Читать книгу Экологическая безопасность на промышленном предприятии. Учебно-практическое пособие - Надежда Лаврова - Страница 31

Производственный контроль осуществляется экологической службой предприятий, организаций и учреждений (должностными лицами, лабораториями, отделами по охране ОПС), деятельность которых связана с использованием природных ресурсов или оказывает влияние на окружающую природную среду.

Производственный экологический контроль (далее – ПЭК) является комплексом мероприятий, выполняемых предприятием, организацией, учреждением по управлению воздействием на окружающую среду путем описания, наблюдения, оценки и составления прогноза источников воздействия и отходов.

Задача производственного экологического контроля – проверка выполнения планов и мероприятий по охране природы и оздоровлению ОПС, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, соблюдения нормативов качества окружающей природной среды, выполнения требований экологического законодательства на конкретном предприятии, в организации, учреждении. Он может выражаться в контроле над выбросами загрязняющих веществ, выделением и освоением средств на природоохранные мероприятия, работой очистных сооружений и т. д.

В рамках производственного экологического контроля осуществляется производственный экологический мониторинг (далее – ПЭМ) в соответствии с ГОСТР56063—2014 «Производственный экологический мониторинг. Требования к программам производственного экологического мониторинга». Научно обоснованный метод принятия экологически верных решений лежит через создание системы экологического мониторинга – наблюдений и экспериментов, ориентированных на оценку и прогноз состояния ОПС, находящейся под антропогенным воздействием. При этом, целью мониторинга является не пассивная констатация фактов, а соответствующая обработка поступающей информации, автоматизация экологических наблюдений, оценка «меры диссонанса» данной экосистемы с эталонной (не нарушенной или используемой разумно, без ущерба для нее) и, как результат, прогнозирование и принятие экологически верных инженерных решений и выдача рекомендаций.

Программы ПЭМ входят в состав документации производственного экологического контроля. Их разрабатывают на определенный срок, как правило, кратный одному календарному году. При этом учитывают:

– результаты исследований фонового загрязнения окружающей среды;

– фондовые данные наблюдений за состоянием и загрязнением окружающей среды;

– результаты инженерно-экологических изысканий;

– сведения об источниках негативного воздействия на окружающую среду;

– природные и климатические условия;

– установленные нормативы допустимого воздействия на окружающую среду

– нормативы качества окружающей среды;

– надежность, доступность и экономическую целесообразность применения соответствующих методов измерений;

– результаты проверки работы очистных сооружений и природоохранного оборудования;

– планируемые и реализованные мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду и восстановлению природной среды;

– результаты ПЭК, в том числе ПЭМ, за прошлые периоды.

В программах ПЭМ указывают:

– цели и задачи ПЭМ;

– описание объекта ПЭМ;

– структуру ПЭМ;

– расположение точек отбора проб и постов наблюдения;

– контролируемые параметры;

– используемые методы наблюдений и измерений;

– периодичность наблюдений и измерений;

– порядок сбора, хранения, анализа, оценки результатов наблюдений ПЭМ, прогноза изменений состояния и загрязнения окружающей среды и передачи информации о результатах ПЭМ.

В описание объекта ПЭМ включают:

– границы наблюдаемой территории;

– природные и климатические условия в районе размещения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;

– сведения о состоянии окружающей среды;

– сведения об оказываемом негативном воздействии на окружающую среду при нормальном режиме эксплуатации объектов, оказывающих негативное воздействие, и в аварийных ситуациях.

При проведении анализов и измерений в рамках производственного экологического контроля (мониторинга) собственные или привлекаемые лаборатории должны иметь советующую аккредитацию. Аккредитация – это официальное признание органом по аккредитации компетентности физического или юридического лица выполнять работы в определенной области оценки соответствия (ст. 2 Федерального Закона от 27.12.2002 №184-ФЗ «О техническом регулировании»). Программа ПЭК должна содержать информацию о реквизитах аттестатов аккредитации собственных и (или) привлекаемых испытательных лабораторий (центров) с указанием информации об области их аккредитации.

Аналитическая служба предприятия – это сложная система, позволяющая получить данные о химическом составе веществ, которые необходимы для материального производства, рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Аналитический контроль производства включает в себя практическое применение теории и методов аналитической химии к определению состава конкретных объектов какого-либо производства. До недавнего времени его называли техническим анализом. Служба аналитического контроля осуществляет оперативное руководство технологическим процессом, контроль качества готовой продукции, технологических выбросов и состояния окружающей среды, а также контроль содержания в исходном сырье и промежуточных продуктах вредных примесей).

При осуществлении аналитического контроля выделяют следующие цели: изучение и оценка состава, управление составом.

Изучение состава – это установление качественного и (или) количественного состава сырья, промежуточных продуктов, готовой продукции, отходов производства, выбросов в атмосферу, состава сточных вод. Оценка заключается в установлении соответствия содержания компонента в основной массе вещества определенным требованиям (критериям). Синоним оценки – контроль химического состава веществ.

В зависимости от объекта аналитического контроля и его цели различают следующие виды анализов, с помощью которых производят оценку химического состава:

– маркировочные;

– скоростные;

– арбитражные.

Маркировочные анализы проводят для контроля химического состава и свойств сырья и материалов, поступающих на предприятие. Они предназначены также для объективной оценки работы предприятия. По результатам маркировочных анализов определяют качество полупродуктов и готовой продукции, ее соответствие установленным нормам. Маркировочные анализы должны отличаться большой достоверностью и правильностью, так как на их основе делают технологические и экономические расчеты.

Скоростные (экспрессные) методы применяют при текущем контроле промежуточных и готовых продуктов, с их помощью устанавливают правильность технологического режима. Основное требование, предъявляемое к анализам этого вида, – повышенная скорость, чтобы результаты могли быть своевременно использованы в процессе производства.

Арбитражные анализы производят в случае необходимости получения особенно точных сведений о химическом составе.

Заключения о качестве вещества основаны на сопоставлении данных анализа, выполненного на предприятии аналитической службой (в лаборатории), с определенными показателями.

При осуществлении контроля химического состава особенно важно получение правильных и достоверных результатов, для достижения которых используют теорию ошибок и математическую обработку результатов анализа. При этом можно исходить из двух общих задач:

1) согласование норм на содержание тех или иных компонентов или стабильности значений содержаний во множестве партий оцениваемых объектов и выявление доли неверно аттестованных партий;

2) индивидуальный контроль отдельной партии.

Для решения первой задачи необходим сплошной контроль, а для решения второй – выборочный.

Точность анализа во всех указанных случаях также лимитирована нормативами. Желательно, чтобы доверительная вероятность составляла 0,99 или 0,95.

При проведении химического анализа состояния ОПС и воздействия на неё производственных процессов, осуществляемых на предприятии, используют химические, физико-химические и физические методы в сочетании с химическими, физико-химическими методами разделения и концентрирования элементов.

Выбор метода обнаружения или количественного определения компонентов зависит от фазового состояния объекта анализа, его химико-аналитических свойств и способа проведения анализа (мокрым или сухим путем, с разрушением или без разрушения пробы и т.п.). При выборе метода учитывают также требуемую точность определения, чувствительность метода, необходимую скорость проведения анализа, оснащение лаборатории и другие факторы.

Аналитическая служба предприятия (заводская лаборатория) включает аппаратуру, вещества, производственные площади, обслуживающий персонал, энергетические ресурсы и т. д. Постоянно повышаются требования к получению аналитической информации с технической и экономической точек зрения. Аналитический контроль должен характеризоваться небольшой продолжительностью анализа, небольшими затратами рабочей силы и экономией мощности, высокими избирательностью, точностью и чувствительностью определения. Это достигается путем внедрения технических средств аналитического контроля: механизации, инструментальных методов анализа, автоматизации и использования ЭВМ.

Оборудование лаборатории зависит не только от средств, выделяемых на развитие аналитической службы, но и от типа технологического процесса, вида полупродуктов и готовой продукции.

Контактные методы контроля состояния окружающей среды представлены как классическими методами химического анализа, так и современными методами инструментального анализа. Суть этих методов заключается в непосредственном изучении пробы исследуемой среды (воды, воздуха или почвы).

Общая схема контроля включает этапы:

1) отбор пробы;

2) обработка пробы с целью консервации измеряемого параметра и её транспортировка;

3) хранение и подготовка пробы к анализу;

4) измерение контролируемого параметра;

5) обработка и хранение результатов.

Пробоотбор зачастую предопределяет результаты анализа, так как возможно загрязнение пробы в процессе её отбора, особенно когда речь идёт об измерении ничтожно малых количеств загрязняющего вещества.

Здесь важен и выбор места и средства отбора, и чистота пробоотборников и тары для хранения пробы.

Подготовка пробы к анализу может включать в себя либо концентрирование измеряемого ингредиента, либо его химическую модификацию с целью проявления аналитически наиболее выгодных свойств. Концентрирование достигается двумя путями: методом сорбции анализируемого компонента (на твёрдом сорбенте или при экстракции растворителем), методами уменьшения объёма пробы, содержащей компонент, например, путём вымораживания, соосаждения или выпаривания. Конечно, любая такая процедура может влиять на результат анализа, поэтому «внутренний стандарт» необходим.

Эффективность любого метода наблюдений и контроля за состоянием объектов окружающей среды оценивается следующей совокупностью показателей:

– селективностью и точностью определения;

– воспроизводимостью получаемых результатов;

– чувствительностью определения;

– пределами обнаружения элемента (вещества);

– экспрессностью анализа.

Основным требованием к выбранному методу является его применимость в широком интервале концентраций элементов (веществ), включающих как следовые количества, в незагрязнённых объектах фоновых районов, так и высокие значения концентраций в районах технического воздействия.

Химические методы являются классическими методами экологического мониторинга. Основным недостатком методов – невысокий предел обнаружения 10^—3%. Однако, погрешность у химических методов ниже, чем у физико-химических методов.

Среди химических методов выделяют гравиметрический и титриметрический метод.

Гравиметрический метод количественного анализа основан на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделенных в виде соединений точно известного постоянного состава. Метод гравиметрического анализа разделяют на три группы:

1) метод выделения (определяемую составную часть выделяют в свободном состоянии и взвешивают);

2) метод осаждения (выделяемую часть осаждают в виде малорастворимого соединения определенного состава добавлением к раствору определенного реагента, осадок промывают, высушивают и взвешивают);

3) метод отгонки (определяемую составную часть превращают в летучее соединение и отгоняют при нагревании);

Титриметрический метод заключается в измерении стандартного раствора реагента (титранта), израсходованного на реакцию с анализируемым веществом. Определение проводят способом титрования – приливания титранта небольшими порциями к анализируемой пробе. Титрование прекращается в тот момент, когда анализируемая проба и титрант взаимодействуют в точке эквивалентности. Ее определяют с помощью индикаторов, которые в точке эквивалентности меняют окраску или по изменению физико-химических характеристик титруемого раствора.

Физико-химические методы анализа объектов окружающей среды основаны на проведении аналитических реакций, конец которых определяется с помощью приборов, поэтому данные методы называют инструментальными. К ним относят спектральные, электрохимические и хроматографические методы. По сравнению с химическими, данные методы имеют ряд преимуществ: позволяют определять малое содержание компонентов в анализируемых объектах (предел обнаружения составляет 10^—5—10^—10%), позволяют проводить анализ достаточно быстро, сам процесс анализа автоматизирован.

Спектральные методы качественного и количественного определения состава вещества по его спектрам. Различают атомный и молекулярный спектральный анализ, эмиссионный (по спектрам испускания) и абсорбционный (по спектрам поглощения). В качественном спектральном анализе полученный спектр интерпретируют с помощью таблиц и атласов спектров элементов и индивидуальных соединений; в количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивности линий или полос в спектрах.

Электрохимические методы анализа основаны на существовании зависимости между составом вещества и его электрохимическими свойствами. Наиболее часто используются кондуктометрический, потенциометрический, электрогравиметрический, кулонометрический и полярографический методы.

Хроматографические методы на сегодняшний день являются одними из самых распространенных методов анализа проб воздуха и воды. Данные методы позволяют анализировать сложные смеси компонентов путем их разделения. Выделяют газовую, жидкостную, газово-жидкостную хроматографию.

Хроматография – это метод разделения и анализа газовой или жидкой смеси (например, пробы загрязненного воздуха или воды), основанный на распределении разных компонентов смеси при пропускании ее через твердый сорбент. При данном методе анализ проводится на специальном приборе – хроматографе, в который помещается пробирка с исследуемой пробой. На выходе из хроматографа получается хроматографическая кривая, высота и площадь пиков на которой отображают концентрацию различных загрязняющих веществ.

Физические методы следующие:

– магнитная резонансная спектроскопия связана с наблюдением взаимодействия между осциллирующим магнитным полем и веществом. Такое взаимодействие приводит к переходу между энергетическими уровнями магнитных диполей, а вырожденность этих уровней обычно снимается путем наложения внешнего стационарного магнитного поля;

– масс-спектрометрия заключается в переводе молекул образца в ионизированую форму с последующим разделением регистрацией образующихся при этом положительных или отрицательных ионов. Идея метода проста и заключается в проведении следующих действий: превращение нейтральных частиц – атомов или молекул – в частицы заряженные – ионы; разделении образовавшихся ионов в пространстве в соответствии с их массой посредством электрического или магнитного поля. Измеряя электрический ток, образуемый направленно движущимися ионами, получают данные об изотопном, атомарном и молекулярном составе анализируемого вещества, как на качественном, так и на количественном уровне;

– рентгеноспектральный анализ основан на использовании зависимости частоты излучения линий характерного спектра элемента от их атомного номера и связи между интенсивностью этих линий и числом атомов, принимающих участие в излучении. Рентгеновское возбуждение атомов вещества может возникать в результате бомбардировки образца электронами больших энергий или при его облучении рентгеновскими лучами. Первый процесс называется прямым возбуждением, последний – вторичным или флуоресцентным возбуждением. В обоих случаях энергия электрона или кванта первичной рентгеновской радиации, бомбардирующих излучающий атом, должна быть больше энергии, необходимой для вырывания электрона из определённой внутренней оболочки атома.

Неконтактные или дистанционные методы мониторинга среды обитания основаны на использовании зондирующих полей для изучения объекта мониторинга. В качестве таких полей могут выступать радиоволны различных диапазонов, электромагнитное излучение, акустическое или гравитационное поле. Основное преимущество зондирующих полей перед контактными методами исследования заключается в том, что эти поля позволяют изучать наблюдаемый объект независимо от расстояния, на которое он удален. Поэтому применение зондирующих полей сделало возможным ведение мониторинга за труднодоступными для непосредственного контакта объектами.

Дистанционный мониторинг осуществляется на относительно больших расстояниях от объекта наблюдения с помощью съемочной аппаратуры, которая может быть установлена на искусственных спутниках земли, самолётах, вертолётах, автомобилях, судах и других носителях.

Неконтактный контроль исследуемого объекта может выполняться двумя способами: пассивным и активным.

При пассивном контроле осуществляется прием зондирующего поля, исходящего от самого объекта (например, при мониторинге Солнца испускаемое им излучение фиксируется на специальные фотопленки).

В случае активного контроля зондирующее поле создается неким посторонним источником и направляется на объект. Далее производится прием поля, отраженного или переизлученного объектом.

Физической основой дистанционного метода служит электромагнитное излучение.