Съдържание страница 1 Въведение 5 1 Обхват на наръчника 5

Измервания на КАВ и метеорологични измервания

Изтегляне 2.5 Mb.

страница	5/20
Дата	28.03.2017
Размер	2.5 Mb.
	#17981

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20

4Измервания на КАВ и метеорологични измервания

4.1Общи положения

Оценката на КАВ трябва да се основава на данни от измерванията на концентрациите на замърсителите. Очевидно е, че качеството и представителността на тези данни е от голямо значение за процеса на оценка. Нещо повече, въз основа на резултатите от оценката и в случай на превишения на нормите трябва да се планират и проведат мерки за подобрение. Планирането на такива мерки изисква значително количество работа, а разработените мерки могат да имат съществено влияние върху местната промишленост и върху условията на живот и работа въобще. Мерките може да са свързани с огромни инвестиции за изпълнението им. Ето защо е още по-ясно, че качеството и представителността на базовите данни от измерванията е гръбнак на целия процес.

Компетентните органи трябва да положат достатъчно усилия, за да се гарантира, че данните от измерванията съответстват на изискваните стандарти за качество и представителност.

Това включва:

Прилагане на подходящи измервателни методи и оборудване;
Редовна поддръжка и калибриране на измервателната верига;
Достатъчно покритие с данни;
Измерване на подходящи местоположения.

Нормативните актове (Наредба №7, Наредба №9, Директивите) задават основните изисквания по тези въпроси на измерванията. Така напр. пунктовете за мониторинг в изследваните райони трябва да бъдат разположени на местата, където се появяват най-високи концентрации и има най-голяма вероятност населението да е изложено на тях за значителен период от гледна точка на времето за осредняване на съответната норма. Тъй като броят на пунктовете за мониторинг винаги е ограничен поради ограниченото измервателно оборудване, то местоположенията им трябва да бъдат внимателно избрани (това може да включва компромиси при ситуирането на автоматичните станции, защото най-високите концентрации за различните замърсители (напр. SO2 и NO2) може да не са на едно и също място).

Проведеният в рамките на Туининг-проекта анализ показа, че важни изисквания по качественото осигуряване на измерванията все още не са спазени при наличната измервателна система в България, и че подобряването на качеството на измерванията е от много голямо значение за спазването на законовите изисквания. Ето защо един от основните акценти от тази част на наръчника е по въпросите на осигуряването на качеството и качествения контрол на измерванията на КАВ.
За оценка на състоянието на локалното КАВ се изискват подробни познания за местната метеорологична обстановка. Важни аспекти напр. са преобладаващите скорост и посока на вятъра, както и честотите и продължителността на температурните инверсии. Ето защо е необходимо паралелно с данните за КАВ да се събират и метеорологични данни, които трябва да се имат предвид при правенето на изводи за състоянието на локалното КАВ. Някои от въпросите при измерването на метеорологични данни са засегнати в раздел 4.5.

Допълнителна информация и препоръки за измервателната система са дадени в доклада по проекта, отнасящ се до първоначалния анализ на измервателните оборудване и методи (доклад по точка В-1.4. от работната програма).

4.2Аспекти на качественото осигуряване при измерванията на КАВ

4.2.1Измервания на SO2 и NO2 чрез автоматични станции

В законодателството са зададени строги цели за точност и прецизност на данните, времевия обхват и минимума регистрирани данни (напр. за SO2 и NO2 се изисква точност 15%, минимум регистрирани данни 90). Опитът в рамките на Туининг-проекта показа, че все още е необходимо голямо подобрение в българската измервателна система, за да се постигнат тези цели. За да се подпомогне този процес, следващият раздел от наръчника е посветен на няколко основни въпроса при измерване с автоматични измервателни станции.

Предполага се, че калибровъчните лаборатории в Изпълнителната Агенция по Околна Среда и в РИОСВ във Варна в бъдеще ще бъдат напълно в състояние да изпълняват функцията си, и ще служат на национално ниво като основа за хомогенна калибрация на автоматичните (и на ръчните) станции на българската измервателна мрежа.

4.2.1.1Работа на измервателните уреди в автоматичните измервателни станции

За стабилната и надеждна работа на автоматичните станции абсолютно необходими са няколко предпоставки. Една от тях е основното правило да се разполага с добре климатизирано помещение за работа на станцията. Условията на околната среда на анализаторите трябва да са постоянни, с температура от около 20-25°C и около 40-70% относителна атмосферна влажност. Друго основно изискване за работата на измервателното оборудване за концентрации в атмосферния въздух е непрекъснатото електрозахранване. Опитът в Перник показва, че честите прекъсвания на електроподаването са една от причините за недостигнатото ниво минимално регистрирани данни. Непрекъснатото електрозахранване (буфериране на електрозахранване с акумулаторни батерии) ще доведе до значително подобрение на ситуацията.

4.2.1.2Поддръжка на измервателните уреди

Измервателните уреди трябва да бъдат поддържани редовно. Цикълът на поддръжка следва да е съобразен с изискванията на различните анализатори и с околните условия на атмосферния въздух. В случай че праховите концентрации за значителни, вероятно ще се налага филтрите за газовото пробонабиране да се подменят на всеки две седмици. При всяка поддръжка трябва да се документират всички проведени манипулации с цел осигуряването на пълна информация за състоянието на устройството в автоматичната измервателна станция. За целта е полезно да се изготви инструкция за поддръжка на всяко използвано устройство така, че да се предотвратят грешки. След като едно измервателно устройство е било ремонтирано, абсолютно наложително е да се направи калибриране с преносими стандарти. Освен това, ако се открият грешки или несъответствия по време на теста за реалистичност на измервателните резултати, ще е крайно наложително да се предприеме проверка на измервателните уреди с преносими стандарти. В случай че и това не доведе до откриване на причината, уредът ще трябва да се замени и да се тества подробно в калибровъчната лаборатория.

С оглед подобряване на поддръжката се препоръчва да се съставят т.нар. SOP’s (Standard Organisational Papers). Тези документи са инструкции за работа и поддръжка, разработени за всяко отделно устройство и представляващи съгласувани стандарти за работата с измервателните устройства. SOP’s трябва да описват всички работни процедури, извършени на специфичното устройство така, че и останалият квалифициран персонал без специални познания в областта на технологията на тези устройства също да е в състояние да извършва тези процедури. Същото се отнася и за въпросите по основните и контролните калибрации: трябва да има налично писмено описание на процедурата и на използваните устройства и технология. Това включва и описание на потенциалните грешки и обяснение на вероятните причини за тях, както и отнасящите се към този въпрос необходими дейности по поддръжката.

4.2.1.3Преносими стандарти

С оглед да се гарантира достатъчно качествено осигуряване в автоматичните измервателни станции и мобилните станции, много е важно да се разполага с подходящи преносими стандарти в калибровъчната лаборатория. Те следва да се тестват редовно с помощта на референтни анализатори или с първичните стандарти в калибровъчната лаборатория и да се използват за калибриране на измервателните устройства на място. Подходящи в това отношение са напр. бутилките с еталонен газ или преносимите пермеационни системи. Предимството на бутилките с газ е това, че могат да се използват бутилки в такъв диапазон на концентрацията, който съответства на измервателния диапазон и следователно няма да се налага допълнително разреждане за калибрирането и ще бъде възможно еталонният газ да се подава директно на измервателния вход на анализаторите. За калибрирането на SO2 и NO2 се препоръчва преносима пермеационна система, тъй като опитът е показал, че изтеглянето на газа от бутилки с еталонен газ създава проблеми.

4.2.1.4Дефиниции за видове калибриране и функционални изпитвания

Тъй като е възможно да се получи объркване с термините за различните методи за калибриране и функционални изпитвания, ето някои кратки дефиниции:
Основно калибриране

Основното калибриране означава техническо одобряване на технологията на устройството в калибровъчната лаборатория на анализатор, който ще се използва в автоматична станция. За целта трябва да се тества линейността и възпроизводимостта на измервателните стойности на анализатора чрез многоточково калибриране. 5 различни концентрации от съответния еталонен газ следва да се генерират и измерят от анализатора. Този тест трябва да се повтори 10 пъти. След това получените стойности ще служат като статистическа база за извеждане на стойностите на възпроизводимостта, стандартното отклонение и линейността. Друга допълнителна задача от плана е да се проверят смущаващите стойности на други субстанции, влияещи върху измервателния резултат (влияние на взаимосвързаните чувствителности). Тук като минимално изискване е необходимо да се спазват стойностите, определени в изпитването за пригодност на устройството. Тези изпитвания трябва да се извършват повторно след всяка замяна на важни за функционирането компоненти като напр. UV-лампи или гранични филтри.

Контролно калибриране

Контролното калибриране може да бъде или едноточково калибриране (нулева точка и една известна концентрация) или многоточково калибриране (нулева точка и няколко известни концентрации). Може да се провежда или в калибровъчната лаборатория, или на място в автоматичните станции. За контролното калибриране се използват вторични стандарти; те обаче трябва да са в съответствие с първичните измервателни методи и генерирането на еталонен газ в калибровъчната лаборатория. Това, което тук може да се използва, са бутилки с газ с концентрации, подобни на атмосферния въздух, или пермеационни системи.

Работещите анализатори трябва редовно да бъдат проверяване – минимум на всеки 3 месеца, чрез контролно калибриране. В случай че се появят несъответствия /нереалистични стойности, незабавно трябва да се вземат необходимите мерки.
Функционално изпитване

Функционалното изпитване помага да се проверява редовно състоянието на измервателното устройство. Функционалното изпитване се състои в генериране на нулев и на еталонен газ, което е интегрирано в съответните анализатори или може да се използват наличните централни генератори за калибровъчен газ в станциите. Генерираните по този начин газове следва да се използват само като тест за достоверност/реалистичност, а не за калибриране.

4.2.2Коригиране на първоначални (първични) данни от измервания на NOx и SO2

По-долу са описани някои прости техники за коригиране на първични данни от измервания, необходими поради отместващите се нулеви точки и калибрационни отклонения, и които могат да се използват за подобряване на качеството на измервателните стойности между две проверки/корекции на нулевата точка или калибрирания.

4.2.2.1Проверка на нулата и корекция на данните при изместваща се нулева стойност

Във всички случаи е необходимо да се планира редовна проверка на нулата на измервателните устройства. Въз основа на опита, получен в рамките на Туининг-проекта, се препоръчва нулевата точка на измервателните устройства да се повиши с определена отместваща стойност, за да може да се откриват също и отрицателни измествания в анализаторите. Използваните в България измервателни устройства не показват и не регистрират измервателни стойности в отрицателния диапазон. Това оказва влияние най-вече на ниските измервателни стойности, намиращи се близо до границата на откриваемост. Също така е възможно силно да се изкриви нивото на средните стойности, ако нулевата точка се настрои грешно. Много от тези грешки могат да бъдат избегнати чрез наслагване (включване) на отместващ сигнал. Но измервателните данни, получени чрез наслагване на отместване, трябва да бъдат взети предвид по съответния начин по-късно, когато се обработват данните от измерванията (отместващата стойност трябда да бъде извадена).

За да се оцени стабилността на измервателните устройства, се препоръчва ежедневно да се проверява нулевата точка, което може да става с помощта на компютъра на станцията. В случай че това не е възможно, може също така да се използва часовников прекъсвач, за да се улесни всекидневното подаване на нулев газ.

Ако проверката на нулата е показала отклонения, може да се предположи, че има отклонения също и в получените измервателни стойности. В такъв случай се препоръчва данните от измерванията да бъдат коригирани. Ето пример за такава корекция на нулата при NO:
Нулева точка на 06.09.02 в 10.00 ч: 0,0ppb NO

Нулева точка на 11.09.02 в 14.00 ч: -5,0ppb NO

-> Разлика в нулата: –5ppb за около 5 дена
От математическа гледна точка най-простото решение е линейна корекция. Условие за това е да има набор от данни, които да го позволяват. От всяка едночасова или половинчасова средна (описана като първична стойност) трябва да се извади съответната коригираща стойност. Ако събраните данни са за всеки ½ час, може напр. да се процедира така:

Общо 248 ½-часови средни стойности, отклонение –5 ppb

Коригиращ коефициент -5ppb/ 248 1/2h = -0,0202 ppb на 1/2h

Първичната стойност за 08.09.02, 10.30 ч. – 11.00 ч., е 3,2ppb NO

Тази стойност е 97-мата ½-часова средна от 6.9., 10.00 ч.

Измервателна стойност=3,2ppb NO – (-0,0202 x 97) = 3,2 - -1,96 = 5,16 ppb NO

Този метод може да се прилага подобно за всички компоненти.

В случай на малки отклонения може да се използва и по-прост метод, при който се определя дневна (вместо ½- или 1-часова) коригираща стойност, която да се изважда.

Последващата обработка на първичните данни може да се улесни чрез използване на табличен софтуер (напр. MS Excel).

4.2.2.2Функционален контрол

При анализаторите, интегрирани в мониторинговата мрежа в България, има възможност за дистанционна проверка на калибровъчния газ, аналогично на проверката за нулата. За редица замърсители в анализаторите има налични пермеационни пещи, но пещите не са снабдени с пермеационни тръби. Анализаторите следва незабавно да бъдат оборудвани със съответните пермеации. Някои от анализаторите също така са оборудвани с връзка за газ под налягане за калибриране с газови бутилки. За нея също трябва да бъдат осигурени подходящи бутилки с газ. Ежедневното пряко подаване на определени концентрации може да спомогне да се правят относително сигурни твърдения за годността за работа на измервателното устройство и за реалистичността на измервателните стойности. Подобна процедура на тази, описана по-горе във връзка с проверката на нулата, може да се използва и при директното подаване на калибровъчни газове.

Внимание: Когато се използват бутилки с SO2, еталонният газ трябва да е смесен със синтетичен въздух; в противен случай, ако газът е смесен в N2, това ще доведе до неверни стойности от измерването. Що се отнася до газовите смеси на N2, ако стойностите на концентрацията, посочени на самата бутилка с еталонен газ, бъдат отчетени като по-високи от анализатора, това означава, че анализаторът е бил калибриран да бъде прекалено нечувствителен.

Коригиране на данни при стойност, за която е установено отклонение чрез функционалния контрол или чрез контролно калибриране

Аналогично на процедурата при изместващата се нулева стойност следва да се правят корекции на първичните данни, в случай че бъдат открити отклонения по време на контролно калибриране или на функционалния контрол (разбира се, за целта номиналната/изискваната стойност на функционалния контрол трябва да е достатъчно надеждна). Ето пак един пример за NO:

Контролно калибриране на 10.09.2002, 10.00 ч.

Номинална стойност: (сертификат на бутилката) 450ppb NO,

Стойност в действителност (показана от анализатора) 450ppb NO, -> отклонение: 0ppb NO

Контролно калибриране, извършено на 16.09.2002, 11.00 ч.

Номинална стойност: (сертификат на бутилката) 450ppb NO,

Стойност в действителност (показана от анализатора) 400ppb NO, -> отклонение: -50ppb NO

И тук най-простото решение от математическа гледна точка е линейна корекция. Всяка ½- или1-часова средна стойност трябва да бъде умножена със съответната изчислена коригираща стойност.
Следващият пример се отнася до ½-часови средни:

Общо 290 ½-часови средни стойности, отклонение –50 ppb NO

Следователно за всички точки, спадащи към периода между две контролни калибрирания, може да се изчисли линейно отклонение от 0.038% на ½ час.

Сега може да се изчисли коригиращ коефициент за всяка първична стойност.

Например: на 13.09.2002 в 15.00 ч. първичната стойност е била 120ppb NO, като този момент във времето е на разстояние 154 половин часа от 10.9., 10.00 ч.; следователно коригиращият коефициент е 154 x -0,038% = -5,8% .

Първичната стойност трябва да се коригира с -5,8%. По този начин коефициентът ще бъде 1- (-0,058) При отрицателни отклонения коефициентът е по-голям от 1; а при положителни – по-малък от 1

120ppb NO x 1,058 = 127 ppb NO
Tози метод може да се прилага по подобен начин и за други замърсители.
Особен случай: сумарна грешка на анализатора за NOx

Анализаторът за NOx измерва два компонента и изчислява третия. При измервателно устройство за NOx пряко измерваните компоненти са NO и NOx. След това анализаторът изчислява сам измервателна стойност за NO2. Често срещано явление по време на работата на измервателните устройства е различното изменение в чувствителността към измерваните компоненти. Проверката може да бъде извършена с бутилка с газ NO с известни стойности за концентрацията. Най-добрата алтернатива е да се използват бутилки с газ само с концентрация на чист NO, т.e. без добавен NO2.

Пример за корекция:
При контролно калибриране се стига до следните измервателни стойности, показани от анализатора:

Номинална стойност на бутилката газ: 250ppb NO 0ppb NO2

Показания на измервателното устройство за NOx:

NO = 250ppb

NOx = 270ppb, което води до 20ppb стойност за NO2

В зависимост от стойността на NO, анализаторът изчислява повишена стойност за NO2.

На база наличните калибровъчни стойности е възможно да бъде изчислена коригираща стойност, с която да се коригират данните от измерванията на канала за NO2.

Множител = измервателна стойност за NO2/ измервателна стойност за NO = 20ppb NO2 / 250ppb NO = 0,08ppb NO2/1ppbNO

След като е бил определен множителят, могат да бъдат коригирани всички стойности за NO2 след последното контролно калибриране.
Пример:

Първична стойност на измерване, хронологично намиращо се в интервала: 100ppb NO2 за 140ppb NO

Коригираща стойност= измервателна стойност за NO x множител =

=140ppb NO x 0,08 ppb NO2/ppb NO = 11,2 ppb NO2

Корекция на стойността за NO2 = първична стойност – коригираща стойност=

=100ppb NO2- 11,2ppb NO2 = 88,8 ppb NO2.

4.2.3Документация на измервателните устройства

Всяко измервателно устройство трябва да е снабдено с калибрационен сертификат, съдържащ всички записани важни данни за настройката на уреда. Още по-важно е това, в случай че основната настройка на измервателния уред е загубена поради повреда в паметта на уреда или прекъсване на електроподаването. Всички промени в настройката, които са се наложили след калибриране в автоматичната измервателна станция, трябва да бъдат отбелязани в калибрационния сертификат. Всяка проведена работа, ремонти и поддръжка, трябва да се записва в една единна “биографична карта” (карта за историята на поддръжките), за да може да се документира функционирането и появяващите се грешки. Тези документи трябва винаги да са налични на мястото, на което са анализаторите.

4.2.4Проверка за реалистичност/достоверност

Данните от измерванията трябва да се съхраняват в компютъра на станцията под формата 1-часови средни стойности (или, ако се налага, като ½-часови средни стойности). Целесъобразно е също така и да се съхранява информация за стойностите на нулата и на функционалния контрол. Трябва своевременно (за предпочитане ежедневно) да се провежда тест за реалистичност на измервателните данни. Той може да се прави или на място от оператора на автоматичната станция (РИОСВ, ИАОС), или с помощта на работещо он-лайн предаване към ИАОС. В случай че се открият нелогични данни, ще може да се планира бърза поддръжка, калибриране или поправка на измервателните устройства, за да се спазят критериите за качество, изисквани според Наредба № 9.

4.2.5Измервания на PM10

При измерването на PM10 трябва да се обърне специално внимание на законовите изисквания, които залагат референтният метод да се състои в сепарация на фракцията PM10 върху филтър и последващо гравиметрично определяне на масата. Нормите в Директивата се отнасят до резултатите, получени чрез този метод. В случай че се използват други методи, напр. бета абсорбцията, трябва предварително да е било доказано, че резултатите са идентични на резултатите, получени чрез референтния метод (това може да включва и определяне на устойчива корелация към референтния метод). Опитът в страните-членки на ЕС, както и съответното проучване в рамките на Туининг-проекта в Перник, показват, че методът на бета абсорбция като цяло води до значително по-ниски стойности, отколкото гравиметричния референтен метод. Въпреки че след това може да се изведе коефициент за превръщане на резултатите по начин, съответстващ на паралелните резултати на гравиметричния метод (обикновено коефициентът е около 1.3, като се има предвид, че той трябва да бъде избран съобразно консервативна оценка на резултатите, т.е. по-скоро малко по-висок, отколкото твърде нисък в сравнение с референтния метод), на практика обаче този коефициент се колебае в зависимост от атмосферната обстановка, както и от местоположението на мониторинговата станция.

Ето защо по принцип се изисква за всяка станция, където PM10 ще се измерва чрез бета абсорбция или друг негравиметричен метод, да се определя отделен коефициент (чрез осигуряване на достатъчен брой сравнителни измервания).

Но даже и при гравиметричния метод, който като правило дава най-точните стойности, има редица фактори, които трябва да бъдат съблюдавани. Към тях спадат правилната подготовка и последващо третиране на филтрите при определени и неизменящи се температура и нива на атмосферна влажност при претеглянето преди и след пробонабирането на прах, достатъчно време за престой на филтрите преди претеглянето в предварително зададена климатична среда, достатъчна разделителна способност/точност на везната и т.н. Ето защо основните изисквания са да има на разположение помещение за претегляне, където да може да се поддържа постоянна температура от около 20°C и постоянна относителна влажност на въздуха 50%, както и везни с чувствителност около 10µg.

Едно допълнително изискване е придържането към периода за 24-часово пробовземане. В рамките на Туининг-проекта стана ясно, че концентрациите, определени чрез 4- или 8-часово пробонабиране водят до значително по-високи стойности в сравнение с тези от 24-часовото пробонабиране. Ако все пак се налага да се работи с бета-устройствата за измерване на прах, следните допълнителни бележки могат да са от полза:

Калибриране и поддръжка на бета-измервателни устройства за прах

Освен основното калибриране чрез паралелно измерване с гореспоменатия гравиметричен метод, при устройствата на принципа на бета абсорбция също е необходимо редовно калибриране /проверка. Една от възможностите за калибриране, предоставяна от производителите, е тази с помощта на фолия или тест-щифт. Калибрирането с фолио може да се разглежда като контролно калибриране и следва да се извършва при изключена вакуумна помпа. В лентовия транспортьор за филтрите следва да се постави подходящ адаптер и след това да се снабди с нулево фолио и калибриращо фолио. Тези фолиа са сертифицирани от производителя. Чрез калибрирането се получават две стойности за теглото на калибриращите фолиа. Разликата между двете позволява да се изчисли нов калибриращ коефициент. Използвайки калибриращото меню на анализатора, последният автоматично задава всички нови параметри. Друга възможност за проверка на чувствителността е тест-щифтът: по време на нормалната работа на анализатора e възможно да се симулира маса от прах, съответстваща на масата на тест-щифта. След това тази стойност на теглото трябва да бъде показана от анализатора. Тази тестова стойност може да се разглежда само като функционален контрол, а не като контролно калибриране.

За устройствата за измерване на прах на фирмата TE/Eberlein, които междувременно се използват в България, трябва да се предвиди нагреваема пробовземна тръба, предотвратяваща кондензационни ефекти върху филтъра. Когато има кондензация, уредът показва много високи и нереални краткосрочни стойности за прах. По-късно, когато филтърната лента изсъхне, се показват отрицателни, нереални стойности за прах. Всичко това са дефекти в данните, които могат да бъдат избегнати чрез съответното нагряване по време на пробонабирането.
За използваните PM10-глави важи следното (при всички методи, било то гравиметричен или напр. бета абсорбция): Пробовземните глави за PM10 трябва да се почистват и мажат редовно с вазелин, в зависимост от замърсяването с прах. Пробовземните тръби (12-милиметрова смукателна тръба от неръждаема стомана) също трябва да се почистват редовно в зависимост от праховото замърсяване.

Каталог: wp-content -> uploads -> file -> Air -> Naredbi KAV -> Instrukcii KAV
Instrukcii KAV -> Инструкция за информиране на населението при превишаване на установените алармени прагове за нивата на серен диоксид, азотен диоксид и озон
Instrukcii KAV -> Инструкция за разработване на програми за намаляване на емисиите и достигане на установените норми за вредни вещества, в районите за оценка и управление на качеството на атмосферния въздух
Air -> Министерство на околната среда и водите методика

Изтегляне 2.5 Mb.

Сподели с приятели:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20