Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников

(23)Приоритет Государстеениый комитет Опубликовано 23,10.81. Бкмлетень39Дата опубликования описания 25,10.8 1 ао аелаи изобретений и открытийТ. Н. Жигаловская, И. М. Назаров, Ш, Д,(72) Авторы изобретения Ордена Трудового Красного Знамени инстгеофизики(71) Заявител 54) СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬН ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТ УДАЛЕННЫХ И МЕСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ.в Изобретение относится к аналитической химии, связанной с охраной окружающей среды и может быть использовано для излучения влияния промышленных источников на окружающую среду и изучения дальнего переноса загрязняющих веществ, а также выявления местных источников загрязнения.Известен способ определения загрязнений от промышленных источников. Способто заключается в отборе проб снежного покрова на разных расстояниях отисточника и измерении в них содернания микроэлементов и других загрязняюших веществ 11Однако этот способ не позволяет разичить загрязнения от местных и удаленных источников и раздельно оценить их вклад в суммарную концентрацию загрязняющего вещества.Наиболее близким по технической сущно-, сти и достигаемому результату к пред - лагаемому является способ раздельного определения аэрозольных загрязненттй от удаленных и местных источников. Способ 2основан на том, что изотопы с меньшимпериодом полураспада выпадают с аэрозолями ближе от места загрязнения, чемизотопы с большим периодом полураспада,Аэрозоли отбирают и анализируют стандартным методом (радиохимия, радиометрия) на содержание короткоживуших и долгоживущих изотопов 21,Однако этот способ не пригоден дляраздельного, определения аэрозольных загрязнений нерадиоактивными веществами,Белью изобретения является обеспечение раздельного, определения в случаезагрязнений нерадиоактивными веществами.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу раздельного определенияаэрозольных загрязнений от удаленныхи местных источников, отбирают пробуега, отфильтровывают нерастворимыеводе примеси, выпаривают фильтрат ио количестве загрязнений от удаленныхи местных источников судят по отношениювеса нерастворимых в воде примесей ксухому остатку фильтрата.3 8752Для суммарного загрязнения в суммеконцентрации в нерастворимой частях пробы) концентрация загрязняющих веществв пробах снега "снижаеся по экспонентес удалением от источника. Таким образом,имеет место соотношение(х)=фо)е ",где О- концентрация элемента вблизиЕха 10источника загрязнения;- концентрация в пробе, отобраннойХв данном пункте;у - расстояние этого пункта от источника загрязнения,Показатель экпоненты К может различаться для данных групп элементов в зависимости от их химических и физических свойств, Лля тяжелых элементов смалой упругостью паров при атмосферных,20условиях К больше, чем для легких илиимеющих высокую упругость паров принормальных атмосферных условиях, дляданной группы элементов и данной скоро.сти ветра коэффициент К является посто 25янным для разных районов,Отношение концентрации загрязняющеговещества в растворимой части пробы снега Фр,к концентрации в нерастворимойчасти увеличивается с удалением,от источника, Если указанное отношение обозначим через 1 о, то изменениесрасстоянием от источника выражается формулойр 1 х) =р(о)Ед",10=(ср /фн )о - отношение концентраций вблизи источника;ух - аналогичное отношение в данном пункте; 40Х - расстояние в км от рассматриваемого пункта до источника,Коэффициенты К и ск, находились изсоотношений45к= 1 е фее ,х:е еех) хехе ГЕех)" хеее еГ есо).Коэффициенты, К и сС постоянны для данной группы элементов при заданной скорости ветра. Например, при средней скорости ветра 20 км/ч цля свинца зна чение К =(3+0,3) 10 км ", для цинка, медИ, никеля, ванадия и оловаК = 6 + 0,5) 10км " . При средней скорости веера 2 км/ч для свинца и указанной выше группы элементов значение К было практически одинаковым 66 4-26 + 8 10км " . Значения с(, даныв примере.Отбор и подготовка проб происходит следующим образом,С целью обеспечения раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местнь 1 х источников, отбирают ианализируют пробы снега на разных расстояниях от источника, Отбор проб можетпроизводиться стандартными пробоо тборниками, применяемыми в процессе снегомерной съемки при определении физическихпараметров снега или любыми другимисредствами, не вносящими изменений вхимический состав пробы, в любые срокипосле установления устойчивого снежногопокрова, не позже, чем за 1-2 нед доначала сне отаяния.Пробы отбирают на ровных горизонтальных йлощадках не ближе, чем 500 м отжелезнодорожных линий, автомобильныхтрасс, окраин населенных пунктов, Дляснижения случайных колебаний концентраций загрязняющих веществ снега нужнобрать снег в трех точках на расстояниях100-200 м друг от друга, отбирая снегна всю глубину снежного покрова, но так,чтобы не попадали частички почвы.Пробы снега с трех пунктов помещаютв одно полиэтиленовое ведро, растапливают.Объем полученной воды должен быть неменее 2 л. Если объем снеговой водыоказывается меньше 2 л, то число пробследует увеличить, чтобы довести среднюю пробу до нужного объема. Весь объемснеговой воды фильтруют через беззольныйфильтр, который высушивают под лампойили в термостате при температуре не вышео100 С до постоянного, веса. Фильтрат наливают в полиэтиленовые бутылки и делятна части в зависимости от числа определяемых групп загрязняющих веществВ фильтрат пробы, предназначенной для определения микроэлементов, добавляют концентрированную соляную или азотную кислотуквалификации ОСЧ (особо чистый) в количестве 2 мл на 1 .л снеговой воды. Передфильтрацией беззольный фильтр долженбыть взвешен на аналитических весах. После высушивания фильтр взвешивают вторично уже с пробой, Разность между весомфильтра с пробой и его весом перед фильтрацией равна .весу сухого нерастворимого остатка пробы, фильтрат выпариваютдосуха на плитке, не доводя до кипенияв кварцевых тиглях объемом 10 мл, добавляя пробу в тигель постепенно, небольшими порциями. Перед выпариванием тигель взвешивают на аналитических весах,266 6ния К и с, рассчитывались по приведенным выше формулам.Одельные значения о 6, вычисленныепо данным, полученным в двух пунктах,лежат в пределах+ 4 К и оХ - ЬсКв тех случаях, когда нет достаточно интенсивных местных источников и перенос загрязняющих веществ осуществляется отодного удаленного источника. О В таблице приведены средние значенияИ 5 875после выпаривания пробы его взвешиваютповторно, чтобы определить вес сухогоостатка в фильтрате, Затем обе частипробы анализируют стандартными методами, по единой методике. Концентрациизагрязняющих веществ выражают в весовыхчастях по отношению к сухому нерастворимому осадку на фильтре ипо отношениюк сухому остатку фипьтрата и, кроме того,в расчете на объем снеговой воды такжев весовых единицах. Например, крнцентрация определяемого вещества может бытьвыражена в мг/кг ипи в мкг/г или в мг/лдля осадка на фильтре и сухого остаткафильтрата. По значениям концентраций 15загрязняющих веществ (микроэлементов)иыеренным в трех или большем числеточек, определяют величины К и дкаксредние из нескольких наблюдений,П р и м е р, Выбран район с линейными размерами около 2000 км. На окраине выбранного района находился мощныйисточник аэрозолей, носителей микроэлементов. В данном случае, при изучениизагрязнения района с линейными размерами 5в тысячи км, в качестве источника принималась группа промышленных предприятий,расположенных на одной территории с линейными размерами в десятки км, или промышленный город. Для отбора проб исполь-зозовались 8 метеостанций, на которых ведутся стандартные сетевые снегосъемки.Метеостанции расположены примерно пооси розы ветров, со среднемесячной частотой ветра около 40% на уровне 850 мб, 35Каждая проба составлялась из трех, отобранных в начале, середине и конце снегомерного маршрута. Объем объединеннойпробы обычно превышал 2 л воды, чтообеспечивало достаточную репрезентативность измерений,Кажцая проба фильтровалась, подверГаясь тем самым делению на условно нерастворимую и условно растворимую части,Условно нерастворимая часть, остававшаяся на фильтре, состояла в основном изсравнительно грубодисперсных нерастворимых частиц с некоторым небольшим. количеством субколлоидных, коллоидных частиц, Условно растворимая часть состояла из истинно растворенных, веществ инекоторого количества высокодисперсных,коллоидных и субколлоидных частиц. Осадок на фильтре и сухие остатки растворялись в кислотах и анвлизировались стандартным атомно-абсорбционным методомна содержание тяжелых металлов. Полученные из анализов данные о концентрациях используются для расчетов. ЗначеЕИ пунктов наблюдений. Каждое из значений представляет собой среднюю величину, полученную в результате измерений средних проб для двух данных пунктов 1 идля измеряемых элементов. С умма берется только по положительным значениям О, Отрицательные значения с( могут свидетельствовать о наличии мощных местных источников (перенос в направле- нии, обратном рассматриваемому). В таб- лице приведены значения с и Ь оСдля трех пунктов и значения с 4и с 4 рассчитанные по данным, получейным в пунктах 1,2 и пунктах 1,3.Пользуясь формулами для К и с, 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 исчща Фр иъм - Фр вычи"и "нцентрадию, привносимую местным источФИЗ, Чн ВычПри наличии местного источника увеличивается значение ф,(сухие выпадения) в данном пункте, поэтому значение )= фр/с уменьшается, снижается и значение 0 дфх)/(о)в формуле, по которой вычисляется о-, Поэтому отдельные значения с,4 становятся меньше средней величины,( Ь Е или. меньше нуля. Из таблицы видно, что в пункте 3 имеется местный источник никеля, в пунктах 2 и 3 - местные истопники меди. Вследствие переноса загрязняющего вещества в данныйпункт от удаленного источника увеличивается количество вещества в условно растворимой части пробы, т.е. увеличивается значение фр , а следовательно, и величина р( ), Если в данный пункт переносится загрязняющее вещество от другого источника, кроме рассматриваемого нами, ( увеличивается Фр ), то это приводит к увеличениюс в данном пункте. Таким образом,= -0,06293 дь Подписн Тираж з 9323/6 ВНИ род, ул. Проектная,П "Патент", г. У 7 8752 если отдельное значение сС для данного ингредиента выше предела с, - ЬсС, это означает, что концентрация условно растворимого загрязняющего вещества выше ожидаемой вычисленной), т,е. кроме известного источника, от которого осуществляется перенос, появился еще другой неизвестный удаленный источник. В данном случае, иэ таблицы следует, что такой источник оказывает влияние на концентра о цию условно растворимого никеля в пункте 2 и концентрацию условно растворимого цинка в пункте 3.По известным значениям К и оЬ можно оценить расстояние до источника: 35= кеесих) )" хююке ГКо) формула изобретения Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и мест ных источников, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью обеспечения раздельного определенйя в случае загрязнений нерадиотактивными веществами, отбирают пробу снега, отфильтровывает нерастворимые в воде примеси, выпаривают фильтрат и о количестве загрязнений от Юаценных и местных источников судят по отношению веса нерастворимых в воде примесей к сухому остатку фильтрата. 66 8Формулы не применимы на расстояниях меньше 50-100 км. Результаты измерений могут также искажаться, если вследствие местных условий например, повышенной кислотной среды) существенно 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 удаленного источника. Поэтому, при обнаружении зиачений С 1 Х +ЬХнужен анализ местных условий.Таким образом, предложенный способ позволяет раздельно определить аэрозоль-. ные загрязнения нерадиоактивными вацествами от удаленных и местных источников. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Назаров И.М., фридман Ш, Д.,Ренне О.С, Использование сетевых снегосъемок для. излучения загрязнения снежного покрова, Теометеорология и гидрогеология", 1978, И 4, с. 74-78,2 Коган Р. М Назанов И, М., фридман Ш. Д. Основы гамма-спектрометрииприродной среды. М., Атомиэдат, 1976,с, 303-309.