu. T¹i c¸c tr¹m cè ®Þnh träng ®iÓm tiÕn hμnh quan tr¾c vÒ c¸c T¹i c¸c tr¹m khu vùc, ch−¬ng tr×nh tèi thiÓu bao gåm quan chÊt « nhiÔm chñ yÕu (bôi, ®i«xit l−u huúnh, «xit cacbon vμ tr¾c vÒ ®é ®ôc khÝ quyÓn, c¸c t¹p chÊt gi¸ng thñy. C¸c tr¹m khu ®i«xit nit¬) vμ c¸c chÊt ®Æc biÖt víi danh môc ®−îc x¸c ®Þnh vùc víi ch−¬ng tr×nh më réng cã nh÷ng quan tr¾c bæ sung vÒ c¸c th«ng qua kh¶o s¸t tæng hîp vÒ t×nh tr¹ng « nhiÔm bÇu kh«ng thμnh phÇn d¹ng khÝ cña kh«ng khÝ khÝ quyÓn, thμnh phÇn c¸c khÝ ë ®iÓm d©n c−. h¹t, kim lo¹i nÆng trong kh«ng khÝ v.v... T¹i c¸c tr¹m cè ®Þnh (kh«ng träng ®iÓm) tiÕn hμnh quan HiÖn nay, cã gÇn 10 tr¹m c¬ së ®ang ho¹t ®éng, t¹i ®ã tiÕn tr¾c vÒ nh÷ng t¹p chÊt ®éc h¹i ®Æc biÖt. ViÖc x¸c ®Þnh nång ®é hμnh ph©n tÝch « nhiÔm kh«ng chØ trong khÝ quyÓn mμ cßn ë c¸c c¸c chÊt « nhiÔm chÝnh t¹i nh÷ng tr¹m nμy ®−îc phÐp tiÕn hμnh m«i tr−êng kh¸c. theo ch−¬ng tr×nh quan tr¾c rót gän. T¹i c¸c tr¹m tuyÕn thùc hiÖn quan tr¾c vÒ nh÷ng chÊt « nhiÔm chÝnh còng nh− nh÷ng chÊt « nhiÔm ®Æc biÖt. 9.3. C¸c ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n ph©n tÝch nh÷ng chÊt lμm « T¹i c¸c tr¹m di ®éng chØ quan tr¾c vÒ nh÷ng t¹p chÊt ®Æc nhiÔm khÝ quyÓn biÖt ®Æc tr−ng ®èi víi c¸c lo¹i ph¸t th¶i cña xÝ nghiÖp cô thÓ. Ph©n tÝch c¸c chÊt « nhiÔm chøa trong m«i tr−êng kh«ng M¹ng l−íi quan tr¾c xem xÐt ë trªn ®−îc tæ chøc ë nh÷ng n¬i cã t¸c ®éng nh©n sinh m¹nh, trong khi cÇn kiÓm so¸t vÒ khÝ cã thÓ xÕp vμo lo¹i nh÷ng nhiÖm vô khã nhÊt cña hãa häc møc « nhiÔm c¶ ë c¸c vïng xa nh÷ng nguån t¹p chÊt ®éc h¹i ®Þa ph©n tÝch. §ã lμ do nh÷ng nguyªn nh©n sau: ph−¬ng. ë nh÷ng vïng nh− vËy, møc « nhiÔm ®−îc h×nh thμnh − Mét mÉu ®ång thêi cã thÓ chøa hμng chôc, thËm chÝ hμng bëi vËn chuyÓn c¸c t¹p chÊt tõ xa (xuyªn biªn giíi). tr¨m hîp chÊt h÷u c¬ vμ v« c¬; §Ó quan tr¾c vÒ møc « nhiÔm, Tæ chøc khÝ t−îng thÕ giíi 207 208
− Nång ®é c¸c chÊt ®éc trong khÝ quyÓn cã thÓ lμ nhá kh«ng tÝch nh÷ng mÉu kh«ng khÝ bÞ nhiÔm c¸c t¹p chÊt lμ hîp chÊt ®¸ng kÓ (d−íi 10 −4 − 10 −7 % vμ thÊp h¬n); h÷u c¬ ®éc, trong ®ã cã c¸c hy®r« cacbua th¬m ®a m¹ch vßng, thuèc b¶o vÖ sinh vËt v.v... Trong khi ®ã, ®Ó ph©n tÝch « nhiÔm − Kh«ng khÝ lμ mét hÖ thèng kh«ng æn ®Þnh víi thμnh phÇn kh«ng khÝ, ng−êi ta b¾t ®Çu øng dông nhiÒu ph−¬ng ¸n cña liªn tôc biÕn ®æi (sù hiÖn diÖn n−íc, «xy, c¸c ph¶n øng quang ph−¬ng ph¸p s¾c ký chÊt láng ion, cho phÐp x¸c ®Þnh nh÷ng t¹p hãa, biÕn ®æi c¸c ®iÒu kiÖn khÝ t−îng). chÊt vi l−îng cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vμ v« c¬ víi kh¶ n¨ng Mét trong nh÷ng nhiÖm vô chÝnh ph©n tÝch « nhiÔm kh«ng ph¶n øng cao. khÝ lμ nhËn th«ng tin vÒ thμnh phÇn ®Þnh tÝnh vμ ®Þnh l−îng cña mÉu kh«ng khÝ ®−îc ph©n tÝch, cÇn cho dù b¸o c¸c møc « nhiÔm kh«ng khÝ, ®¸nh gi¸ thùc tr¹ng, thùc thi c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ bÇu kh«ng khÝ... §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nμy, ng−êi ta sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p hãa − lý hiÖn ®¹i ph©n tÝch chÊt vμ tr−íc hÕt lμ c¸c ph−¬ng ph¸p s¾c ký vμ c¸c ph−¬ng ph¸p phæ kÕt hîp víi ph−¬ng ph¸p s¬ khëi tËp trung t¹p chÊt vi l−îng. HiÖn nay, c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh nh÷ng nång ®é thÊp cña c¸c hîp chÊt hãa häc ®éc h¹i trong kh«ng khÝ ®· ®−îc x©y H×nh 9.2. S¬ ®å s¾c ký khÝ dùng cho h¬n 400 chÊt ®−îc chuÈn hãa ë Liªn X« vμ Mü. 1 − chÊt mang khÝ, 2 − bé ®iÒu chØnh tiªu thô, 3 − thiÕt bÞ nhËp mÉu, 4 − èng s¾c ký khÝ, 5 − m¸y ph©n t¸ch, 6 − m¸y tù ghi, 7 − buång æn nhiÖt Víi môc ®Ých ®Ó ph©n tÝch « nhiÔm kh«ng khÝ, bèn nhãm ph−¬ng ph¸p sau ®©y ®−îc phæ biÕn nhÊt: Trªn h×nh 9.2 biÓu diÔn s¬ ®å s¾c ký khÝ, trong ®ã sù ph©n − c¸c ph−¬ng ph¸p s¾c ký, t¸ch c¸c chÊt dÔ bay h¬i diÔn ra theo tr×nh tù sau. Nhê mét bé − c¸c ph−¬ng ph¸p tr¾c phæ − khèi l−îng, phËn chuyªn − th−êng lμ que nhän thñy tinh nhá, mÉu ®−îc ®−a − c¸c ph−¬ng ph¸p phæ, vμo tõ mét ®Çu cña èng s¾c ký dμi hÑp (èng dμi 0,9−3,0 m vμ ®−êng kÝnh 0,25−50 mm), chÊt mang khÝ ®i qua ®ã. Víi t− c¸ch − c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa. chÊt mang khÝ, ng−êi ta dïng khÝ tr¬, khÝ nμy ®i qua èng s¾c ký C¸c ph−¬ng ph¸p s¾c ký hiÖu qu¶ nhÊt khi ph©n tÝch víi tèc ®é kh«ng ®æi vμ mang c¸c hîp phÇn cña mÉu tíi ®Çu ra nh÷ng hçn hîp phøc t¹p. ThÝ dô, ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ − tïy thuéc vμo thêi gian l−u gi÷ chóng trong èng s¾c ký. Sù t¸ch ph−¬ng ph¸p lý t−ëng nghiªn cøu c¸c t¹p chÊt vi l−îng cña c¸c khÝ diÔn ra nhê chÊt r¾n (hÊp thô) hoÆc láng (hÊp phô) n»m hîp chÊt h÷u c¬ dÔ bay h¬i. Tõ cuèi nh÷ng n¨m b¶y m−¬i, b¾t trong èng s¾c ký vμ ®−îc gäi lμ pha bÊt ®éng. Nhê qu¸ tr×nh hÊp ®Çu ph¸t triÓn m¹nh c¸c ph−¬ng ph¸p s¾c ký chÊt láng ¸p suÊt thô c¸c hîp phÇn riªng lÎ trªn ho¹t chÊt hÊp thô hay qu¸ tr×nh cao víi hiÖu n¨ng cao. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p nμy cho phÐp ph©n hßa tan chóng ë pha bÊt ®éng, tïy thuéc vμo c¸c tÝnh chÊt vËt lý 209 210
cña c¸c hîp phÇn hçn hîp, mμ mét sè hîp phÇn trong sè ®ã phøc t¹p cña c¸c chÊt « nhiÔm trong kh«ng khÝ khÝ quyÓn, sù chuyÓn qua nhanh h¬n, nh÷ng hîp phÇn kh¸c chËm h¬n, cho hiÖn diÖn ®ång thêi c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vμ v« c¬ g©y khã kh¨n phÐp ph©n biÖt chóng ë ®Çu ra b»ng mét m¸y ph©n t¸ch phï rÊt nhiÒu cho c«ng t¸c ph©n tÝch. §Ó ®¸nh gi¸ vÒ chÊt vμ l−îng hîp. KÕt qu¶ lμ cã thÓ nhËn ®−îc ph©n bè d¶i cña c¸c hîp phÇn cña c¸c tæ hîp, cÇn ph©n t¸ch râ c¸c chÊt vμ nhËn ®−îc nh÷ng − b¨ng s¾c ký, cho phÐp t¸ch vμ ph©n tÝch nh÷ng chÊt riªng lÎ ®Æc tr−ng ®¬n trÞ ®èi víi mçi chÊt trong chóng. PhÐp ph©n tÝch cña mÉu. phæ − khèi sau khi ph©n t¸ch s¾c ký hîp chÊt sÏ ®¶m b¶o thùc hiÖn ®ång thêi hai ®ßi hái nμy. Ph©n tÝch nh− vËy ®−îc gäi lμ Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ph−¬ng ph¸p tia löa ion hãa ®−îc øng “phÐp tr¾c phæ khèi s¾c ký” (CMS). dông réng r·i ®Ó kiÓm tra tù ®éng c¸c hy®r« cacbua. C¸c mÉu kh«ng khÝ « nhiÔm, nh− ®· nªu ë trªn, th−êng lμ Qu¸ tr×nh ph©n t¸ch sö dông ph−¬ng ph¸p tia löa ion hãa nh÷ng hçn hîp phøc t¹p, chøa hμng tr¨m hîp chÊt ®−îc ph©n ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®−a mÉu d¹ng khÝ vμo tia löa hy®r«. t¸ch d−íi d¹ng nh÷ng ®Ønh trªn b¨ng s¾c ký. V× vËy, viÖc gi¶i Tia löa n»m gi÷a c¸c ®iÖn cùc víi ®iÖn ¸p mét sè tr¨m v«n. Khi ®o¸n c¸c b¨ng s¾c ký lμ c«ng viÖc cùc kú nÆng nhäc. kh«ng cã t¹p chÊt (chØ ch¸y hy®r«), dßng ®iÖn ion hãa xuÊt hiÖn nhá kh«ng ®¸ng kÓ ( 10 −12 − 10 −13 A). Khi ®−a mÉu d¹ng khÝ cã T×nh h×nh ®· thay ®æi ®¸ng kÓ khi sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö víi phÇn mÒm t−¬ng øng gióp ®¬n gi¶n hãa viÖc gi¶i ®o¸n sè chøa hy®r« cacbua vμo tia löa hy®r«, th× trong tia löa t¹o thμnh liÖu tõ m¸y tr¾c phæ khèi s¾c ký (GMS) hoÆc m¸y tr¾c phæ khèi c¸c ion, chóng h−íng tíi ®iÖn cùc d−¬ng. Dßng ®iÖn ion hãa xuÊt khÝ s¾c ký (GC−MS). hiÖn ( 10 −7 − 10 −12 A), ®−îc khuÕch ®¹i bëi m¸y khuÕch ®¹i tr¾c VÒ thùc chÊt, trong ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch tr¾c phæ khèi ®iÖn dßng mét chiÒu vμ ®−îc ghi nhËn b»ng m¸y tù ghi. s¾c ký c¸c chÊt « nhiÔm kh«ng khÝ cã hai c¸ch tiÕp cËn: Nh÷ng −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p tia löa ion hãa gåm: 1) x¸c ®Þnh nh÷ng hîp chÊt ®Æc biÖt hay c¸c líp quan t©m; ®é nh¹y cao ®èi víi c¸c chÊt h÷u c¬, − 2) ph©n tÝch chung (®Þnh tÝnh vμ ®Þnh l−îng) tÊt c¶ c¸c hîp ®Æc tr−ng biÕn ®æi tuyÕn tÝnh, − chÊt cã mÆt trong mÉu kh«ng khÝ « nhiÔm. tÝnh kh«ng nh¹y c¶m ®èi víi phÇn lín c¸c t¹p chÊt nguån − Trong tr−êng hîp thø nhÊt, th× viÖc liªn tôc kiÓm tra c¸c gèc v« c¬. ion lùa chän lμ thÝch hîp nhÊt: ý nghÜa cña ph−¬ng ph¸p nμy lμ Sö dông ph−¬ng ph¸p tia löa ion hãa ®Ó ph¸t hiÖn sau khi ë chç trong sè c¸c ion lùa chän víi t−¬ng quan khèi l−îng trªn ph©n t¸ch c¸c hîp phÇn mÉu tõ s¾c ký khÝ cho phÐp ph©n biÖt ®iÖn tÝch ( m / e ) x¸c ®Þnh, chØ cã mét bé phËn kh«ng lín cã ®ãng c¸c hy®r« cacbua cã mÆt vμ x¸c ®Þnh sè l−îng chóng. Ph¶i nhËn gãp vμo c−êng ®é cña ®Ønh t−¬ng øng trªn phæ khèi. NÕu nh− xÐt r»ng b¶n th©n ph−¬ng ph¸p tia löa ion hãa chØ cho kh¶ chØ t¸ch nh÷ng ion “cÇn thiÕt”, th× sè l−îng chóng ghi nhËn ®−îc n¨ng x¸c ®Þnh tæng l−îng c¸c hy®r« cacbua cã mÆt vμ kh«ng cho b»ng m¸y t¸ch rÊt ®Æc biÖt nh− hÖ m¸y tÝnh − tr¾c phæ khèi sÏ phÐp ph©n biÖt c¸c chÊt. t¨ng lªn nhiÒu, ®¶m b¶o ®é nh¹y cao h¬n nhiÒu trong khi ghi vμ C¸c ph−¬ng ph¸p tr¾c phæ khèi l−îng. Nh÷ng tæ hîp −íc l−îng ®Þnh l−îng. 211 212
Trong c¸ch tiÕp cËn thø hai ®ßi hái biÕt tÊt c¶ c¸c hîp phÇn biÕn nhÊt ®Ó nghiªn cøu thμnh phÇn ®Þnh tÝnh vμ ®Þnh l−îng cã trong mÉu kh«ng khÝ « nhiÔm ®−îc ph©n tÝch. Trong tr−êng cña « nhiÔm kh«ng khÝ. Ph−¬ng ph¸p phæ ph¸t s¸ng ngo¹i hÊp hîp nμy, ng−êi ta nhËn ®Þnh vÒ thμnh phÇn c¸c chÊt « nhiÔm thô nguyªn tö, phæ plazma, phæ ph¸t s¸ng ngo¹i r¬n ghen, c¸c theo ®−êng cong biÕn biÕn thiªn cña dßng ®iÖn ion. §å thÞ dßng ph−¬ng ph¸p laser vμ nh÷ng ph−¬ng ph¸p kh¸c cho phÐp x¸c ®iÖn ion nhËn ®−îc trong chÕ ®é ph©n tÝch s¾c ký khèi ion cho ®Þnh nhiÒu t¹p chÊt vi l−îng trong kh«ng khÝ. biÕt sù phô thuéc cña biÕn thiªn c−êng ®é c¸c ®Ønh cña nh÷ng Mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p thÝch hîp nhÊt ph©n tÝch ion t−¬ng øng nh− lμ mét hμm cña thêi gian. NÕu so s¸nh kh«ng khÝ trong nhãm nμy lμ ph−¬ng ph¸p tr¾c mμu. Ph−¬ng nh÷ng biÓu ®å nμy víi ®å thÞ biÕn thiªn cña dßng ®iÖn ion toμn ph¸p nμy dùa vμo ®o sù suy yÕu cña dßng ¸nh s¸ng do sù hÊp phÇn, dÔ dμng t×m ®−îc phæ khèi cña hîp phÇn t−¬ng øng mμ thô chän läc ¸nh s¸ng bëi chÊt cÇn x¸c ®Þnh trong vïng phæ ng−êi nghiªn cøu quan t©m. nh×n thÊy. Hîp phÇn cÇn x¸c ®Þnh ®−îc chuyÓn hãa vμo hîp C¸c ®Æc tr−ng ®Þnh l−îng cã thÓ nhËn b»ng nh÷ng ph−¬ng chÊt nhuém mμu nhê mét ph¶n øng hãa häc ®Æc biÖt, sau ®ã x¸c ph¸p kh¸c nhau. Mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt ®Þnh c−êng ®é mμu cña dung dÞch. NÕu chÊt nghiªn cøu trùc lμ sö dông c¸c b¨ng s¾c ký nhËn ®−îc theo ph−¬ng ph¸p trong tiÕp hÊp thô ë vïng phæ nh×n thÊy, thêi gian kÐo dμi ph©n tÝch ®ã m¸y tr¾c phæ khèi l−îng gi÷ vai trß m¸y t¸ch ®Æc biÖt. Trong sÏ gi¶m, v× kh«ng cÇn ph¶i dïng dung dÞch mμu. C¸c dông cô tr−êng hîp nμy, ®Ó so s¸nh, ng−êi ta ®−a vμo m¸y s¾c ký mét ®−îc sö dông trong ph−¬ng ph¸p tr¾c mμu vÒ c¬ b¶n chia lμm dung dÞch chuÈn víi nång ®é ®· biÕt. Ng−êi ta so s¸nh diÖn tÝch hai lo¹i: ®Ønh s¾c ký chuÈn víi diÖn tÝch ®Ønh cña hîp phÇn cÇn ph©n C¸c dông cô trong ®ã ng−êi ta so s¸nh b»ng m¾t mμu cña − ®Þnh vμ tÝnh to¸n nång ®é cña chÊt g©y « nhiÔm cã kÓ ®Õn c¸c hÖ dung dÞch c«ng t¸c vμ dung dÞch chuÈn; sè ®é nh¹y. − C¸c dông cô trong ®ã ng−êi ta x¸c ®Þnh c−êng ®é tuyÖt ®èi Ph−¬ng ph¸p khÝ s¾c ký cã nh÷ng −u viÖt kh«ng thÓ chèi hoÆc t−¬ng ®èi cña c¸c dßng ¸nh s¸ng ®· ®i qua dung dÞch. c·i nh− lμ mét ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch, nh−ng kh«ng cho phÐp Chóng ta còng ®· biÕt tíi nh÷ng m¸y ph©n tÝch khÝ tr¾c ph©n ®Þnh hμng tr¨m hîp chÊt cã mÆt trong thμnh phÇn nh÷ng mμu ¸nh s¸ng kiÓu b¨ng, trong ®ã sù t−¬ng t¸c cña chÊt cÇn x¸c hçn hîp phøc t¹p lμm « nhiÔm kh«ng khÝ khÝ quyÓn. §−¬ng ®Þnh vμ hãa chÊt diÔn ra trªn c¸c b¨ng giÊy, b¨ng v¶i hoÆc b¨ng nhiªn r»ng, ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nμy ®ßi hái ph¶i cã m¸y t¸ch cã b»ng polyme. C¸c m¸y ph©n tÝch kiÓu b¨ng cã nh÷ng −u ®iÓm kh¶ n¨ng cho c¸c ®Æc tr−ng ®¬n trÞ riªng biÖt cña tõng hîp so víi c¸c m¸y kiÓu chÊt láng: chóng nh¹y h¬n, vËn hμnh ®¬n phÇn. M¸y t¸ch ®ã lμ m¸y tr¾c phæ khèi l−îng. NÕu liªn kÕt gi¶n, kh«ng ®ßi hái thêi gian chuÈn bÞ dung dÞch. thμnh mét s¬ ®å thèng nhÊt, c¸c ph−¬ng ph¸p nμy sÏ bæ sung Thuéc lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p phæ cßn cã c¸c ph−¬ng ph¸p lÉn nhau vμ cho phÐp t¸ch vμ ph©n ®Þnh nh÷ng nång ®é thÊp phæ cùc tÝm vμ phæ hång ngo¹i. Trong vïng phæ cùc tÝm ng−êi ta cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong c¸c hçn hîp phøc t¹p. th−êng ph©n tÝch c¸c hîp chÊt th¬m vμ c¸c chÊt v« c¬ nh− SO2, C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch phæ lμ ph−¬ng ph¸p phæ NO2 vμ Hg. So víi ph−¬ng ph¸p tr¾c mμu, ph−¬ng ph¸p nμy cã 213 214
®é nh¹y cao h¬n, tuy nhiªn nã còng cã mét nh−îc ®iÓm − ®é lùa ®Ó ph©n tÝch «xit vμ ®i«xit cacbon, hy®r« cacbua, «xit nit¬ vμ chän thÊp. §ã lμ v× rÊt nhiÒu hîp chÊt h÷u c¬ lμm « nhiÔm ®i«xit l−u huúnh. C«ng nghiÖp n−íc ta s¶n xuÊt c¸c m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i ©m häc ГМК−3 vμ ГИАМ−1 ®Ó x¸c ®Þnh nång ®é kh«ng khÝ cã c¸c d¶i hÊp thô réng ë vïng phæ cùc tÝm vμ c¸c d¶i CO trong d¶i nång ®é 0−400 mg/m3 trong kh«ng khÝ. ®ã cã thÓ gi¸n ®o¹n. §iÒu nμy tr−íc hÕt lμm gi¶m ®é chÝnh x¸c phÐp ®o, ®«i khi lμm cho kh«ng thÓ ph©n tÝch ®−îc c¸c hçn hîp Ph−¬ng ph¸p ph¸t s¸ng ngo¹i thuéc lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p nhiÒu hîp phÇn. ph¸t s¸ng ®é nh¹y cao ®Ó x¸c ®Þnh c¸c d− l−îng t¹p chÊt h÷u c¬ Ph−¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i cho phÐp tiÕn hμnh ph©n vμ v« c¬ trong kh«ng khÝ. Mét trong c¸c h−íng cña ph−¬ng ph¸p ®Þnh vμ x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng nhiÒu chÊt « nhiÔm c«ng nghiÖp nμy lμ ph−¬ng ph¸p ph¸t s¸ng ph©n tö pha khÝ. Ph−¬ng ph¸p nguån gèc h÷u c¬ vμ v« c¬. nμy dùa trªn nguyªn lý kÝch ho¹t c¸c ph©n tö cña nh÷ng chÊt nh− SO2, NO2, Cl2, b»ng bøc x¹ víi b−íc sãng ®Æc tr−ng cho sù §Ó liªn tôc ph©n tÝch c¸c t¹p chÊt trong kh«ng khÝ ng−êi ta hÊp thô cña c¸c hîp chÊt ®ã ë vïng phæ nh×n thÊy vμ vïng phæ th−êng sö dông c¸c m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i tù ®éng lo¹i cùc tÝm. Ng−êi ta kÝch ho¹t ph¸t s¸ng ngo¹i b»ng laser vμ c¸c kh«ng chän läc vμ lo¹i chän läc. Chóng cho phÐp x¸c ®Þnh nång ®Ìn khÝ c−êng ®é cao, cßn b−íc sãng cÇn ®o th× t¸ch ®−îc b»ng ®é c¸c chÊt trong kh«ng khÝ ë vïng 10 −4 − 10 −2 %. §é chän läc cña c¸c bé läc ¸nh s¸ng. phÐp ph©n tÝch khi øng dông m¸y ph©n tÝch lo¹i chän läc ®−îc §Ó x¸c ®Þnh c¸c «xit nit¬, cacbon vμ l−u huúnh, «z«n, amiac ®¶m b¶o b»ng c¸ch chän b−íc sãng ph©n tÝch sao cho víi b−íc vμ c¸c chÊt kh¸c, ng−êi ta sö dông c¸c m¸y ph©n tÝch khÝ ®é sãng ®ã chÊt cÇn x¸c ®Þnh trong hçn hîp hÊp thô bøc x¹ hång nh¹y cao lμm viÖc theo nguyªn lý ph¸t s¸ng ngo¹i hãa häc. ngo¹i, cßn c¸c hîp phÇn kh«ng ®o vÉn lμ “trong suèt”. C¸c ph¶n øng hãa häc ®i kÌm víi hiÖn t−îng ph¸t s¸ng C¸c m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i kh«ng chän läc th−êng gåm ngo¹i hãa häc cã thÓ diÔn ra ë nhiÖt ®é n©ng cao còng nh− ë hai kiÓu: nhiÖt ®é b×nh th−êng. ThÝ dô, x¸c ®Þnh nång ®é «xit cacbon cã − KiÓu läc ©m b¶n, khi mét trong c¸c kªnh dïng lμm bé läc thÓ nhê sù ph¸t s¸ng hãa häc xuÊt hiÖn khi ch¸y «xit cacbon sÏ chøa ®Çy khÝ cÇn x¸c ®Þnh nh− lμ t¹p chÊt trong kh«ng khÝ, trong «xy nguyªn tö: cßn kªnh kh¸c − chøa chÊt khÝ ng¨n c¶n viÖc x¸c ®Þnh t¹p chÊt CO + O → CO2+ h γ . t¹i mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh nÕu nã cã mÆt trong kh«ng khÝ, hoÆc gi÷ nguyªn kh«ng chøa khÝ. Trong khi ®ã sù ph¸t s¸ng hãa häc ®−îc ph¸t hiÖn ë phÇn nh×n thÊy cña phæ t¹i λ = 400 nm. Giíi h¹n ph¸t hiÖn CO − 0,5 − KiÓu läc d−¬ng b¶n, khi sö dông bé thu chän läc d−íi mg/m3. ¤xit nit¬ ®−îc x¸c ®Þnh theo ph¶n øng táa nhiÖt gi÷a d¹ng mét buång chøa chÊt khÝ cÇn ph©n tÝch vμ nã ®−îc thiÕt kÕ NO vμ O3, kÕt qu¶ nhËn ®−îc NO2, O2 vμ gÇn 10 % NO2 kÝch sao cho mét trong c¸c thμnh cña buång lμ mét mμng kim lo¹i ®éng ®iÖn tö. Khi chuyÓn hãa NO2 sang tr¹ng th¸i kh«ng kÝch nh¹y c¶m. Biªn ®é dao ®éng cña ¸p suÊt khÝ trong buång tØ lÖ ®éng, sÏ xuÊt hiÖn bøc x¹ víi c−êng ®é tØ lÖ víi l−îng NO trong víi nång ®é cña chÊt khÝ cÇn ph©n tÝch. buång ph¶n øng. Khi x¸c ®Þnh hμm l−îng tæng céng NO + NO2 C¸c m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i kh«ng chän läc ®−îc sö dông 215 216
trong kh«ng khÝ, tr−íc tiªn ng−êi ta kh«i phôc NO2 vÒ NO. C¸c s¾c, c«ng suÊt ph¸t x¹ phæ vμ ®Þnh h−íng cao ®· t¹o ra kh¶ m¸y ph©n tÝch khÝ ®Ó x¸c ®Þnh «xit nit¬ th−êng gåm hai kiÓu: n¨ng ph¸t triÓn c¸c ph−¬ng ph¸p th¸m s¸t khÝ quyÓn tÝch cùc kiÓu mét buång vμ kiÓu hai buång. Trong m¸y ph©n tÝch khÝ trªn nh÷ng tuyÕn ngang rÊt dμi − tíi hμng ngh×n kil«met ë d¶i mét buång viÖc x¸c ®Þnh hμm l−îng NO vμ NO2 diÔn ra trong nh×n thÊy, cùc tÝm vμ hång ngo¹i cña phæ ®iÖn tõ. hai chu kú: ë chu kú thø nhÊt x¸c ®Þnh hμm l−îng NO, ë chu kú C¸c ph−¬ng ph¸p th¸m s¸t tÝch cùc ®−îc ph©n chia thμnh thø hai x¸c ®Þnh hμm l−îng tæng c¸c «xit trong chÊt khÝ ®−îc ph−¬ng ph¸p hÊp phô, ph−¬ng ph¸p t¸n x¹ kÕt hîp vμ ph−¬ng cho qua bé chuyÓn ®æi xóc t¸c. Hμm l−îng NO2 ®−îc x¸c ®Þnh ph¸p ph¸t quang céng h−ëng. Tïy thuéc vμo ph−¬ng ph¸p th¸m theo hiÖu sè c¸c lÇn ®o. ë ®©y gi¶ thiÕt r»ng nång ®é tæng céng s¸t ®−îc lùa chän vμ d¶i phæ, cã thÓ ph¸t hiÖn thÊy nh÷ng hîp cña c¸c «xit trong thêi gian gi÷a c¸c chu kú kh«ng biÕn ®æi. C¸c chÊt d¹ng khÝ trong khÝ quyÓn nh− CO2, CH4, NH3, NO, NO2, hÖ thèng hai buång cho phÐp ®ång thêi ®o nång ®é NO vμ NO2. H2S, HF, Cl, F2. C¸c hÖ thèng dùa trªn laser−CO2 cã thÓ ®−îc sö C¸c t¹p chÊt cña nitrat vμ nitrit cã thÓ g©y khã kh¨n cho viÖc dông ®Ó ph¸t hiÖn ®¹i ®a sè c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong kh«ng x¸c ®Þnh nång ®é c¸c «xit nit¬ trong kh«ng khÝ, nh−ng th−êng khÝ khÝ quyÓn. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®Þnh l−îng vÒ c¸c th× nång ®é chóng trong kh«ng khÝ khÝ quyÓn kh«ng ®¸ng kÓ so chÊt « nhiÔm kh«ng khÝ nμy cã ®é nh¹y cao, tuy nhiªn ®èi víi víi nång ®é NO + NO2 vμ kh«ng ¶nh lín tíi kÕt qu¶ ph©n tÝch. nh÷ng hÖ thèng t−¬ng tù, tïy thuéc vμo b¶n chÊt cña hîp phÇn ®−îc ®o c¶n trë ¶nh h−ëng cña c¸c t¹p chÊt trªn tuyÕn vμ Nh÷ng −u viÖt cña ph−¬ng ph¸p lμ: ph−¬ng ph¸p th¸m s¸t, ph¹m vi ph¸t hiÖn cã thÓ b»ng 10 −4 − d¶i ®o réng ( 10 −2 − 10 −4 phÇn triÖu); − 10 −8 %. ho¹t ®éng nhanh (d−íi 0,5 s); − thiÕt bÞ kh¸ ®¬n gi¶n. C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa. So víi c¸c ph−¬ng ph¸p lý − − hãa ®−îc ph¸t triÓn trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c ph−¬ng ph¸p Khi t−¬ng t¸c trùc tiÕp c¸c «xit nit¬ víi hy®r« nguyªn tö ®iÖn hãa phÇn nμo ®· mÊt gi¸ trÞ tõng cã cña m×nh. Tuy nhiªn xuÊt hiÖn sù ph¸t s¸ng ngo¹i hãa häc ë vïng 628−780 nm víi nh÷ng thμnh tùu kü thuÊt, tÝnh ®¬n gi¶n vμ gi¸ rÎ t−¬ng ®èi c¸c cùc ®¹i 690 vμ 762 nm. §Ó ®o nång ®é NO2, sö dông ph¶n cña c¸c dông cô, sù thuËn tiÖn sö dông ®ang cho phÐp øng dông øng chuyÓn hãa trùc tiÕp NO2 thμnh NO trong sù t−¬ng t¸c víi c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa trong thùc tiÔn. §Æc biÖt nh÷ng hy®r« nguyªn tö. Ph−¬ng ph¸p nμy cho phÐp ®o nång ®é tõ 4 ph−¬ng ph¸p nμy ®· ®−îc øng dông réng trong kiÓm so¸t hÖ ®Õn 3 ⋅ 10 4 phÇn triÖu. Nh÷ng −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p lμ: sù thèng vÒ « nhiÔm kh«ng khÝ khÝ quyÓn vμ kh«ng khÝ c¸c khu hiÖn diÖn cña c¸c cùc ®¹i ph¸t x¹ ë phÇn phæ nh×n thÊy, kh¶ c«ng t¸c, c¸c phßng thÝ nghiÖm cña nhμ m¸y ®iÖn nguyªn tö vμ n¨ng ®o nh÷ng nång ®é cao, d¶i tuyÕn tÝnh cña tÝn hiÖu ®Çu ra phßng thÝ nghiÖm cña m¹ng l−íi quan tr¾c thuéc ñy ban Nhμ réng. Nh−îc ®iÓm chñ yÕu cña ph−¬ng ph¸p lμ ph¶i cã hy®r« n−íc vÒ KhÝ t−îng Thñy v¨n Liªn X«. nguyªn tö, ®iÒu ®ã ®ßi hái nhiÖt ®é cao (tíi 1900 oC) vμ liªn quan tíi nguy c¬ ph¸t næ cao. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é dÉn vμ ®o ®iÖn tÝch ®· ®−îc dïng phæ biÕn trong ph©n tÝch c¸c chÊt « nhiÔm khÝ quyÓn. Sù xuÊt hiÖn nh÷ng nguån ph¸t x¹ h¹t nh©n cã tÝnh ®¬n 217 218
B¶n chÊt cña ph−¬ng ph¸p ®o ®é dÉn lμ ®o ®é dÉn ®iÖn cña t¨ng dßng ®iÖn trong m¹ch ®iÖn hãa, vÒ phÝa m×nh ®iÒu ®ã lμm dung dÞch ®−îc ph©n tÝch. §é dÉn ®iÖn cña dung dÞch lμ do c¸c t¨ng l−îng br«m t¹o thμnh trong khi ®iÖn ph©n. ion cña nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng ph©n ly ë nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt Ph−¬ng ph¸p ®o ®é dÉn kh«ng ®ßi hái sö dông thiÕt bÞ phøc ®Þnh, vμ phô thuéc vμo nång ®é c¸c ion trong dung dÞch còng t¹p, cã ®é nh¹y cao, ho¹t ®éng nhanh vμ gän. Nh−îc ®iÓm cña nh− tÝnh di ®éng cña chóng. C¸c m¸y ph©n tÝch khÝ x©y dùng ph−¬ng ph¸p ®o ®é dÉn lμ ë chç tÊt c¶ c¸c khÝ hßa tan trong hãa trªn nguyªn lý ®o ®é dÉn ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c «xit khÝ, c¸c chÊt cã t¹o thμnh c¸c ion ®Òu ¶nh h−ëng m¹nh tíi ®é dÉn ®iÖn hîp chÊt chøa l−u huúnh, c¸c hal«gien vμ c¸c hy®r« hal«gien. cña dung dÞch ®iÖn ph©n, nhiÖt ®é m«i tr−êng bªn ngoμi ¶nh Tïy thuéc vμo hÖ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh vμ nh÷ng nh©n tè c¶n h−ëng tíi ®é chÝnh x¸c c¸c sè ®o, dông cô cÇn ®−îc th−êng trë, ph¹m vi ph¸t hiÖn ®i«xit l−u huúnh n»m trong kho¶ng gi¸ xuyªn thay thÕ dung dÞch ®iÖn ph©n vμ cã thang ®o kh«ng trÞ 0,005−1 mg/m3. Tuy nhiªn, c¸c m¸y ®o ®é dÉn ph©n tÝch khÝ tuyÕn tÝnh. ®i«xit l−u huúnh s¶n xuÊt hμng lo¹t cã ph¹m vi ph¸t hiÖn PhÐp ®o ®iÖn tÝch − ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa kh«ng cÇn chÊt 0,002−0,005 mg/m3. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ph©n tÝch tiªu chuÈn, cã ®é chÝnh x¸c vμ ®é nh¹y t−¬ng ®èi cao. Trong lo¹i nμy nh− sau: Kh«ng khÝ cÇn ph©n tÝch ®−îc ®−a qua dung tr−êng hîp chung, ph−¬ng ph¸p dùa trªn viÖc x¸c ®Þnh l−îng dÞch chøa axit sunphua, br«mit kali vμ mét l−îng br«m nμo ®ã. ®iÖn tÝch cÇn thiÕt ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®iÖn hãa ph©n t¸ch §i«xit l−u huúnh chøa trong kh«ng khÝ víi sù cã mÆt cña br«m trªn ®iÖn cùc hoÆc t¹o thμnh chÊt trong dung dÞch ®iÖn ph©n bÞ «xy hãa theo ph¶n øng mμ theo ®ã thùc hiÖn ph©n tÝch mÉu cÇn nghiªn cøu. SO 2 + Br2 + 2 H 2 O → SO 2 − + 4 H + + 2 Br − . 4 C¸c m¸y ph©n tÝch khÝ ®o ®iÖn tÝch lμ nh÷ng m¸y hiÖu qu¶ nhÊt trong tÊt c¶ nh÷ng m¸y ph©n tÝch khÝ vËn hμnh theo Trong c¶m biÕn sö dông hai ®iÖn cùc: b¹ch kim vμ b¹c ®−îc nguyªn lý ®iÖn hãa vμ cho phÐp x¸c ®Þnh nh÷ng hîp phÇn trong phñ mét líp máng br«mit b¹c. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh«ng khÝ nh−: SO2, HCl, Cl2, HF, O3, HCN. Tïy thuéc vμo cÊu tu©n theo ®Þnh luËt Nerst: t¹o cña c¶m biÕn, s¬ ®å ®iÖn tö vμ thμnh phÇn dung dÞch hÊp E = E 0 + (R T / 4 F) ln ( [Br2 ] / [ Br − ] ) , thô, ph¹m vi ph¸t hiÖn vÒ ®i«xit l−u huúnh dao ®éng tõ 10 ®Õn trong ®ã E 0 − hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng ®æi, R − h»ng sè khÝ, F − 100 μg/m3. Hμm l−îng clo ®−îc x¸c ®Þnh ë vïng nång ®é tõ 0,02−0,03 ®Õn 22−24 mg/m3. h»ng sè Phara®©y. TrÞ sè E ®−îc so s¸nh víi trÞ sè cña ®iÖn ¸p tiªu chuÈn vμ Ph−¬ng ph¸p ®o ®iÖn tÝch cã mét lo¹t −u ®iÓm kh«ng thÓ theo hiÖu sè gi÷a chóng ng−êi ta thùc hiÖn kiÓm tra vÒ sù biÕn nghi ngê: ®é nh¹y cao, c¸c sè ®o kh«ng phô thuéc vμo nh÷ng thiªn cña dßng ®iÖn ®i qua dung dÞch, tøc vÒ sù biÕn thiªn cña nh©n tè ¶nh h−ëng tíi kÕt qu¶ ®o b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c ®é dÉn ®iÖn cña dung dÞch trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n: (nhiÖt ®é, tr¹ng th¸i bÒ mÆt c¸c ®iÖn cùc, c−êng ®é x¸o trén v.v...), d¶i ®éng lùc réng. C¸c m¸y ph©n tÝch ®o ®iÖn tÝch hiÖn 2 Br − → Br2 + 2 e − . ®¹i cã cÊu t¹o t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n, gän vμ nhÑ, gi¸ thμnh t−¬ng Sù t¨ng l−îng br«m tiªu phÝ do ph¶n øng víi SO2 sÏ dÉn tíi ®èi thÊp. Nh÷ng nh−îc ®iÓm cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®iÖn tÝch 219 220
cã thÓ lμ tÝnh chän läc thÊp, ®Þnh kú thay thÕ chÊt ®iÖn ph©n. chÊt khÝ nãng lªn vμ t−¬ng øng ¸p suÊt t¨ng lªn. NÕu ta lμm gi¸n ®o¹n dßng bøc x¹ hång ngo¹i víi mét tÇn sè nhÊt ®Þnh th× chÊt khÝ sÏ tuÇn hoμn nãng lªn vμ nguéi ®i, ®iÒu ®ã còng dÉn tíi 9.4. §¶m b¶o thiÕt bÞ quan tr¾c nh÷ng dao ®éng ¸p suÊt. Trong ГИАМ-1 sö dông s¬ ®å m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i vi MÆc dï nh÷ng khã kh¨n ®· biÕt trong gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò ph©n víi bé läc d−¬ng. S¬ ®å nguyªn lý cña ГИАМ-1 ®−îc biÓu b¶o tån thiªn nhiªn ë n−íc ta, m¹ng l−íi quan tr¾c cña ñy ban diÔn trªn h×nh 9.3. Nhμ n−íc vÒ KhÝ t−îng Thñy v¨n Liªn X« hiÖn nay ®ang cã trong tay nh÷ng dông cô cho phÐp thùc hiÖn kiÓm so¸t cã hiÖu qu¶ vÒ t×nh tr¹ng m«i tr−êng, trong ®ã cã khÝ quyÓn. Mét sè dông cô cïng víi thêi gian ®−îc thay thÕ b»ng nh÷ng dông cô hoμn thiÖn h¬n, mét sè kh¸c th× cã th©m niªn phôc vô dμi h¬n. Kh«ng chó träng tíi nh÷ng vÊn ®Ò ®¶m b¶o ph−¬ng tiÖn kÜ thuËt kiÓm so¸t cña c¸c c«ng së cña ñy ban, ë ®©y chóng ta sÏ xem xÐt nh÷ng lo¹i dông cô chñ yÕu ®−îc dïng ®Ó ph©n tÝch møc « nhiÔm m«i tr−êng kh«ng khÝ. Ngoμi ra, trong khu«n khæ môc nμy còng sÏ tr×nh bμy nh÷ng th«ng tin vÒ tæ hîp ph−¬ng tiÖn kÜ thuËt ®ang ®−îc sö dông: phßng thÝ nghiÖm “Пост−2”, hÖ thèng tù ®éng hãa AHKOC−AГ. M¸y ph©n tÝch khÝ ГИАМ-1. Lo¹i m¸y ph©n tÝch khÝ nμy ®· mét thêi gian dμi ®−îc dïng ®Ó ®o hμm l−îng c¸c t¹p chÊt vi l−îng, «xit cacbon trong kh«ng khÝ. Trong dông cô sö dông ph−¬ng ph¸p quang − ©m häc ph©n tÝch chÊt khÝ, dùa trªn ®o sù hÊp thô n¨ng l−îng tia ë phÇn phæ hång ngo¹i. Mçi chÊt khÝ hÊp thô bøc x¹ hång ngo¹i ë vïng phæ nhÊt ®Þnh. ChØ ngo¹i trõ nh÷ng chÊt khÝ mét nguyªn tö vμ «xy, nit¬ vμ hy®r« − nh÷ng H×nh 9.3. S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph©n tÝch hång ngo¹i víi bé läc d−¬ng chÊt khÝ nμy kh«ng hÊp thô bøc x¹ hång ngo¹i. 1 − ®éng c¬ ®ång bé, 2 − c¸c nguån ph¸t x¹, 3 − cöa quay obturato, 4 − buång Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch quang − ©m häc dùa trªn hiÖn ®o, 5 − cöa tho¸t khÝ, 6 − tÊm läc khÝ vμo, 7 − cöa khÝ vμo, 8 − c¸c buång läc, 9 − t−îng sau ®©y: nÕu chÊt khÝ cã kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c tia hång bé phËn tù ghi, 10 − mμng micro tô, 11 − bé khuÕch ®¹i, 12 − micro tô, 13 − c¸c ngo¹i ®−îc chøa vμo mét thÓ tÝch kÝn vμ t¸c ®éng lªn nã b»ng èng trô thu nhËn tia, 14 − bé thu bøc x¹ hång ngo¹i, 15 − buång so s¸nh. dßng bøc x¹ hång ngo¹i, th× sau mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh 221 222
Nh− ®· thÊy trªn h×nh 9.3, dßng bøc x¹ hång ngo¹i tõ hai ph©n tÝch khÝ, chÊt nμy th−êng cã mÆt trong hçn hîp khÝ cïng nguån ph¸t nikel cr«m 2 ®i vμo hai kªnh quang häc. C¸c dßng víi CO vμ cã phæ hÊp thô gÇn víi phæ cña «xit cacbon, c¸c buång läc cña ГИАМ−1 ®−îc chøa ®Çy ®i«xit cacbon. bøc x¹ lÇn l−ît bÞ gi¸n ®o¹n bëi cöa obturato 3, cöa nμy quay nhê ®éng c¬ ®ång bé 1. M¸y ph©n tÝch khÝ cho phÐp ®o trong ba d¶i: 0−40, 0−80 vμ 0−160 mg/m3. Sai sè quy dÉn c¬ b¶n (tÝnh b»ng % cña giíi h¹n Trong kªnh bªn ph¶i dßng bøc x¹ gi¸n ®o¹n ®i qua buång ®o trªn) kh«ng lín h¬n ±5 %. ®o 4, sau ®ã qua buång läc 8 vμ ®i vμo èng thu nhËn tia bªn ph¶i 13 cña bé thu nhËn bøc x¹ hång ngo¹i 14. Hçn hîp khÝ ®−îc M¸y ph©n tÝch khÝ ГKП-1. M¸y ph©n tÝch khÝ ®iÖn tÝch ph©n tÝch ®i qua buång 4 mét c¸ch liªn tôc. Tr×nh tù ®i cña ph©n cùc ГKП-1 lμ dông cô cè ®Þnh tù ®éng ®Ó ®o hμm l−îng dßng ë kªnh bªn tr¸i còng t−¬ng tù, cã ®iÒu ë ®©y dßng hång ®i«xit l−u huúnh trong kh«ng khÝ khÝ quyÓn. ngo¹i gi¸n ®o¹n b¾t ®Çu ®−êng cña m×nh qua buång so s¸nh 15. Nguyªn lý vËn hμnh cña m¸y ph©n tÝch khÝ nh− sau. Hçn C¸c èng trô nhËn tia 13 ®−îc ®æ ®Çy hçn hîp «xit cacbon hîp khÝ cÇn ph©n tÝch ®−îc lÊy vμo tõ kh«ng khÝ khÝ quyÓn víi acg«ng, do ®ã c¸c dao ®éng nhiÖt ®é vμ ¸p suÊt xuÊt hiÖn do xung quanh nhê thiÕt bÞ thu nhËn chuyªn, ®−îc lμm s¹ch khái bøc x¹ hång ngo¹i chØ ®−îc g©y nªn bëi sù hÊp thô bøc x¹ hång c¸c t¹p chÊt c¬ häc trong bé phËn läc vμ ®i vμo bé phËn c¶m biÕn ngo¹i cña «xit cacbon. ®iÖn hãa. §i«xit l−u huúnh chøa trong hçn hîp ®−îc ph©n tÝch Nh÷ng dao ®éng nhiÖt ®é vμ ¸p suÊt xuÊt hiÖn do t¸c ®éng ph¶n øng víi i«t tíi i«®ua hy®r« (HI), sau ®ã bÞ «xy hãa trªn cña bøc x¹ gi¸n ®o¹n ®−îc tiÕp thu bëi micro tô 12. Trong ®ã ®iÖn cùc ®o: x¶y ra sù chªnh lÖch thêi gian gi÷a c¸c dao ®éng ¸p suÊt ë hai SO2 + I2 = 2H2O → 2 HI + H2SO4. èng trô thu nhËn tia. NÕu c¸c dßng bøc x¹ hång ngo¹i b»ng C¶m biÕn ®iÖn hãa lμm viÖc theo chÕ ®é mét yÕu tè ®o dßng nhau, mμng cña micro tô 10 tiÕp thu tæng ¸p suÊt, sÏ ë trong ®iÖn. Dßng ®iÖn xuÊt hiÖn trong khi ®iÖn ph©n lμ chØ sè nång ®é tr¹ng th¸i nghØ. ®i«xit l−u huúnh Khi trong buång ®o cã «xit cacbon, dßng bøc x¹ hång ngo¹i I c SO2 = 1,1938 , ®i vμo èng trô thu nhËn tia sÏ nhá h¬n. Trong tr−êng hîp ®ã Q trong thÓ tÝch bé thu nhËn bøc x¹ hång ngo¹i ë phÝa trªn mμng trong ®ã c SO2 − nång ®é ®i«xit l−u huúnh trong kh«ng khÝ, sÏ xuÊt hiÖn thμnh phÇn biÕn thiªn cña ¸p suÊt chÊt khÝ, gi¸ trÞ cña nã sÏ phô thuéc vμo møc ®é hÊp thô bøc x¹ ë trong buång mg/m3; I − dßng ®iÖn, μA; Q − tiªu phÝ hçn hîp khÝ, l/giê. ®o. Dao ®éng cña mμng ®−îc micro tô biÕn ®æi thμnh ®iÖn ¸p M¸y ph©n tÝch khÝ cã bèn d¶i ®o: 0−1, 0−2, 0−5 vμ 0−10 mg/m3. xoay chiÒu, ®i ®Õn ®Çu vμo cña bé khuÕch ®¹i 11, sau ®ã ®Õn bé Sai sè c¬ b¶n cña dông cô kh«ng qu¸ ±6 % cña giíi h¹n ®o trªn. phËn tù ghi 9. Sè ®o cña dông cô 9 lμ chØ sè nång ®é CO trong hçn hîp khÝ ®−îc ph©n tÝch. M¸y ph©n tÝch khÝ ГMK-3 dïng ®Ó x¸c ®Þnh nång ®é «xit cacbon trong hçn hîp khÝ. §Ó trÊn ¸p ¶nh h−ëng cña ®i«xit cacbon tíi sè ®o cña m¸y 223 224
Nguyªn lý vËn hμnh (gièng nh− trong dông cô ГKП−1 ®· NO + O 3 → NO * + O 2 ; NO * → NO 2 + hν . 2 2 xÐt ë trªn) dùa vμo ®o sù hÊp thô bøc x¹ hång ngo¹i bëi «xit Ph¸t x¹ diÔn ra ë vïng phæ 620−2500 nm víi cùc ®¹i t¹i cacbon. Møc ®é hÊp thô bøc x¹ phô thuéc vμo nång ®é «xit 1200 nm, tøc ë d¶i hång ngo¹i. C−êng ®é ph¸t x¹ hν tØ lÖ víi sè cacbon. Cã nhiÒu nÐt chung trong s¬ ®å ®o cña c¸c m¸y ГMK−3 ph©n tö tham gia t−¬ng t¸c, tøc nång ®é «xit nit¬. vμ ГИАМ−1. Bé phËn thu ph¸t x¹ trong m¸y ph©n tÝch khÝ lo¹i 645ХЛ lμ Dông cô cã ba thang ®o: 0−40, 0−80 vμ 0−400 mg/m3. Sai sè nh©n tö quang ®iÖn tö. ¤z«n cÇn thiÕt ®Ó diÔn ra ph¶n øng c¬ b¶n trªn thang 0−80 mg/m3 kh«ng qu¸ ±5 % cña giíi h¹n ®o ®−îc lÊy tõ «xy cña kh«ng khÝ xung quanh khi phãng ®iÖn cao trªn. Trªn c¸c thang 0−40 vμ 0−400 mg/m3 sai sè cao h¬n mét thÕ trong lß sinh «z«n. §Ó x¸c ®Þnh nång ®é NO2 vμ tæng NO + chót, nh−ng kh«ng qu¸ ±10 %. NO2 ®· thiÕt kÕ mét kªnh bæ sung chuyÓn hãa NO2 thμnh NO M¸y ph©n tÝch khÝ 652ХЛ01. M¸y ph©n tÝch khÝ tù ®éng NO 2 Nung nãng tíi 200 o C NO + O 2 . ®−îc dïng trong c«ng t¸c kiÓm so¸t dông cô vÒ nång ®é «z«n. C¬ Trong kªnh nμy thùc hiÖn ph©n t¸ch ph¸t x¹ cña NO + O2. së vËn hμnh cña dông cô lμ ph−¬ng ph¸p ph¸t quang ngo¹i hãa häc. B¶n chÊt hiÖn t−îng nμy nh− sau: ph¶n øng cña ªtilen Nång ®é NO2 ®−îc x¸c ®Þnh theo hiÖu gi÷a c¸c trÞ sè tÝn (C2H4) víi «z«n trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh kÌm theo sù hiÖu ®iÖn, tØ lÖ víi c¸c nång ®é NO + NO2 vμ NO. ph¸t s¸ng §Ó dông cô cã ®−îc ®é nh¹y cùc ®¹i, trong buång ph¶n øng CHOH * → CHOH + h ν O3 + C2H4 → CHOH *; t−¬ng t¸c cña hçn hîp ph©n tÝch víi «z«n ®· t¹o ra ®iÒu kiÖn trong ®ã h − h»ng sè Plank, ν − tÇn sè ph¸t x¹. phãng ®iÖn tèi −u 0,6−0,8 atm. M¸y ph©n tÝch khÝ cã bèn d¶i ®o nång ®é khèi: 0−0,25, Nång ®é «z«n trong hçn hîp ph©n tÝch ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua ph©n t¸ch nhê nh©n tö quang ®iÖn tö bøc x¹ xuÊt hiÖn hν 0−0,75, 0−2,5 vμ 0−7,5 mg/m3. TrÞ sè sai sè quy dÉn c¬ b¶n trªn tÊt c¶ c¸c d¶i ®o kh«ng qu¸ ±20 % ®èi víi NO, NO2 vμ ±30 % ®èi tØ lÖ víi nång ®é O3 trong mÉu. M¸y ph©n tÝch khÝ cã bèn d¶i ®o nång ®é khèi «z«n: 0−0,05, víi NOx. 0−0,15, 0−0,5 vμ 0−1,5 mg/m3. Sai sè quy dÉn c¬ b¶n trªn tÊt c¶ M¸y ph©n tÝch khÝ 667ФФ01. M¸y ph©n tÝch khÝ ®−îc c¸c d¶i kh«ng qu¸ ±20 %. dïng ®Ó kiÓm so¸t dông cô vÒ ®i«xit l−u huúnh. M¸y ph©n tÝch khÝ 645ХЛ01. M¸y ph©n tÝch khÝ tù ®éng C¬ së vËn hμnh cña dông cô lμ ph−¬ng ph¸p ph¸t s¸ng 645ХЛ01 ®−îc dïng trong c«ng t¸c kiÓm so¸t dông cô vÒ hμm ngo¹i ®Ó x¸c ®Þnh ®i«xit l−u huúnh trong kh«ng khÝ khÝ quyÓn. l−îng «xit nit¬ (NO), ®i«xit nit¬ (NO2) vμ tæng c¸c «xit nit¬ (NO Thùc chÊt ph−¬ng ph¸p lμ ghi nhËn ph¸t x¹ cña c¸c ph©n tö + NO2) trong kh«ng khÝ. ®i«xit l−u huúnh xuÊt hiÖn d−íi t¸c ®éng cña bøc x¹ cùc tÝm Ho¹t ®éng cña dông cô dùa trªn ph−¬ng ph¸p ph¸t s¸ng kÝch thÝch. Sù kÝch thÝch c¸c ph©n tö ®i«xit l−u huúnh diÔn ra ë vïng phæ 220−240 hm, ®−îc t¸ch ra nhê bé läc ¸nh s¸ng nguyªn ngo¹i hãa häc, trong ®ã sù t−¬ng t¸c cña «xit nit¬ víi «z«n ë nh÷ng ®iÒu kiÖn t−¬ng øng kÌm theo sù ph¸t s¸ng ngo¹i: 225 226
c¸c ®iÖn cùc cña bé phËn ph©n t¸ch tia löa ion hãa, th× dßng sinh tõ phæ bøc x¹ cña ®Ìn ph¸t xung kseno. ë vïng phæ nμy ®iÖn ion hãa t¨ng lªn. Bé biÕn ®æi ®o ®iÖn trë cao “dßng − ®iÖn c¸c ph©n tö n−íc vμ «xit l−u huúnh kh«ng ¶nh h−ëng tíi sù ¸p” sÏ biÕn ®æi dßng ®iÖn ion hãa thμnh ®iÖn ¸p ®Çu ra. ph¸t s¸ng. Qu¸ tr×nh kÝch thÝch ®−îc m« t¶ b»ng c«ng thøc SO 2 + hν 1 → SO * , Dông cô ®−îc thiÕt kÕ theo s¬ ®å hai kªnh, trong ®ã dßng 2 kh«ng khÝ khÝ quyÓn ®−îc ph©n tÝch ®−îc chia thμnh hai phÇn trong ®ã ν 1 − b−íc sãng cña bøc x¹ kÝch thÝch. b»ng nhau. Mét phÇn cña dßng kh«ng khÝ ®−îc ph©n tÝch ®i ®Õn Ph©n tö bÞ kÝch ho¹t chuyÓn sang tr¹ng th¸i c¬ b¶n víi bøc mét bé phËn ph©n t¸ch, n¬i ghi nhËn tæng chung cña c¸c hy®r« x¹ l−îng tö ¸nh s¸ng cacbua, hoμn toμn kh«ng cã g× thay ®æi. PhÇn thø hai cña dßng ®i qua bé phËn ph©n chia c¸c hy®r« cacbua, ë ®ã mªtan bÞ t¸ch SO * → SO 2 + hν 2 , 2 khái c¸c hy®r« cacbua cßn l¹i (ªtilen, pr«pan, t«lul, benz«l...). Bé trong ®ã ν 2 − b−íc sãng cña ph¸t x¹ trong khi ph¸t s¸ng ngo¹i. phËn ph©n t¸ch thø hai chØ ghi nhËn mªtan. TrÞ sè nång ®é tæng Ph¸t x¹ ¸nh s¸ng ngo¹i n»m trong d¶i b−íc sãng 260−400 c¸c hy®r« cacbua ®· lo¹i mªtan nhËn ®−îc nh− lμ hiÖu c¸c tÝn nm. C−êng ®é ph¸t x¹ tØ lÖ víi nång ®é ®i«xit l−u huúnh. hiÖu ®iÖn tõ hai c¶m biÕn. M¸y ph©n tÝch khÝ cã ba d¶i ®o nång ®é khèi: 0−0,5, 0−1,5 M¸y ph©n tÝch khÝ cã ba d¶i ®o nång ®é khèi cña tæng c¸c vμ 0−5,0 mg/m3. TrÞ sè sai sè quy dÉn c¬ b¶n cho phÐp cña dông hy®r« cacbua, mªtan vμ tæng c¸c hy®r« cacbua ®· lo¹i mªtan: cô trªn tÊt c¶ c¸c d¶i ®o kh«ng qu¸ ±20 %. 0−5, 0−15 vμ 0−50 mg/m3. Sai sè quy dÉn c¬ b¶n ®o mªtan (CH4) vμ tæng c¸c hy®r« cacbua (Σ CH) b»ng ±15 %. Sai sè ®o tæng c¸c M¸y ph©n tÝch khÝ 623ИН02. C¶i biªn nμy cña m¸y ph©n hy®r« cacbua ®· lo¹i mªtan (Σ CH − CH4) kh«ng qu¸ ±20 %. tÝch khÝ 623ИН ®−îc dïng ®Ó kiÓm so¸t nång ®é khèi cña tæng c¸c hy®r« cacbua, mªtan vμ tæng c¸c hy®r« cacbua lo¹i trõ M¸y ph©n tÝch khÝ “Палладий-3”. Lo¹i m¸y ph©n tÝch khÝ mªtan. nμy thay thÕ cho mÉu “Палладий−2”. Dông cô ®−îc dïng ®Ó VËn hμnh cña m¸y dùa trªn sù øng dông ph−¬ng ph¸p ®o kiÓm so¸t dông cô vÒ « nhiÔm khÝ quyÓn vμ kh«ng khÝ bëi «xit tia löa ion hãa. C¬ së x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng nång ®é cña c¸c hy®r« cacbon trong c¸c khu vùc s¶n xuÊt. Sù kiÓm so¸t thùc hiÖn b»ng cacbua trong kh«ng khÝ lμ sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn ion hãa ghi c¸ch ®o hμm l−îng «xit cacbon trong kh«ng khÝ vμ ®−a ra th«ng tin d−íi d¹ng tÝn hiÖu ®Çu ra thèng nhÊt tû lÖ víi ®¹i l−îng ®−îc nhËn ®−îc khi c¸c ph©n tö h÷u c¬ ®−îc ®−a vμo tia löa hy®r«. ph©n tÝch. M¸y ph©n t¸ch tia löa ion hãa ®· ®−îc ph¸t triÓn ngay tõ Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ph©n tÝch khÝ dùa trªn n¨m 1957. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña nã dùa trªn hiÖn t−îng khi ph−¬ng ph¸p ®o dßng ®iÖn cña bé phËn ®iÖn hãa. ®−a chÊt h÷u c¬ vμo tia löa hy®r« sÏ t¹o thμnh ion vμ xuÊt hiÖn M¸y ph©n tÝch khÝ “Палладий−3” cÊu t¹o tõ hai khèi: khèi dßng ®iÖn ion gi÷a c¸c ®iÖn cùc cña bé phËn ph©n t¸ch chÞu ®iÖn ¸p. Khi kh«ng cã c¸c t¹p chÊt h÷u c¬ trong mÉu, dßng ®iÖn ion khÝ vμ khèi ®o. Trong khèi khÝ bè trÝ c¸c yÕu tè chuÈn bÞ khÝ vμ hãa xuÊt hiÖn trong tia löa hy®r« tinh khiÕt nhá kh«ng ®¸ng kÓ. m¹ch ®iÖn hãa. Trong khèi ®o cã m¹ch ®iÖn tö cã chøc n¨ng Nh−ng trong tr−êng hîp ®−a c¸c chÊt h÷u c¬ vμo tia löa gi÷a 227 228
®¶m b¶o chÕ ®é thÕ tÜnh cho ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn hãa vμ ®o mét ngμy. dßng ®iÖn «xy hãa ®iÖn hãa cacbon. M¸y ph©n tÝch khÝ lμm viÖc Phßng thÝ nghiÖm cho phÐp ®ång thêi kiÓm so¸t hμm l−îng theo chÕ ®é liªn tôc. cña 12 chÊt « nhiÔm, trong sè ®ã: ®o ghi tù ®éng hμm l−îng hai chÊt, thu mÉu tù ®éng − n¨m chÊt, thu mÉu thñ c«ng − n¨m. Phßng thÝ nghiÖm tæng hîp lo¹i “Пост-2”. Phßng thÝ Trong mét ca c«ng t¸c ®¶m b¶o ®ång thêi thu 38 mÉu, trong sè nghiÖm nμy dïng ®Ó thùc hiÖn mét tËp hîp c¸c quan tr¾c vÒ ®ã thu tù ®éng 33, thñ c«ng 5. møc « nhiÔm cña kh«ng khÝ khÝ quyÓn vμ ®o nh÷ng ®Æc tr−ng T¹i phßng thÝ nghiÖm cè ®Þnh “Пост−2” cßn kiÓm so¸t b¶y khÝ t−îng. tham sè khÝ t−îng, trong ®ã bèn − tù ®éng ®o ghi, b¶y − ®o ghi Phßng thÝ nghiÖm cho phÐp thùc hiÖn ®o vμ ghi tù ®éng thñ c«ng. trªn b¨ng ®å c¸c nång ®é «xit cacbon vμ ®i«xit l−u huúnh; thu tù ®éng 33 mÉu kh«ng khÝ ®Ó ph©n tÝch 5 lo¹i t¹p chÊt d¹ng N¨ng suÊt phßng thÝ nghiÖm víi chÕ ®é bèn ca c«ng t¸c mét ngμy lμ 5 ⋅ 10 4 mÉu/n¨m vμ thêi h¹n phôc vô − 10 n¨m. khÝ, cÆn khãi vμ bôi; thu thñ c«ng 5 mÉu kh«ng khÝ ®Ó ph©n tÝch c¸c t¹p chÊt d¹ng khÝ, cÆn khãi vμ bôi, ®o tù ®éng vμ ghi HÖ thèng tù ®éng hãa kiÓm so¸t « nhiÔm kh«ng khÝ h−íng vμ tèc ®é giã, nhiÖt ®é ( −50 ÷ 50 oC) vμ ®é Èm kh«ng khÝ khÝ quyÓn АНKОС-АГ. HÖ thèng nμy dïng ®Ó kiÓm so¸t liªn khÝ quyÓn (0−100 %); kiÓm so¸t b»ng m¾t nhiÖt ®é, ®é Èm vμ ¸p tôc vÒ c¸c ®Æc tr−ng « nhiÔm vμ c¸c tham sè khÝ t−îng biÕn suÊt kh«ng khÝ khÝ quyÓn b»ng c¸c dông cô x¸ch tay. thiªn trong thêi gian vμ kh«ng gian ë nh÷ng bån kh«ng khÝ cña Phßng thÝ nghiÖm “Пост−2” lμ mét tËp hîp nh÷ng ph−¬ng c¸c thμnh phè lín vμ trung t©m c«ng nghiÖp, còng nh− dïng ®Ó tiÖn kü thuËt, bao gåm lÒu kim lo¹i víi nh÷ng c¬ cÊu phô trî néi dù b¸o nghiÖp vô vÒ møc « nhiÔm. ngo¹i thÊt; nhãm dông cô kiÓm so¸t tù ®éng nång ®é c¸c chÊt « HÖ thèng nh− vËy ®· ®−îc ®−a vμo sö dông ë mét sè thμnh nhiÔm − c¸c m¸y ph©n tÝch khÝ vÒ «xit cacbon lo¹i ГMK−3 vμ phè cña Liªn X«, ch¼ng h¹n nh− ë Lªningrat t¹i c¬ së cña Trung ®i«xit l−u huúnh lo¹i ГKП−1; nhãm dông cô ®Ó thu mÉu kh«ng t©m nghiªn cøu vμ kiÓm so¸t « nhiÔm m«i tr−îng tù nhiªn khÝ tù ®éng vμ b»ng tay cho ph©n tÝch c¸c t¹p chÊt d¹ng khÝ, Lªningrat. cÆn khãi vμ bôi − c¸c m¸y thæi khÝ lo¹i ЭА−1, ЭА−2, ЭА−2С vμ Trªn h×nh 9.4 biÓu diÔn s¬ ®å c¬ cÊu cña hÖ thèng АНKОС m¸y thu mÉu kh«ng khÝ tù ®éng “Kомпонент”; nhãm c¸c dông −АГ. Nh− ®· thÊy, hÖ thèng АНKОС−АГ cã hai cÊp. T¹i cÊp thø cô ®Ó kiÓm so¸t tù ®éng vμ b»ng tay c¸c ®¹i l−îng khÝ t−îng − nhÊt (cÊp d−íi) hÖ thèng thùc hiÖn ®o nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm phong ¸p kÝ lo¹i M63MР, c¸c c¶m biÕn nhiÖt ®é vμ ®é Èm, khèi vμ gi¸ trÞ c¸c ®¹i l−îng khÝ t−îng, biÕn ®æi c¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc ®iÒu phèi ®Ó ghi c¸c gi¸ trÞ nhiÖt ®é vμ ®é Èm b»ng dông cô thμnh c¸c ®¹i l−îng vËt lý, ghi c¸c gi¸ trÞ lªn vËt mang tin, h×nh phong ¸p kÝ tù ®éng, nhiÖt kÕ lo¹i ТП−6, Èm kÕ lo¹i MБ−4M, ¸p thμnh c¸c th«ng b¸o, l−u gi÷ th«ng tin vμ truyÒn th«ng tin tíi kÝ lo¹i M−67. cÊp thø hai (cÊp trªn) ë Trung t©m xö lý th«ng tin ®Ó xö lý tiÕp. Phßng thÝ nghiÖm cã thÓ lμm viÖc theo chÕ ®é liªn tôc hoÆc Nh÷ng tr¹m tù ®éng kiÓm so¸t c¸c chÊt « nhiÔm khÝ quyÓn theo chÕ ®é gi¸n ®o¹n víi thao t¸c viªn phôc vô nöa giê 2−4 lÇn thuéc cÊp thø nhÊt. 229 230
T¹i cÊp thø hai thùc hiÖn thu thËp th«ng tin ban ®Çu tõ c¸c tr¹m tù ®éng kiÓm so¸t c¸c chÊt « nhiÔm khÝ quyÓn, còng nh− tõ c¸c nhãm c«ng t¸c di ®éng vμ phßng thÝ nghiÖm ph©n tÝch khÝ cè ®Þnh, xö lý th«ng tin, qu¶n lý c«ng t¸c cña c¸c bé phËn thμnh viªn cña hÖ thèng, gi¶i quyÕt mét tËp hîp nhiÖm vô vÒ kiÓm so¸t vμ dù b¸o c¸c møc « nhiÔm nguy hiÓm, xuÊt kÕt qu¶ xö lý lªn giÊy vμ c¸c vËt mang tin m¸y tÝnh, còng nh− truyÒn th«ng tin cho nh÷ng ng−êi sö dông. CÊp thø hai cña hÖ thèng bao gåm tæ hîp tÝnh to¸n qu¶n lý th«ng tin, c¸c ph−¬ng tiÖn biÓu diÔn th«ng tin, truyÒn d÷ liÖu, liªn l¹c, ghi, nh©n b¶n vμ chuÈn bÞ th«ng tin ®−îc bè trÝ ë trung t©m xö lý th«ng tin. Nh÷ng chøc n¨ng chñ yÕu cña hÖ thèng: − Tù ®éng thu thËp th«ng tin vÒ « nhiÔm khÝ quyÓn bëi nh÷ng t¹p chÊt chñ yÕu vμ vÒ c¸c tham sè khÝ t−îng; − Ph¸t hiÖn nh÷ng nång ®é cao cña c¸c chÊt ®éc h¹i v−ît qu¸ nh÷ng tiªu chuÈn qui ®Þnh vμ truyÒn ph¸t c¶nh b¸o b·o; − Dù b¸o ng¾n h¹n møc « nhiÔm; − Ph©n tÝch nh÷ng nguyªn nh©n v−ît tréi nång ®é tíi h¹n cho phÐp vμ ph¸t b¸o nh÷ng chØ dÉn cho c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp nh»m c¾t gi¶m ph¸t th¶i nh÷ng chÊt ®éc h¹i vμo khÝ quyÓn trong thêi kú ®iÒu kiÖn khÝ t−îng bÊt lîi; − KiÓm so¸t hiÖn tr¹ng cña tæ hîp thiÕt bÞ kÜ thuËt trong hÖ thèng. Tr¹m tù ®éng kiÓm so¸t « nhiÔm khÝ quyÓn ®o 13 tham sè, trong ®ã cã hμm l−îng cña chÝn chÊt « nhiÔm vμ bèn tham sè H×nh 9.4. S¬ ®å c¬ cÊu cña hÖ thèng АНKОС-АГ khÝ t−îng. NCTD§ − nhãm c«ng t¸c di ®éng, PTNPT − phßng thÝ nghiÖm ph©n tÝch khÝ cè ®Þnh, THTBKT TTXLTT − tæ hîp thiÕt bÞ kÜ thuËt cña trung t©m xö lÝ th«ng tin 231 232
Nh÷ng chÊt « nhiÔm ®−îc kiÓm so¸t vμ d¶i nång ®é ®−îc ®o Danh môc Tμi liÖu tham kh¶o nh− sau: − «xit cacbon, 0−160 mg/m3; 1. Антропогенные изменения климата. Под ред. М. И. Будыко и Ю. А. − ®i«xit l−u huúnh (SO2), 0−5 mg/m3; Израэля. Л., Гидрометеоиздат, 1987. 403 с. − «xit nit¬ (NO), ®i«xit nit¬ (NO2) , tæng c¸c «xit nit¬ (NOx), 2. Безуглая Э. Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. Л., Гидрометеоиздат, 0−7,5 mg/m3; 1980. 184 с. − tæng c¸c hy®r« cacbua lo¹i trõ mªtan (Σ CH−CH4), 0−45 3. Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы, Л., mg/m3; Гидрометеоиздат, 1985. 272 с. − «z«n (O3), 0−1,5 mg/m3. 4. Берлянд М. Е. и др. Методические указания по прогнозу загрязне-ния воздуха в городах. Л., Гидрометеоиздат, 1979. 79 с. C¸c tham sè khÝ t−îng ®−îc kiÓm so¸t vμ c¸c d¶i ®o nh− 5. Борисенков Е. П., Кондратьев К. Я. Круговорот углерода и климат. sau: Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 319 с. − tèc ®é giã, 1,5−40 m/s; 6. Борисенков Е. П., Пасецкий В. М. Тысячелетняя летопись необы- − nhiÖt ®é kh«ng khÝ, −40÷40 oC ; чайных явлений природы. М., Мысль, 1988. 523 с. − h−íng giã, 0−360 o. 7. Будыко М. И. Эволюция биосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1984. 487 с. 8. Будыко М. И., Ронов А. Б., Яншин А. Л. История атмосферы. Л., Sai sè phÐp ®o quy dÉn tíi h¹n vÒ nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm b»ng 20 %, vÒ c¸c tham sè khÝ t−îng − 10 %. Гидрометеоиздат, 1985. 207 с. 9. Будыко М. И., Голицын Г. С., Израэль Ю. А. Глобальные клима- Sè l−îng cùc ®¹i c¸c tr¹m cè ®Þnh kiÓm so¸t « nhiÔm khÝ тические катастрофы. Л., Гидрометеоиздат, 1986. 158 с. quyÓn b»ng 100. ë Lªningrat ®· bè trÝ n¨m tr¹m nh− vËy, chu 10. Бютнер Э. К. Планетарный газообмен О и СО. Л., Гидрометеоиздат, kú ®o t¹i ®ã b»ng 30 phót, 1, 2, 4 vμ 6 giê. 1986. 232 с. 11. Горшков В. Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды. Итоги науки и техники, т. 7. М., 1990. 237 с. 12. Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров Совет-ского Союза. «Выбросы вредных веществ». Л., 1990. 487 с. 13. Ивлев Л. С. Химический состав и структура атмосферных аэро- золей. Л., 1987. 366 с. 14. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. 2-е изд. М., Гидрометеоиздат, 1984. 560 с. 15. Кароль И. Л. Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в 233 234
атмосфере. Л., Гидрометеоиздат, 1972. 366 с. 2. B¶o vÖ n−íc lôc ®Þa 16. Кароль И. Л., Розанов В. В., Тимофеев Ю. М. Газовые примеси в атмосфере. Л., Гидрометеоиздат, 1983. 192 с. 17. Климат Ленинграда. Л., Гидрометеоиздат, 1982. 252 с. 18. Климат Москвы. Л., Гидрометеоиздат, 1974. 320 с. 19. Климат Москвы за последние 30 лет. М., 1989. 92 с. 20. Климатические и биологические последствия ядерной войны. М., Ch−¬ng 1 Наука, 1987. 287 с. sù ph¸t triÓn c¸c nghiªn cøu 21. Ландсберг Г. Е. Климат города. Л., Гидрометеоиздат, 1983. 248 с. vÒ b¶o vÖ tμi nguyªn n−íc 22. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окру- жающей среды. М., Наука, 1982. 310 с. 23. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л., 1.1. Nh÷ng luËn ®iÓm chung Гидрометеопздат, 1984. 750 с. 24. Методические указания по прогнозированию загрязнения воз-духа в Sö dông hîp lý vμ b¶o vÖ tμi nguyªn thiªn nhiªn - nhiÖm городах с учетом метеорологических условий: РД 52.04. 78−85. vô quan träng nhÊt cña thêi ®¹i. Nh÷ng vÊn ®Ò sö dông n−íc, Введено впервые. М., 1986. 59 с. ®Æc biÖt ë c¸c quèc gia víi tμi nguyªn n−íc h¹n chÕ, ®ang lμ nçi 25. Общесоюзный нормативный документ. Методика расчета кон- lo ®Æc biÖt. HiÓm häa kh«ng chØ do sù c¹n kiÖt vÒ l−îng, mμ c¶ центраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержа-щихся в выбросах предприятий. ОНД 86. Л., Гидрометеоиздат, 1987. 93 с. do suy gi¶m chÊt l−îng ë qui m« lín, kh«ng cho phÐp sö dông 26. Пененко В. В., Алоян А. Е. Модели и методы в задачах охраны tμi nguyªn hiÖn cã, ®ang trë nªn hiÖn thùc. окружающей среды. Новосибирск: Наука, 1985. 256 с. V× vËy, vÊn ®Ò sö dông hîp lý tμi nguyªn thiªn nhiªn vμ 27. Семенченко Б. А., Белов П. И. Метеорологические аспекты охраны b¶o vÖ m«i tr−êng ®ang ®−îc rÊt chó ý ë cÊp quèc gia vμ ph¸p природной среды. М., 1984. 95 с. lý. ThËt vËy, ngay tõ nh÷ng n¨m ®Çu tiªn tån t¹i nhμ n−íc X« 28. Смит К. Основы прикладной метеорологии. Л., Гидрометеоиздат, viÕt, së h÷u quèc gia vÒ n−íc ®· ®−îc ®Ò ra, më ra nh÷ng kh¶ 1978. 423 c. n¨ng réng lín ®Ó sö dông tæng hîp vμ cã kÕ ho¹ch tμi nguyªn 29. Стыро Б. И., Луянас В. Ю., Шопаускас К. К. Радиоактивность n−íc nh»m ph¸t triÓn kinh tÕ quèc d©n, ®ång thêi b¶o vÖ n−íc атмосферы и метеорология. Вильнюс, Минтис, 1975. 268 с. khái « nhiÔm vμ c¹n kiÖt. N¨m 1919, ë n−íc Nga ®· thμnh lËp Uû ban Trung −¬ng vÒ B¶o vÖ n−íc, víi nhiÖm vô nghiªn cøu c¸c thñy vùc tiÕp nhËn n−íc th¶i tõ c¸c xÝ nghiÖp, t×m kiÕm c¸c biÖn ph¸p ®Êu tranh chèng « nhiÔm mäi nguån n−íc, kiÓm tra vμ t− vÊn vÒ mäi vÊn 235 236