Комплекс химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы

Полезная модель относится к области мониторинга состояния окружающей среды. Комплекс химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы состоит из газоаналитического модуля, приставки-испарителя, комплекта портативных (носимых) газосигнализаторов, модуля сбора и обработки информации с установленным на нем специальным программным обеспечением, модуля внешнего питания и зарядки аккумуляторных батарей, комплекта для отбора проб. Для подготовки для анализа проб воды и почвы газоаналитический модуль соединяется с приставкой-испарителем газовыми трубками и каналом управления, приставка-испаритель вместе с комплектом для отбора проб образуют аналитический модуль контроля химического заражения воды и почвы. Газоаналитический модуль соединен каналом связи с модулем сбора и обработки информации для обмена информацией и передачи на модуль сбора и обработки информации полученных данных об обнаруженных и идентифицированных веществах.

В состав комплекса могут быть введены несколько газоаналитических модулей, соединенных каналами связи с модулем сбора и обработки информации, а также несколько газоаналитических модулей, соединенных с приставками-испарителями газовыми трубками и каналами управления, и соединенных каналами связи с модулем сбора и обработки информации.

Техническим результатом, достигаемым комплексом химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы, является возможность непрерывного автоматизированного контроля параметров окружающей среды, своевременного обнаружения и идентификации отравляющих веществ, упрощение технологии подготовки и анализа проб воздуха, воды, почвы, позволяющее уменьшить время пробоподготовки, исключить загрязнение пробы.

Полезная модель относится к области мониторинга параметров окружающей среды.

Современное техническое и технологическое состояние промышленных предприятий, связанных с опасным производством, экологическая обстановка, опасность проведения террористических актов требуют создания современных средств мониторинга параметров окружающей среды.

Средства индикации и мониторинга предназначены для обеспечения безопасности производств, промышленных предприятий, объектов социальной и транспортной инфраструктуры. Такие устройства используются для мониторинга промышленных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, оперативного и эффективного обнаружения и идентификации опасных токсичных химикатов в воде, предотвращения загрязнения почвы промышленными и бытовыми отходами.

Технические средства индикации также применяются для контроля эффективности специальной обработки, управления средствами коллективной защиты, решения задач, имеющих большое значение для обеспечения химической защиты населения и объектов в условиях химического заражения.

Одним из аналогов предлагаемого устройства является передвижная комплексная лаборатория (патент RU 50175).

Передвижная комплексная лаборатория снабжена:

- микропроцессорным газоанализатором, обеспечивающим необходимый контроль фоновых концентраций атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны, промышленных выбросов и технологических процессов,

- пробоотборными устройствами, обеспечивающими отбор проб воздуха на содержание пыли и аэрозолей, и автоматический отбор газов, паров и аэрозолей через поглотитель,

- газоанализатором окиси углерода, обеспечивающим измерение концентрации окиси углерода в атмосфере,

- пробоотборным устройством для почв с насадкой,

- прибором газового контроля для измерения концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны и промышленных выбросов и контроля зараженности почвы, грунта и воды,

- рентгено-флуоресцентным спектрометром для определения содержания токсичных элементов,

- измерителем массовой концентрации аэрозольных частиц различного происхождения и химического состава,

- компьютером для обеспечения оперативного оформления результатов анализов.

Недостатком комплексной лаборатории является отсутствие у приборов цифрового выхода для автоматической передачи полученных данных на компьютер.

Прототипом предлагаемой полезной модели является «Лаборатория экологического мониторинга ЛЭМ-2», предназначенная для проведения работ по оперативному контролю состояния атмосферного воздуха, почвы и воды в полевых условиях (URL: laboratoriya_ekologicheskogo_monito).

Лаборатория оснащена оборудованием, в том числе для проведения экспресс-анализа воздуха, воды, почвы, отбора проб воздуха для транспортировки их в стационарную лабораторию, выявления источника загрязнения.

В состав оборудования лаборатории входят в том числе:

- газоанализатор для измерения концентраций без проведения пробоподготовки до 206 вредных и токсичных веществ (в том числе CO, SO₂, NO, NO ₂) в атмосферном воздухе, укомплектованный устройством пробоотбора,

- спектрофотометр для экологического контроля (вода, воздух, почва),

- анализатор нефтепродуктов, жиров и неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ) в водах и почвах,

- программируемый цифровой термореактор, предназначенный для нагрева растворов с целью разложения проб при проведении анализа водных растворов,

- рабочая станция на базе компьютера «Notebook».

Недостатком системы является отсутствие непрерывного режима работы, невозможность определения отравляющих веществ.

Техническим результатом, достигаемым комплексом химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы (КХИМ), описываемым в настоящей заявке, является возможность непрерывного автоматизированного контроля параметров окружающей среды, своевременного обнаружения и идентификации вредных, в том числе отравляющих веществ, упрощение технологии подготовки и анализа проб воздуха, воды, почвы, позволяющее уменьшить время пробоподготовки, исключить загрязнение пробы.

Возможность непрерывного автоматизированного контроля параметров окружающей среды, своевременного обнаружения и идентификации отравляющих веществ достигается за счет включения в состав комплекса: газоаналитического модуля (прибора) МГА, соединенного каналом связи с модулем сбора и обработки информации МСОИ.

Упрощение технологии подготовки и анализа проб воздуха, воды, почвы достигается тем, что использование модуля МГА не требует дополнительного устройства для подготовки проб воздуха, а для подготовки для анализа проб воды и почвы применяется приставка-испаритель ПВП, соединенная с модулем МГА газовыми трубками и каналом управления.

Комплекс химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы (фиг.а, б) состоит из: газоаналитического модуля МГА (1), подключаемой к модулю МГА приставки-испарителя для подготовки для анализа проб воды и почвы ПВП (2), комплекта портативных (носимых) газосигнализаторов КП-ГСА (3), модуля сбора и обработки информации МСОИ (4), модуля внешнего питания и зарядки аккумуляторных батарей МВП-ЗАБ (5). Приставка-испаритель ПВП (2), подключаемая к модулю МГА, и комплект для отбора проб (6) образуют аналитический модуль контроля химического заражения воды и почвы МАК-ВП (7).

Модуль МГА (1) соединен каналом связи с модулем МСОИ (4) для обмена информацией и передачи полученных данных об обнаруженных и идентифицированных веществах на модуль МСОИ (4). Комплект портативных (носимых) газосигнализаторов КП-ГСА (3) включает набор газосигнализаторов носимых ГСАН (8) и соединенных с газосигнализаторами узлов протоколирования и связи УПС (9), обеспечивающих передачу данных по каналу связи от газосигнализаторов на модуль сбора и обработки информации МСОИ (4).

Газоаналитический модуль МГА (1) обнаруживает и идентифицирует химический состав воздуха и определяет концентрацию газов и паров следующих веществ: фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), иприт, люизит, азота диоксид (NO₂), аммиак (NH₃), бензол (C₆H₆), водорода хлорид (HCl), серы диоксид (SO₂), сероводород (H₂S), углерода оксид (CO), фенолы сланцевые, формальдегид (CH₂O), ацетон, бутилацетат, винилацетат, винилхлорид, метил-третичнобутиловый эфир, хлор, хлористый водород, этилацетат.

Подготовленные с помощью комплекта для отбора проб (6) образцы воды и почвы переводятся с помощью приставки-испарителя ПВП (2) в газообразное состояние для последующего анализа по паровой фазе в МГА (1). Модуль МГА (1) с подключенным к нему модулем МАК-ВП (7) обеспечивает обнаружение и идентификацию химического состава почвы и воды с определением наличия органических соединений: S-, Р-, As-, N-, а также пороговое обнаружение ФОВ, иприта, люизита, гептила.

Комплект КП-ГСА (3) обеспечивает групповое обнаружение и индикацию по пороговым значениям газов и паров химически опасных веществ: фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), иприт, люизит, азота диоксид (NO₂), аммиак (NH₃), бензол (C₆H₆), водорода хлорид (HCl), серы диоксид (SO₂), сероводород (H ₂S), углерода оксид (CO), фенолы сланцевые, формальдегид (CH₂O), ацетон, бутилацетат, винилацетат, винилхлорид, метил-третичнобутиловый эфир, хлор, хлористый водород, этилацетат.

Модуль МСОИ (4) представляет собой ПЭВМ с установленным на ней специальным программным обеспечением.

Модуль сбора и обработки информации МСОИ (4) обеспечивает:

- сбор данных от аналитических модулей и газосигнализаторов;

- обработку и хранение данных мониторинга;

- индикацию результатов измерений;

- передачу информации в информационно-аналитические системы промышленных предприятий и структуры органов ликвидации последствий техногенных аварий и катастроф.

Модуль внешнего питания и зарядки аккумуляторных батарей МВП-ЗАБ (5) обеспечивает энергоснабжение аналитических модулей от бортовых и промышленных сетей, зарядку и контроль аккумуляторных батарей аналитических модулей и газосигнализаторов.

При развертывании комплекса КХИМ производится подготовка аналитических модулей и газосигнализаторов, модуля сбора и обработки информации МСОИ, средств связи и передачи данных. После развертывания модуля МГА (1) производится контроль параметров атмосферного воздуха в автоматическом режиме. Отбор и подготовка проб воды и почвы производится оператором в ручном режиме с помощью комплекта для отбора проб (6). Анализ проб воды и почвы с помощью модуля МГА (1) с подключенной приставкой-испарителем ПВП (2) производится в автоматическом режиме. Проведение анализа состояния воздуха с применением газосигнализаторов комплекта КП-ГСА (3) осуществляется вручную, передача данных с узлов УПС (9), соединенных с газосигнализаторами носимыми ГСАН (8), на модуль МСОИ (4) производится по командам оператора. Получаемая в ходе мониторинга информация о работе аналитических модулей и газосигнализаторов и результатах обнаружения и идентификации вредных химических веществ отображается на мониторе модуля МСОИ (4). При необходимости данная информация по каналу связи передается во внешнюю информационно-аналитическую систему.

Комплекс химической индикации и мониторинга атмосферного воздуха, воды и почвы, состоящий из газоаналитического модуля, приставки-испарителя, комплекта портативных (носимых) газосигнализаторов, модуля сбора и обработки информации с установленным на нем специальным программным обеспечением, модуля внешнего питания и зарядки аккумуляторных батарей, комплекта для отбора проб, отличающийся тем, что для подготовки для анализа проб воды и почвы газоаналитический модуль соединяется с приставкой-испарителем газовыми трубками и каналом управления, приставка-испаритель вместе с комплектом для отбора проб образуют аналитический модуль контроля химического заражения воды и почвы; газоаналитический модуль соединен каналом связи с модулем сбора и обработки информации для обмена информацией и передачи на модуль сбора и обработки информации полученных данных об обнаруженных и идентифицированных веществах.