Передвижные лаборатории и посты мониторинга: как измеряют качество воздуха

Привет! Меня зовут Антон, я работаю руководителем аналитического отдела в компании, которая занимается производством и установкой оборудования для анализа атмосферного воздуха.

Станции для мониторинга воздуха есть во многих городах России, однако мало кто знает, как они работают, или вовсе считают их бесполезными: мол их устанавливают “ради галочки” и никакие пробы не берут. На самом деле благодаря такому оборудованию круглосуточно контролируется качество воздуха, который влияет на здоровье каждого, а ещё появляется возможность находить источники вредных выбросов и “наказывать” виновных.

Я хотел бы рассказать о том, как берутся пробы воздуха, какое оборудование помогает делать замеры и стоит ли доверять рейтингам по загрязнению воздуха.

Некоторые думают, что за воздухом следят только ученые-экологи. Но это не так.

Контролируют состояние воздуха государственные структуры, заводы, производственные лаборатории, исследовательские центры и тд. Ведомства мониторят общее состояние воздуха и контролируют нарушения, крупные производства устанавливают станции для “самопроверки”, чтобы соответствовать всем нормам и вовремя реагировать на инциденты.

Например, если станция ведомства зафиксировала превышение каких-то веществ в воздухе, то мобильный пост выезжает в разные точки и проводит измерения. Бывали случаи, когда так “ловили” недобросовестные заводы: составляли акты, прикрепляли отчеты по результатам измерения и начинали разбирательства.

Помимо компаний и организаций есть “любительские” замеры воздуха в виде разных датчиков, которые устанавливают, например, на окнах многоэтажных домов сами жители. Однако, результаты от таких датчиков далеки от достоверных.

Любое средство измерения и результаты анализа, должно быть сертифицировано и проверено. Те датчики, которые, допустим, экоактивисты могут купить онлайн в маркетплейсах, естественно, такими приборами не являются. В них, возможно, будет схожий процесс измерения воздуха, но результаты и погрешность этих результатов, естественно, будеут желать лучшего. Я, как специалист, этим датчикам бы не доверял.

Также не стоит слепо верить всем рейтингам загрязнения воздуха и паниковать, без проверки источника. Нужно интересоваться, какая организация предоставляет эти данные, какими методами получены эти результаты? Проводилась ли параллельные анализы, сравнение на разных приборах.

В компании "Лига" я работаю 5 лет, с 2019 года. Мы производим приборы, которые занимаются анализом атмосферного воздуха, готовим новые приборы к выпуску. В моем отделе мы проводим калибровки оборудования, тестирование, метрологическую проверку, осуществляем пусконаладку у заказчиков.

Сюда я пришел инженером и вырос до руководителя аналитического отдела. До этого работал на химическом заводе, а затем перебрался в лаборатории, которые также занимались анализом компонентов.

По образованию я инженер по электронным приборам и устройствам. Ещё в школе после девятого класса попал в физико-математический класс. В процессе обучения мне понравилось работать с оборудованием, к нам по субботам приходили преподаватели с лицея и рассказывали много интересного - так в школе интерес к технике и появился.

Поступив в университет, хоть мы и изучали химию, я и не мог представить, что устроюсь на химический завод: все-таки специализировались на электронных приборах. Однако, на заводе было много разного оборудования, которое нужно поддерживать в исправном состоянии. Мы обновляли на приборах калибровки, проводили кодировки.

Потом я попал в лабораторию, где было установлено хроматографическое оборудование. (Хроматография - это такой метод анализа и разделения смесей веществ). И эта область меня заинтересовала очень сильно. Так, начиная с 2016 года я занимаюсь хроматографией.

Конечно, понятия “чистый воздух” или “грязный” в нашей сфере нет. Есть уровень примесей и содержания разных веществ и частиц в воздухе. Превышения норм - это и есть загрязнение.

Например, после пожара приборы могут зафиксировать повышение углекислого газа в воздухе, которые выделяется из продуктов горения, а в случае химических аварий в воздухе обнаружат примеси газов или паров.

Чтобы выявить загрязнения воздуха нужен экологический пост с специальным оборудованием внутри. Пост мониторинга - это такой большой контейнер, внутри которого расположена приборная стойка, газоанализаторы и анализаторы пыли. Они подключены к отборным зондам, а те в автоматическом режиме с определенной периодичностью отбирают пробы, анализируют состав воздуха и выдают результат. Такие посты могут работать в режиме нон-стоп, круглосуточно. Результаты сохраняются на систему сбора, установленную в компьютере (серверная часть). Оттуда могут передаваться дальше на другие сервера.

Есть разные варианты сбора проб воздуха. Например, с помощью фильтра можно проанализировать пыль и сажу из воздуха. Специальный прибор, аспиратор, прокачивает определенный объем пробы через фильтр. Чистый воздух через него проходит, а все загрязнения остаются на фильтре. Его вынимают, а в лаборатории проводят анализ на количественные и качественные значения.

Ещё можно отобрать атмосферный воздух с помощью специальной сорбционной трубки, заполненной сорбентом. Внутри прибора находится побудитель-насос, он прокачивает определенный объем пробы через сорбционную трубку. Воздух проходит через неё, а частицы остаются на сорбенте. Далее прокачивают воду. Затем трубку нагревают, происходит процесс уже с адсорбацией. То есть компоненты слетают с трубки и попадают дальше в аналитическую систему. Происходит разделение этих компонентов, детектирование и выдача уже непосредственно результата.

Бывают дозирующие петли - специальная трубка с определенным объемом. Воздух, когда прокачивается сквозь неё, после отключения насоса остается в петле. С помощью крана-переключателя переключаются газовые потоки, и газоносителем прибора объем пробы также задувается в аналитическую систему, разделяется и детектируется.

Часто те, кто не работает в этой сфере, представляют пункт мониторинга воздуха как огромную метеостанцию в поле с большими лабораториями. Но на самом деле пробы воздуха берутся со стационарных и мобильных постов, довольно компактных. Стационарный экологический пост выглядит как трансформаторная будка, а передвижные лаборатории размещают в микроавтобусах.

Мобильные и стационарные посты часто дополняют друг друга. Допустим, в городе стоят несколько стационарных экопостов. На одном из них сработало превышение (прибор зафиксировал показатели выше нормы). В такой ситуации по картам предполагают, с какого направления ветер принес загрязнение, и туда выезжает передвижная лаборатория, проводит отбор атмосферного воздуха. Внутри мобильного поста происходит то же самое, что и в обычном. Отличие только одно - возможность передвижения.

Также передвижные лаборатории используют для расширения площади мониторинга воздуха. Например, для контроля воздуха в разных районах города в течение дня выезжают на несколько точек, анализируют воздух, собирают базу.

Как и любое оборудование, посты мониторинга воздуха нуждаются в постоянном техническом обслуживании, калибровке, ремонте, помощь с настройкой и тд. Этим мы занимаемся в отделе.

Когда я только пришел в качестве инженера, у меня был график: 2 недели командировки, 2 недели офисная работа. В офисе проводили техническое обслуживание или сдавали на проверку приборы, а командировки - это выезды на объекты.

Самыми сложными у нас считаются выезды в лаборатории на территориях заводов. На нескольких приборах бывают очень сложные методики измерения, которые установлены на приборы, с большим количеством компонентов. И каждый компонент нужно отградуировать.

Градуировка, один анализ на приборе, может занимать около часа. Ты готовишь раствор, пробу, начинаешь анализ и вынужден целый час сидеть, ждать, пока он завершится. А в процессе анализа на 55-й минуте что-то случается: либо отключается свет, либо заканчивается газ вспомогательный, и время уходит вникуда, приходится делать всё заново.

Сейчас я работаю руководителем отдела и в мои обязанности входит больше уже не работа с самим оборудованием, а контроль всех договорных обязательств: поставки нового оборудования и техническое обслуживание.

Также я распределяю обязанности между сотрудниками отдела и оптимизирую рабочие процессы. Допустим, если есть возможность модернизировать прибор, появляется какая-то идея, мы ее отрабатываем с ребятами на опытном приборе. И если эта идея выстреливает, то мы ее внедряем в задачу производства.

Вообще, у нас очень большое количество оборудования, оно установлено практически по всей России, есть даже на северных в точках, например, в Норильске. Основное направление, куда едет оборудование, это Республика Татарстан и Рязань. Чтобы ориентироваться мы в отделе ведем базу данных оборудования в Окдеск. Это специализированная система учета и выполнения заявок. Забиваем туда объекты: например, “стационарный экологический пост, заводской номер 23, он расположен там-то, у него внутри вот такое-то оборудование установлено”. Удобно. В этой базе по заводскому номеру мы быстро можем определить место расположения, объект, что с ним происходило, какие были по нему заявки и так далее.

А с каким оборудованием работаете вы? С какими мифами сталкиваетесь? Пишите в комментариях.

Всем чистого воздуха!