Прежде всего необходимо отметить, что химический анализ чаще всего начинают с отбора и подготовки пробы к анализу. Все стадии анализа связаны между собой. Так, тщательно измеренный аналитический сигнал не дает правильной информации о содержании определяемого компонента, если неправильно проведен отбор или подготовка пробы к анализу. В большинстве случаев именно отбор и подготовка пробы к химическому анализу лимитирует надежность и, в целом, качество получаемых результатов, а также трудоемкость и длительность аналитического цикла.
Погрешность при отборе пробы и ее подготовке часто определяет общую ошибку определения компонента и делает бессмысленным использование высокоточных методов. В свою очередь отбор и подготовка пробы зависят не только от природы анализируемого объекта, но и от способа измерения аналитического сигнала. Приемы и порядок отбора пробы настолько важны при проведении химического анализа, что обычно предписываются Государственным стандартом.
Отобранная проба должна быть представительной – т.е. статистически правильно отражать состояние объекта окружающей среды, из которого она отобрана.
Универсального способа пробоотбора, позволяющего одновременно улавливать из воздуха все загрязняющие вещества, не существует. Выбор адекватного способа отбора определяется, прежде всего, агрегатным состоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.
В воздухе загрязняющие компоненты могут находиться в виде газов (NO, NO2, CO, SO2), паров (преимущественно органических веществ с температурой кипения до 230-250 0С), аэрозолей (туман, дым, пыль). Иногда вещества могут находиться в воздухе одновременно в виде паров и аэрозолей. Это преимущественно жидкости с высокой температурой кипения (дибутилфталат, капролактам и др.). Попадая в воздух, их пары конденсируются с образованием аэрозоля конденсации. Аэрозоли конденсации образуются также при некоторых химических реакциях, приводящих к появлению новых жидких или твердых фаз. Например, при взаимодействии триоксида серы с влагой образуется туман серной кислоты; аммиак и хлороводород образуют дым хлорида аммония.
Правильное установление агрегатного состояния вредного вещества в воздухе способствует правильному выбору фильтров и сорбентов и уменьшению погрешности определения, связанной с пробоотбором. Для предварительной оценки агрегатного состояния примесей в воздухе необходимо располагать сведениями об их летучести – максимальной концентрации паров, выраженной в единицах массы на объем воздуха при данной температуре.
Летучесть L (мг/л) рассчитывают по формуле:
L = 16 × P × M /(273 + t),
где P – давление насыщенного пара при данной температуре, мм. рт. ст.; M - молекулярная масса вещества; t – температура, 0С.
При классификации вредных веществ по их агрегатным состояниям в воздухе необходимо учитывать помимо летучести их предельно-допустимые концентрации (ПДК). Например, ртуть по сравнению с бутилацетатом можно считать малолетучей жидкостью; летучести этих веществ при 200С соответственно равны 15 и 20 000 мг/м3. Однако в связи с большой разницей в ПДК (0,01 и 200 мг/ м3 соответственно) максимальное содержание в воздухе малолетучей ртути при 200С может превышать санитарную норму в 1500 раз, а содержание паров бутилового спирта только в 250 раз. Поэтому агрегатное состояние рекомендуется оценивать по отношению летучести вещества при 200С к его ПДК. Если относительная летучесть вещества (например, серной кислоты) ниже ПДК в 10 и более раз, то наличием паров можно пренебречь. В этом случае определяют лишь содержание в воздухе аэрозоля. При значительном превышении ПДК (в 50 и более раз) определяют только пары (например, нафталин). К парам и аэрозолям следует относить вещества, летучесть которых при 200С составляет от 10 до 50 ПДК.
При проведении санитарно-химических исследований на производстве пробы отбирают преимущественно аспирационным способом путем пропускания исследуемого воздуха через поглотительную систему. Минимальная концентрация вещества, поддающаяся четкому и надежному определению, зависит от количества отбираемого воздуха.
Многообразие вредных веществ и агрегатных состояний в воздухе обусловливает использование различных поглотительных систем, обеспечивающих эффективное поглощение микропримесей.
