Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

A mintavétel egyszerű esetben a levegőnek műanyag ballonba, üvegedénybe juttatása. Ülepedő porfrakció esetében nyitott edénybe, tapadó felületre hulló anyagot fo-gunk fel. Ezek az egyszerű módszerek csak ritkán alkalmazhatók, mert a levegőben a szennyező anyagok igen kis koncentrációban vannak jelen. Ezért a mintavételt dúsítással kapcsoljuk össze. Elnyelető edényben folyadékon keresztül nagy mennyiségű levegőt szívatunk át. A folyadék többnyire speciális reagens, amely a mérendő szennyező anyagot megköti. A szilárd halmazállapotú szennyező anyagokat különféle szűrökön foghatjuk fel a levegő átszívása útján. A szűrő befogadására fém, vagy műanyag befogófejet, patront használunk A mintavevők alapvető egységei: az elnyelető edény, vagy szűrő, a levegőmennyiség mérő, vagy áramlásmérő, és a szivattyú. Egyszerű mintavevő rendszer sematikus rajzát a 2.40. ábra mutatja.

2-40. ábra - Egyszerű levegőmintavevő összeállítása

1. porszűrő; 2–3. elnyelető edény; 4. vattaszűrő; 5. injekciós tű; 6. levegő szivattyú; 7. rotométer

A mérés pontossága végett törekedni kell a nagy mennyiségű levegő átszívására. Ennek határt szab a mintavétel időtartama. A kapott szennyezőanyag koncentráció a mintavételi időszak átlagértékét adja. Minél hosszasabb tehát a mintavétel, annál inkább elmosódnak a szélső értékek. Időegység alatt a mintavevő rendszeren átáramoltatott levegő mennyisége korlátozott, mert az elnyelődési hatásfok az átáramoltatási sebesség növelésével gyorsan romlik, szűrőfelület esetén pedig annak ellenállása szab határt.

A 30 perces mintavételnél az átáramoltatás térfogatsebessége 0,2–2,0 l/min közt le-het, az alkalmazott eszközök függvényében. Gázkromatográfiás vizsgálatokhoz szilárd adszorbenssel (aktív szén granulátum, preparált szilika-gél, )töltött csöveken vesznek mintát, melynél az átszívási levegőáram a méret és töltet szerint változó. A 24 órás „napi átlagminta” teljes átáramoltatott levegő mennyisége 1–2 m³. Hazai levegőminőségi határértékeink jelenleg 30 perces és 24 órás (valamint éves) időintervallumokra szólnak. (Az EU szabályozás ettől esetenként eltér.) A mintavétel időtartamát ezekhez célszerű igazítani.

A gázok megkötődése az elnyeletés során általában nem tökéletes. Kedvező esetben elérhető a 90–98%-os abszorpció. Ha az abszorpció hatásfoka ismert, az értékeléshez szorzófaktor alkalmazható.

A szennyező anyag koncentrációjának kiszámításához szükséges az átáramoltatott levegő térfogatának ismerete. Száraz és vizes gázórákat, vagy rotamétereket alkalmaznak, mely utóbbiaknál mérni kell a mintavétel időtartamát. Használatos továbbá a tömegáram mérésére a mérőperem, valamint elektronikus megoldások. A hőmérsék-let-emelkedés pozitív, a csökkenés negatív hibát okoz: 1 °C hőmérséklet változás 0,37%-os hibát eredményez, rotaméter esetében. Az előírt áramlási sebesség beállítása tűszeleppel, kritikus keresztmetszet alkalmazásával, vagy elektronikus áramlás-érzé-kelővel lehetséges.

A mintázandó levegő átszívására elektromos szivattyúkat használnak. A gáz-min-tavevőkhöz kis teljesítményű, az analízisre is alkalmas mennyiségű por mintavételhez nagy teljesítményű szivattyúk kellenek. Mindkét esetben fontos a tartós, sőt folyamatos üzemeltetésre való alkalmasság.

Napjainkban már a legritkább esetekben használnak házilag összeállított mintavevő eszközöket. Ezeket kiszorították a komplett mintavevő berendezések, melyek nagyobb pontosságot biztosítanak, valamint számos típusuk automatikus üzemben is működtethető. Az alábbiakban néhány hazánkban használatos mintavevő készüléket ismertetünk.

A Kálmán System KS 501 tip. mintavevő mikroprocesszor vezérlésű, LCD kijelzésű készülék, mely 8 db GC abszorbciós csőre, vagy 8 db gázmosó edényre kézi vezérléssel, vagy programozottan vesz mintát. PC csatlakozási lehetőség az adatlekéréshez, áramszünet esetén adattárolás, mintavételi idő és tömegáram programozás. Előtét porszűrő, visszaszívás gátló rendszer, térfogatáram stabilizálás.

A készülék példáján ismertetjük egy mintavevő felépítését és általánosan szükséges műszaki adatait.

A Controflex Kft. készüléke egyszeres, vagy dupla GC abszorbciós csövekre vesz mintát. Mikroprocesszor vezérléssel, digitális LED kijelzéssel van ellátva. Szabályozható tömegáram és mintavételi időtartam.

Az AGL Engineering Development készüléke 8 impingert tartalmaz, programozható mintavétellel. A térfogatáram egyenletességét kritikus keresztmetszet biztosítja, a levegő mennyiségét ún. száraz gázórával méri. Átszívás ellen biztosított. Áramkimaradás esetére saját áramforrása van.

A DESAGA GS 301/m. modell alkalmas elnyelető edényben (impingerben) és abszorbciós csőben történő mintavételre. Két egységből áll, az alapkészülék végzi az abszorbciós csövekre való mintavételt, míg az impingerek egy külön, cserélhető egységben vannak elhelyezve. 10 mintavételt végez automatikusan, mikroprocesszor vezérléssel és kijelzéssel. Programozható mintavételi időtartam és tömegáram. Laptop csatlakozással van ellátva. Jó hordozhatósága miatt elsősorban munkahelyi és időszakos mérésekre célszerű készülék.

A SZÁMÓ Bt. Letronik mintavevője szilárd és gáznemű szennyező anyagokat egyidejűen mintavételez. Nyolc sorozatminta vételére alkalmas. A szilárd szennyeződéseket szűrőn fogja fel, a gázok 50 ml hasznos oldat térfogatú elnyelető edénybe jutnak. Az átszívott levegő mennyiséget minden elnyelető edénynél kijelzi. A váltási időpont vagy adott impinger ismételt kapcsolása programozható. Áramlás-stabilizált, hamis beszívás ellen biztosított.

Nagy teljesítményű pormintavevők (high volume sampler) működését mutatjuk be az alábbiakban. A KS 301, KS 302 és KS 303 (Kálmán System) készülékek különböző változatai mérőállomásba telepíthető, hordozható, egybeépített és egységekből álló formában ismeretesek. Alkalmasak a különböző méretű porfrakciók (TSP, PM 10, PM 2,5) mintavételezésére. Általános felépítésüket a 2.41. ábra mutatja be. A nagyteljesítményű pormintavevők általában szükséges műszaki adatait a KS 303.150.10 tip. készülék példáján ismertetjük.

2-41. ábra - Nagyteljesítményű pormintavevő KS-303.150.10 tip.

1. beszívófej; 2. térfogatáram mérő; 3. kettős impaktor; 4. szűrőház; 5. 150 mm síkszűrő; 6. hosszabbító cső; 7. oldalcsatornás szivattyú; 8. kifúvó cső; 9. kiértékelő egység; 10. hőmérsékletjel vezeték; 11. nyomásjel vezeték; 12. csatlakozó nyak; 13. csatlakozó hüvely; 14. fogantyú; 15. hőmérséklet szenzor; 16. nyomás kivezető; 17. 230 V kábel; 18. RS 232 kábel; 19. notebook; 20. tartóállvány

Hasonló célú nagyteljesítményű készülékek, TSP, PM10, és PM 2,5 mintavételezésére az Andersen és SKC gyártmányok.

A mintavétellel egyidejűleg mérni, ill. észlelni szükséges néhány, a levegőszenynyezettség szempontjából fontos, meteorológiai paramétert. Ezek: a szél iránya és erőssége, a hőmérséklet és a relatív páratartalom, a borultság vagy napsütés, a légnyomás és a csapadék. A szél erősségét kézi, vagy rögzített anemométerrel, a hőmérsékletet és pártartalmat Assman féle respirációs pszichrométerrel mérjük. A meteorológiai szolgálattól kaphatjuk meg az aktuális makro-szinoptikus adatokat, mint a hőmérsékleti grádiens (inverzió magassága), a ciklonos-anticiklonos légállapot.