Крутиков В.Н., Брегадзе Ю.И., Круглов А.Б. (ред.) Контроль физических факторов окружающей среды, опасных для человека

Подождите немного. Документ загружается.

представительной для надежной оценки микробной контаминации воздуха, в

особенности в помещениях высокого класса чистоты. Важное значение имеют

диапазон размеров частиц, отбираемых пробоотборником, а также его

чувствительность. Под чувствительностью понимается минимальное количество

микробных частиц (КОЕ), определяемых в расчете на единицу объема пробы.

Большая чувствительность пробоотборника нужна при оценке стерильности

воздуха.

В табл. 5.2 приведены характеристики приборов-пробоотборников

инерционного типа, применяемых для оценки микробного загрязнения воздуха.

Таблица 5.2

Характеристики импакторов

Тип

пробоотборника

Наименование

прибора, страна

Чувствительность,

КОЕ/м

Объем

пробы, м

Скорость

отбора,

л/мин

Диаметр частиц,

осаждаемых с 50

%-ной

эффективностью

Щелевой Прибор Кротова

(мод. 818) - Россия 50 0,8 40 Нет данных

BIAP МВТ - Швеция 1700 1,2 60 Нет данных

Ситовой Standard RCS - ФРГ 4 0,02 - 0,32 40 Нет данных

MAC-100 -

Швейцария

- 0,01 - 1,0 100 Нет данных

SAS - США 0,10 0,90 180 2,0

RCS Plus - ФРГ 1 0,001 - 1,0 50 Нет данных

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

421

Тип

пробоотборника

Наименование

прибора, страна

Чувствительность,

КОЕ/м

Объем

пробы, м

Скорость

отбора,

л/мин

Диаметр частиц,

осаждаемых с 50

%-ной

эффективностью

ПУ-1Б, АО «Химко»

- Россия

50 0,10 - 0,25 200 1,4

Среди современных приборов следует отметить портативные пробоотборники

ротационного типа RCS Plus и Standard RCS, чувствительностью не менее 1 и 4

КОЕ/м

, способные отбирать пробу объемом до 1000 л. Особенностью этих

пробоотборников является применение ленточных кассет с агаром вместо чашек

Петри. Эти кассеты (Agar Strip) содержат стандартную питательную среду в

двойной стерилизованной упаковке, производятся в заводских условиях в готовом

для использования виде, удобны для хранения и транспортирования. Из

отечественных приборов следует отметить компактный прибор с автономным

электроснабжением ПУ-1Б.

Приборы с предварительным отбором проб называют пробоотборниками

«объемного анализа», а способ отбора проб называют «активным пробоотбором»,

подчеркивая, что отбирается проба воздуха заданного объема, в отличие от отбора

пробы на пластины, где микроорганизмы осаждаются на поверхность питательной

среды под действием гравитации.

Седиментационный метод заключается в определении микробных частиц,

оседающих на поверхность чашек Петри с агаром. Этот метод не дает

количественной характеристики обсемененности воздуха и служит лишь

дополнением к другим методам пробоотбора, так как на чашки Петри оседают

лишь частицы большого размера, в то время как мелкие частицы продолжают

витать в воздухе и не идентифицируются. Косвенно этот метод характеризует

загрязнение поверхностей.

Метод фильтрации. Имеются два типа фильтров для отбора проб. Первый -

«абсолютный», отверстия в котором имеют калиброванный размер (например,

пористые трековые мембраны и фильтры из полимерных материалов, отверстия в

которых создаются их бомбардировкой частицами атомов с помощью

ускорителей). Такой фильтр задерживает все частицы, размер которых больше

размера отверстий. Дальнейшая оценка микробной загрязненности может

проводиться путем микроскопирования или методом отпечатков на питательную

среду. Второй тип фильтров - объемный, представляющий собой

тонковолокнистую структуру со случайным распределением волокон. Фильтры

такого типа часто изготовляют из водорастворимых материалов, например,

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

422

желатина. В этом случае при последующем посеве пробы на твердую питательную

среду получают оценку числа клеток, а не частиц, содержащих несколько клеток.

Метод фильтрации обычно сопровождается повышенной (по сравнению с

методами импакции на поверхность агара) гибелью клеток при осаждении на

поверхность фильтра.

В известных работах по биологическому контролю загрязнений воздуха

используется так называемый проточный оптико-люминесцентный метод

определения биоагентов. Работы по нему ведутся, начиная с 1995 г. [31, 32, 35].

При этом были исследованы некоторые виды биоаэрозолей и разработан метод их

индикации по сигналам флюоресценции индивидуальных белковых частиц

аэрозолей при возбуждении их УФ-излучением (4-я гармоника лазера на алюмо-

иттриевом гранате с длиной волны излучения λ = 266 нм). В работе [36] были

исследованы спектры флюоресценции биологических объектов и показано, что

основная доля их интенсивности лежит в области 300 - 400 нм. В работе [22]

описан лазерный проточный анализатор аэрозолей, позволяющий осуществить

возбуждение индивидуальных частиц аэрозоля с помощью лазера на длине волны λ

= 266 нм и регистрацию сигналов флюоресценции в области 330 - 388 нм. Этот

прибор предназначен для оценки концентрации микробной заселенности в

приземном слое атмосферы и почве.

При всех достоинствах проточных счетных устройств анализа биоаэрозолей,

таких как высокая чувствительность, относительная простота реализации, им

присущи следующие существенные недостатки:

ограничение по верхнему пределу измерений счетной и массовой концентраций

аэрозолей;

неизокинетический отбор проб, связанный с необходимостью прокачки проб

аэрозоля через счетный объем прибора, что вносит искажения в определение

дисперсного состава аэрозоля в области больших размеров;

разрушающее действие вязкостных сил, приложенных к индивидуальной

частице со стороны среды при изменении вектора скорости. Эти силы могут

существенно превышать прочность материала (например, в случае жидкой частицы

- силы поверхностного натяжения), вследствие чего происходит дробление

частицы на срезе инжекторного сопла и, как следствие, искажение дисперсного

состава (резкое увеличение спектра в области малых размеров за счет дробления

крупных фракций аэрозоля). Это явление известно достаточно давно и отмечено

для импакторов еще в работе [27];

на основе проточного оптико-люминесцентного метода практически

невозможно создание функционально единого по структуре прибора,

анализирующего одновременно концентрации биоагента в аэрозоле и суспензии.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

423

Вышеперечисленными методами не ограничивается возможность измерения

параметров аэрозолей - в настоящее время их насчитывается более 50.

В табл. 5.3 приведены примеры приборов, прошедших испытания с целью

утверждения типа и внесенных в Государственный реестр средств измерений.

Таблица 5.3

Приборы, внесенные в Государственный реестр средств измерений

Наименование СИ Тип СИ Применение Изготовитель

Счетчик

аэрозольных частиц

АЗ-5 ОШМ

2.845.00 ТУ

Для измерения концентраций

аэрозолей

ПО «Омский

электромеханический

завод», Омск

Анализаторы

дисперсного

состава суспензий

микропроцессорные

ФС-180 ТУ

25-7416

(1Е2-850.263)-87

Для определения количества

частиц, взвешенных в

суспензиях, и дисперсного

состава суспензий

Завод «Тбилприбор» НПО

«Аналитприбор», Грузия

Анализаторы

дисперсного

состава

ФС-104,

ФС-104.1 ТУ

25-7416

(1Е2-860.255)-87

Для исследований

дисперсного состава

суспензий в научно-

исследовательских и

производственных

лабораториях

Завод «Тбилприбор» НПО

«Аналитприбор», Грузия

Анализаторы

дисперсности

порошков

АДП Для измерения удельной

поверхности порошков в

производстве наполнителей,

порошков

Экспериментальное

предприятие НПО

«Полимерстройматериалы»,

п. Тучково

Измерители

дымности

отработавших газов

компактные

КИД-2

М.004.00.00.

00.00 ТУ

Для контроля дымности газов

дизельных двигателей

ЗАО НПО «Мета»,

Жигулевск

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

424

Наименование СИ Тип СИ Применение Изготовитель

Приборы для

проверки качества

магнитных

порошков и

суспензий

МФ-10СП ТУ

25-7759 (Иа

2.758.009)-88

Для определения условной

чувствительности магнитных

порошков и суспензий

МНПО «Спектр», Москва

Анализаторы

Дисперсного

состава суспензий

ФС-115 ТУ

25-7416 (1Е2.850.

274)-89

Для проведения измерений

дисперсного состава

гомогенизированных

продуктов детского питания в

лабораториях предприятий

Госагропрома

Завод «Тбилприбор» НПО

«Аналитприбор», Грузия

Анализаторы

дисперсного

состава и

влажности нефти

лабораторные

АВС-Л ТУ 39 Для измерения влажности

проб нефти с объектов ее

подготовки и сдачи

НПО

«Нефтехимавтоматика»,

Бугульма

Дымомеры

портативные

Мета-01

М.005.00.

00.00.00 ТУ

Для измерения дымности

отработавших газов

автотранспортных средств с

дизельными двигателями, при

их контроле и регулировке

ЗАО НПО «Мета»

Жигулевск

Счетчики

аэрозольных частиц

ПК.ГТА-0,3-002

ОШМ2-603.00

ЭТУ

Для контроля запыленности

воздуха при производстве

полупроводниковых приборов

и микросхем

Завод «Радиоприбор»

концерн «Ленинец», С.-

Петербург,

Приборостроительный

завод, Выборг

Анализаторы

дисперсного

состава

АОД ТУ 25-7416

(1Е2.850.293)-90

Для определения дисперсного

состава частиц, взвешенных в

различных жидкостях.

Завод «Тбилприбор» НПО

«Аналитприбор», Грузия

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

425

Наименование СИ Тип СИ Применение Изготовитель

Применяются в народном

хозяйстве

Дымомеры

переносные

СМОГ-1

ИБЯЛ.413314.001

ТУ-93

Для инспекционного контроля

дымности отработавших газов

дизельных двигателей

автомобилей с целью оценки

качества работы их системы

выпуска, питания топливом и

смазки. Диапазоны измерений:

по шкале показателя

ослабления светового потока

от 0 до 10 м

-1

, по шкале

затемнения от 0 до 100 %.

ПО «Аналитприбор»,

Смоленск

Измерители

дымности

отработавших газов

МЕТА-01 МП

М006.00.00.00.00

ТУ

Для измерения дымности

отработавших газов

автомобильных, тракторных и

тепловозных дизельных

двигателей, а также других

видов оборудования,

оснащенного дизельными

двигателями, при выпуске,

эксплуатации и после ремонта.

Диапазон измерений: в

единицах коэффициента

поглощения, м

-1

, от 0 до 9,95,

в единицах непрозрачности,

%, от 0 до 100

СП «ФАЛКО», Москва, АО

«ИНКРАМ», Москва

Приборы для

определения

дисперсного

состава порошков

эип-11т ТУ

4215-11013320-84

Для измерения дисперсного

состава тонкоизмельченных

порошкообразных материалов

в диапазоне размеров частиц

от 0,5 до объемной (массовой)

доли каждой фракции от 0 до

100 %

НПТ «Инвест-Ценаприс

Лтд.», Тольятти

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

426

Наименование СИ Тип СИ Применение Изготовитель

Анализаторы

частиц

Микросайзер

С201.001 ТУ

Для измерения распределения

частиц по размерам в

суспензиях. Диапазон

измерения весовых долей

частиц от 0 до 100 %

Фирма VA Instruments, С.-

Петербург

Ареометры для

грунта

АГ

ТУ25-11.1122-75

Для определения

гранулометрического состава

грунтов

АО «Химлаборприбор»,

Клин

Малоугловой

измеритель

дисперсности

МИД-5 Для измерения значений

функции распределения

частиц по размерам в

аэрозолях, суспензиях и

порошкообразных материалах

АОЗТ «Мера-6Т», п.

Менделеево, Московская

обл.

Аспиратор

пылепробоотборник

ПП-2 Для измерений объема

прокаченного воздуха и

отбора аэрозольной пробы на

фильтр

ИПКОН РАН, Москва

Измеритель

концентрации

аэрозолей

радиоизотопный

ИКАР-ФБ-01 Для определения массовой

концентрации пыли в воздухе

рабочей зоны при

гигиенической оценке условий

труда в соответствии с МУ

4436-87

ИПКОН РАН, Москва

Измеритель

запыленности

автоматический

ИЗ-2 Для измерения значений

функции распределения

частиц по размерам, объемной

(массовой) и счетной

концентрации

АОЗТ «Мера-6Т» п.

Менделеево, Московская

обл.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

427

Наименование СИ Тип СИ Применение Изготовитель

Измеритель

массовой

концентрации пыли

ТМ-ДАТА Для определения массовой

концентрации пыли в воздухе

рабочей зоны угольных шахт

Helmut HUND, Германия

Анализатор пыли SM-200 Для определения массовой

концентрации пыли в воздухе

рабочей зоны

OPSIS, Швеция

Счетчик

аэрозольных частиц

Монитор-93Б Для измерения счетной

концентрации аэрозолей и

мониторинга чистых

помещений классов Р5-Р8 по

ГОСТ Р 50766-95

ФГУП «ВНИИФТРИ», п.

Менделеево, Московская

обл.

В развитых промышленных странах серийно выпускаются десятки типов

приборов, измеряющих дисперсные характеристики аэрозолей. В России, к

сожалению, несмотря на огромное число разработок, измерительные средства

промышленно выпускаются или устаревшими, или мелкосерийно. Современные

тенденции развития средств измерений параметров аэрозолей требуют создания

дешевых, портативных, многофункциональных приборов, позволяющих измерять

как дисперсные характеристики (функцию распределения частиц по размерам), так

и счетную, объемную, массовую концентрацию частиц аэрозоля. Современная

элементная база (микроконтроллеры, микросхемы типа rail-to-rail) позволяет

сделать эти измерительные средства автономными, что может существенно

расширить область применения таких измерительных средств [17, 13]. Актуальным

остается и улучшение метрологических характеристик средств измерений, что

требует единого подхода к проведению поверки и калибровки средств измерений -

операции поверки и калибровки должны проводиться с помощью объектов, по

возможности, максимально приближенных к измеряемым по дисперсному составу,

концентрации, физико-химическим свойствам.

5.5. Метрологическое обеспечение измерений

параметров аэрозолей

Метрологическое обеспечение средств измерений параметров аэрозолей в

настоящее время осуществляется по локальным поверочным схемам и по МИ

2507-98; зарубежные приборы или калибруются и поверяются в поверочных

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

428

лабораториях России по самым различным методикам, или калибруются фирмами-

изготовителями.

Попытка решения задачи метрологического обеспечения измерений дисперсных

параметров аэрозолей была предпринята в начале 90-х г.г. [17] и закончилась в

1997 г. разработкой во ВНИИФТРИ комплекса средств измерений счетной

концентрации частиц в аэрозолях и суспензиях и единицы среднего размера частиц

в аэрозолях, суспензиях и порошкообразных материалах, который был утвержден в

качестве установки высшей точности УВТ 91-А-97 [24, 20]. Дальнейшее развитие

этих работ с 1998 по 2002 г. привело к созданию комплекса аппаратуры

Государственного эталона единиц размера частиц, счетной и объемной (массовой)

концентраций, значений функции распределения частиц по размерам в аэрозолях,

взвесях и порошкообразных материалах с использованием части аппаратуры УВТ

91-А-97 и опыта ее эксплуатации.

В состав эталонного комплекса входят:

эталонный видеоизмеритель дисперсных параметров порошков и суспензий;

эталонный универсальный измеритель дисперсных параметров аэрозолей,

суспензий и порошкообразных материалов типа МИД-5;

эталонный счетчик частиц аэрозолей;

набор порошкообразных материалов с известной плотностью.

Характеристики эталона определены для наиболее часто употребляемой

сферической модели частиц аэрозоля, взвеси или порошкообразного материала,

при этом под размером частицы понимается ее проекционный диаметр

, (5.7)

где S = п·d

- площадь частицы, п - количество пикселей в изображении

частицы, d

- линейный размер пикселя.

В основу метода определения размера частиц положен метод эталонного

измерителя. На эталонном видеоизмерителе, состоящем из микроскопа,

сочлененного с видеокамерой, и компьютера, производится измерение

проекционного диаметра и значений функции распределения по размерам частиц

суспензий и порошков. На эталонном универсальном измерителе дисперсных

параметров производится измерение размера частиц и значений функции

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

429

распределения по размерам частиц аэрозолей, суспензий и порошкообразных

материалов. На эталонном счетчике частиц производится измерение параметров

аэрозолей. Так, с помощью эталонного универсального измерителя дисперсных

параметров аэрозолей, суспензий и порошкообразных материалов по закону Буге-

Бэра определяется счетная концентрация частиц N по формуле

, (5.8)

где I

- интенсивность зондирующего излучения, I - интенсивность излучения,

прошедшего рассеивающую среду, d - средний диаметр частиц рассеивающей

среды, L - длина рассеивающего объема.

Объемная концентрация М определяется по формуле

, (5.9)

Массовая концентрация частиц определяется по формуле

m = ρ · М, (5.10)

при известной плотности вещества частиц аэрозоля ρ.

При измерении счетной, объемной и массовой концентрации частиц аэрозоля в

диапазоне счетных концентраций 10

- 10

-3

применяется эталонный счетчик

частиц аэрозолей, при этом счетная концентрация частиц измеряется путем их

подсчета за фиксированный интервал времени при известном расходе аэрозоля,

проходящего через счетчик. Объемная и массовая концентрации определяются по

формулам:

(5.11)

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

430