Системи Методи и средства за мониторинг
Методи за контакт:Същността на тези методи е прякото изследване на проба от изследваната среда (вода, въздух или почва).
Хроматографски метод- Днес това е един от най-разпространените методи за анализ на проби от въздух и вода.
Хроматографияе метод за отделяне и анализ на газова или течна смес (например проба от замърсен въздух или вода), базиран на разпределението на различни компоненти на сместа, когато тя преминава през твърд сорбент. Анализът се извършва на специално устройство - хроматограф, в която е поставена епруветката с пробата за изпитване. На изхода от хроматографа се получава хроматографска крива, височината и площта на върховете, върху които се показва концентрацията на различни замърсители.
Фотометричен методвъз основа на сравнение на оптичните плътности на тестовата течност (например вода от резервоар) и контролната течност (чиста вода). Този метод се използва за контрол на качеството на питейната вода.
Поларографски методсе състои в това, че електродите се поставят в изпитваното вещество и през тях се пропуска ток. По естеството на поляризацията на работещия електрод се оценява наличието и концентрацията на примеси от различни метали в дадена проба; Този метод се използва главно за откриване на примеси от мед, олово, кадмий и цинк.
Кондуктометричен методсе състои в изследване на електропроводимостта и диелектричната константа на пробата от изследвания компонент на околната среда. Методът се използва за откриване на замърсители в течна среда (питейна вода и др.).
Кулометричен методсе основава на измерване на количеството електрическа енергия, изразходвано за осъществяването на електрохимични процеси в дадена проба. Методът позволява да се открие присъствието в пробата както на неорганични, така и на органични замърсители (петролни продукти и др.).
Потенциометричен методсе основава на промяната в електродния потенциал в зависимост от физикохимичните процеси, протичащи в пробата на компонента на околната среда. Често се използва за определяне на рН и концентрацията на азотни съединения.
Колориметричен методсе основава на изследването на това как светлинният поток, преминал през пробата на изследваното вещество, се е променил и отслабил. Методът се използва за анализ на замърсяването на въздуха.
Рефрактометричен методсе основава на изследването на това как се променя селективната рефракция на светлинния поток, падащ върху повърхността на пробата на изпитваното вещество. Методът ви позволява да идентифицирате примеси от петролни продукти в тестовата проба.
Луминесцентен методсе състои в облъчване на проба от изследвания компонент на околната среда с радиация с определена дължина на вълната (например рентгенови лъчи). След това различните вещества, присъстващи в пробата, започват да излъчват реакционно лъчение в различни области на спектъра.
Термографски методе изследването на това как пробата от изследвания компонент на околната среда се променя при нагряване. Можете също така да проучите промяната в електрическото съпротивление на дадена проба, когато тя се нагрява.
Йонометричен методтя се основава на поставянето на йонселективни електроди, обратими до отрицателни и положителни йони, в пробата на изследвания компонент на околната среда. Методът се използва за откриване на широк спектър от замърсители: от нитрати и нитрити до тежки метали.
Метод на титруванесе състои в изучаване на взаимодействието на разтвора на изпитваното вещество с разтвора-индикатор. Методът се използва широко при изследване на качеството на водата за определяне на концентрациите на неорганични и органични замърсители, алкалност и твърдост.
Безконтактни (отдалечени) методи:Методите за безконтактно или дистанционно наблюдение се основават на използването на сондиращи полета за изследване на обекта за наблюдение. Такива полета могат да бъдат радиовълни с различен обхват, електромагнитно излъчване, акустично или гравитационно поле. Основното предимство на сондирането на полета пред контактните методи за изследване е, че тези полета ви позволяват да изучавате наблюдавания обект, независимо от разстоянието, на което той е отстранен. Следователно, използването на сондиращи полета направи възможно наблюдението на такива труднодостъпни обекти за директен контакт, като озоновия слой, йоносферата, Слънцето и др. Безконтактният контрол на изследвания обект може да се извърши по 2 начина: пасивен и активен. Кога пасивен контролполето на сондата се получава от самия обект (например при наблюдение на Слънцето излъчваното от него излъчване се записва на специални фотографски филми). Кога активен контролсондиращото поле се създава от някакъв външен източник и се насочва към наблюдавания обект. Тогава полето се получава, отразява или преизлъчва от обекта. Един вид активен контрол е рефлексен контрол, когато както предаването, така и приемането на полето на сондата се извършват едновременно. При безконтактен контрол наблюденията на изследвания обект се извършват с помощта на радарни и оптоелектронни устройства (радари, радиометри, въздушни камери и др.), Инсталирани на борда на самолет, хеликоптер, космически спътник или поредица от спътници. В днешно време неинвазивните методи за мониторинг на околната среда се използват много широко, благодарение на непрекъснатото подобряване на хардуера и софтуера.
Безконтактни методи за мониторинг на атмосферата... В момента за тези цели широко се използва лидарно (лазерно) озвучаване на атмосферата. Той наблюдава параметри като температура, атмосферно налягане, относителна влажност, посока и скорост на вятъра, концентрация на замърсители в атмосферата под формата на газове и аерозоли. За наблюдение се използват радари с обхват до 500 км. При метеорологичния мониторинг се използват сателитни системи за ежедневна прогноза на времето, тъй като за формирането на такава прогноза е необходимо да се обхване площ от 1500 км (поради високата скорост на движение на повърхностните въздушни маси). При наблюдение на местните въздушни маси (териториално покритие не повече от 1-2 км) се използват акустични и радиоакустични методи за контрол, които позволяват да се наблюдават колебанията на температурата на въздуха, промените в скоростта на вятъра и да се определи горната граница на мъглата. Според този принцип те наблюдават времето на фарове, на летища и т.н.
Безконтактни методи за наблюдение на повърхностните води.В този случай основният параметър на наблюдение е радио яркост на водата- способността на водата да излъчва радиовълни в широк диапазон. Наблюденията на промените в радиояркостта на даден воден обект позволяват да се изчислят следните параметри:
Вълнение (използват се радиовълни с милиметрови вълни);
Температура (използват се радиовълни от сантиметровия диапазон);
Соленост на водата (използват се дециметрови радиовълни);
Нефтно замърсяване на водната повърхност (радиовълни с дължина на вълната 360 - 460 nm се използват за наблюдение на замърсяването с леки фракции петрол и радиовълни с дължина на вълната около 500 nm при наблюдение на замърсяването от тежки фракции).
Неинвазивни техники за наблюдение на снегави позволяват да наблюдавате параметри като границата и дълбочината на снежната покривка, температурата и съдържанието на влага в снега. За тези цели се използват радиовълни от видимия диапазон (дължина на вълната 0,4 - 0,72 микрона) и близкия инфрачервен диапазон (дължина на вълната 0,72 - 1,3 микрона). За по-ясно фиксиране на границите на снежното поле се използват микровълнови радиовълни (дължина на вълната от 0,8 до 30 микрона), тъй като именно в него най-добре се показва контрастът между снега и почвата.
Безконтактни методи за наблюдение на почвената и растителна покривка.В този случай спазвайте следните оптични характеристики:
Спектрален коефициент на яркост (съотношението на яркостта на измерване към яркостта на еталонното разсейване);
Спектрални отражателни характеристики; - албедо (стойност, характеризираща отражението на падащия светлинен поток към отразения светлинен поток). Използват се радиовълни от червения и инфрачервения диапазон (дължина на вълната от 0,6 до 11 микрона). Такова наблюдение дава възможност ясно да се разграничат разликите между мокра и суха почва, тънка или гъста зелена растителност.
Мониторинг на околната среда -наблюдение на състоянието на околната среда и предупреждение за възникващи негативни ситуации. Основните му задачи са
- мониторинг на източниците на антропогенно въздействие;
- мониторинг на факторите на антропогенно въздействие;
- наблюдение на състоянието на околната среда и процесите, протичащи в нея под въздействието на антропогенни фактори;
- оценка на действителното състояние на околната среда;
- прогноза за опасни промени в природната среда под влияние на негативни фактори на въздействие и оценка на прогнозираното състояние.
В съответствие с видовете замърсяване мониторингът се подразделя на глобален, регионален, въздействащ и изходен.
Глобален мониторингът следи глобалните процеси и явления в биосферата и прогнозира възможни промени.
Регионален мониторингът обхваща отделни региони, в рамките на които се наблюдават процеси и явления, които се различават по своя естествен характер или антропогенно въздействие от естествените биологични процеси.
Въздействие мониторингът осигурява наблюдения в особено опасни зони и места, непосредствено съседни на източници на замърсяване.
Според видовете замърсяване се разграничава мониторингът:
глобален;
регионален;
въздействие;
Чрез методи за наблюдение:
авиация;
пространство;
дистанционно.
По задачи:
предсказуем.
Глобален мониторингнаблюдава глобалните процеси и явления в биосферата и прогнозира възможни промени.
Регионален мониторингобхваща отделни региони, в които се наблюдават процеси и явления, които се различават по своя естествен характер или антропогенно въздействие от естествените биологични процеси.
Мониторинг на въздействиетоосигурява наблюдения в особено опасни райони и места, непосредствено съседни на източници на замърсители.
Основен мониторингнаблюдава състоянието на природните системи, които практически не се наслагват върху регионалните антропогенни въздействия. За основно наблюдение се използват територии, отдалечени от индустриалните региони.
Наблюдението качествено и количествено характеризира състоянието на въздуха, повърхностните води, климатичните промени, свойствата на почвената покривка, състоянието на флората и фауната. Всеки от изброените компоненти на биосферата има специални изисквания и се разработват специфични методи за анализ.
Радиационен мониторинг на околната среда
С цел определяне на условията близо до периметъра на наблюдавана зона около ядрена централа или друго съоръжение, работещо с радиоактивни материали, се използват системи за непрекъснато измерване на мощността на дозата гама-лъчение в околната среда. Обикновено те включват и функция за публично докладване на данните от измерванията и изпращането им към регулаторните органи.
В съответствие с изискванията за радиационен мониторинг на околната среда, дозата гама-лъчение се измерва в широк интервал - от фоново ниво (няколко десетки nGy/h) до 108 nGy/h. За целта се използва комбинация от NaI(Tl) сцинтилационен детектор за измерване на дозите с малка мощност и сферични йонизационни камери за дозите с висока мощност. Цифровизацията позволява измервателните устройства да бъдат реализирани с проста конфигурация, комбинираща детекторно и измервателно устройство.
Технологията за записване на отчетените данни се е изменила - от записване с регистратор се е преминало към метод, при който измерените стойности се цифровизират и след това съхраняват на оптичен диск. Това прави възможно определянето на флуктуации в измерените стойности, записване статуса на устройството, удължаване на периода за съхранение на данните и лесното провеждане на анализи на персонален компютър.
Мониторите за прах непрекъснато измерват концентрацията на радиоактивни прахови частици във въздуха. Уредите измерват бета-лъчението чрез пластмасов сцинтилационен детектор и включват още пробовземно устройство за прах и монитор за определяне концентрацията на прахови частици, събрани върху хартиен филтър. Обикновено е включена и функция за автоматично пробовземане на радиоактивен йод за случаите, когато мощността на дозата гама-лъчение в околната среда превишава зададения алармен праг.
Пробовземната помпа използва преобразувател за осигуряване на постоянно управление на дебита. Това позволява непрекъснато пробовземане с константен дебит от 250 l/min, дори когато се наблюдават флуктуации в дебита поради запушване на хартиения филтър.
Монитори за радиоактивно замърсяване
С цел предотвратяване разпространението на радиоактивно замърсяване извън наблюдаваната зона около ядрена централа, по периметъра й се инсталират монитори за повърхностно замърсяване, с които се проверява всичко, излизащо извън контролираната зона. Основните видове монитори са такива за цялото тяло, които измерват повърхностното замърсяване по тялото на работниците, и детектори за различни по големина предмети - от дъски за скеле до малки инструменти, пренасяни от персонала.
Предлагат се и броячи, измерващи нивата на вътрешна експозиция на работниците от наблюдаваната зона, както и монитори за ръце, крака и дрехи, които се използват предимно в изследователски лаборатории и болници. Тези монитори отчитат бета-лъчението от радиоактивните материали и ако измерената стойност надвиши определен праг, подават алармен сигнал и показват на дисплей точното местоположение на замърсяването.
Изисквания за радиационен мониторинг
В зоните с особен статут се провежда радиационен мониторинг на околната среда и селскостопанската продукция и се оценява облъчването на населението. Радиационният мониторинг в тези зони се организира така, че да осигурява информация за радиационната обстановка, позволяваща вземането на решения за радиационна защита на населението при нормална експлоатация и при авария.
Като минимум мониторингът трябва да включва мощност на дозата гама-лъчение, обща и специфична активност на течните и газоаерозолните изхвърляния в околната среда, специфична активност на газовете и аерозолите в приземния атмосферен въздух, специфична активност на атмосферните отлагания, повърхностния почвен слой и растителността.
Той следва да обхваща и специфична активност на повърхностни и подземни води, замърсяване на водоснабдителни мрежи и съоръжения, замърсяване на транспортни средства с радионуклиди, специфична активност на растителни и животински суровини и продукти, както и метеорологични параметри.
Обхватът и обемът на радиационния мониторинг се определят в зависимост от характера на дейностите и факторите на ядрена безопасност и радиационна защита на даденото ядрено съоръжение или обект с източници на йонизиращи лъчения и се съгласуват със съответните компетентни държавни органи.
В зоните с особен статут за ядрена централа или обект, включващ източници на йонизиращо лъчение, обхващащи територии извън площадката, трябва да бъдат изградени автоматизирани системи за радиационен мониторинг. Информацията от тези системи се предава в националната мрежа за радиационен мониторинг, като в зоните с особен статут на подходящи обществени места следва да се поставят стационарни прибори за визуализация на мощността на дозата.
Резултатите от радиационния мониторинг в тези зони се регистрират, анализират и съхраняват, като операторите са длъжни да ги предоставят при поискване. Контролът на радиационните параметри на компонентите на околната среда и оценката на облъчването на населението в зоните с особен статут се осъществяват от съответните органи на изпълнителната власт.
