Раздел 3 Принципы наилучшей практики производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения

Раздел 3 Принципы наилучшей практики производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения

3.1 Особенности производственного экологического контроля применительно к разным факторам воздействия на окружающую среду

Производственный экологический контроль предполагает прежде всего организацию наблюдений и измерений широкого спектра параметров в водной и газовой средах. Более консервативные среды - отходы, донные отложения, почвогрунты - становятся объектами аналитических измерений реже. В рамках системы обращения с отходами более распространены расчетные методы; определение состава отходов производится гораздо менее часто. Крупные предприятия, оказывающие значительное негативное воздействие на окружающую среду, в ряде случаев ведут наблюдения за загрязнением почв в зонах воздействия. Загрязнение донных отложений и почвогрунтов производственных площадок чаще становится предметом исследования в рамках аудита потенциальной ответственности (due diligence audit) и аудита загрязненной (производственной) площадки (polluted site audit).

В данном разделе описаны подходы к ПЭК в части получения данных о количественном и качественном содержании веществ (и о ряде других показателей) с применением методов аналитической химии, физических измерений, санитарно-биологических методов, биотестирования, биоиндикации и других методов для контроля соблюдения установленных для организации нормативов. Основное внимание сосредоточено на особенностях производственного контроля применительно к отходящим газам и сточным водам. Раздел адресован специалистам тех предприятий, руководители которых принимают решения о развитии собственных лабораторий и (или) привлечении для выполнения измерений сторонних аккредитованных организаций. Во многих случаях присутствуют сочетаются оба подхода, так как для определения некоторых загрязняющих веществ требуются весьма сложные методы и оборудование.

Отбор проб

Проба вещества (объекта аналитического контроля) - часть вещества объекта аналитического контроля, отобранная для анализа и/или исследования его структуры, и/или определения свойств, отражающая его химический состав и/или структуру, и/или свойства. Отбор пробы вещества (материала) объекта аналитического контроля) представляет собой отделение части вещества (материала) объекта аналитического контроля с целью формирования пробы для последующего определения ее состава, структуры и/или свойств. При пробоотборе важно отобрать не просто пробу, но представительную пробу - которая по составу и/или свойствам, и/или структуре принимается идентичной объекту аналитического контроля, от которого она отобрана [69].

Рисунок 3.1 - Типовой цикл ПЭК при использовании классического пробоотбора

При использовании обычных (не автоматических) средств измерения исследование разделяется на три этапа:

- пробоотбор;

- пробоподготовка, включая хранение, транспортировку и консервацию;

- получение аналитического сигнала.

Общая ошибка определения зависит от максимальной ошибки, полученной на любом этапе. Общая погрешность определения складывается из погрешностей на каждом этапе и если рассматривать суммарную погрешность в цепи получения данных содержания целевого компонента, то: погрешность пробоотбора > погрешности пробоподготовки > погрешности измерения. Поэтому бессмысленно проводить чрезвычайно точный анализ пробы, если сама проба не является репрезентативной для объекта контроля или была плохо сохранена.

При отборе проб для определения ЗВ в воздухе и воде данные системы рассматриваются как гомогенные, т.е. как системы, в которых все параметры одинаковы во всех частях. Для воздушной среды уже при весьма слабом ветре доминируют турбулентное движение и турбулентная диффузия ЗВ, т.е. очень хорошее перемешивание. Турбулентный характер движения воды в реках обусловливает перемешивание водной массы, причем интенсивность перемешивания усиливается с увеличением скорости течения.

Основной проблемой при отборе проб почвы является негомогенность самой почвы, т.е. неоднородность и сложность матрицы для выделения ЗВ с целью последующего анализа. Поэтому пробоотбор и пробоподготовка почвы являются гораздо более сложными процедурами по сравнению с подвижными гомогенными средами - воздухом и водой.

3.1.1. Инструментальный контроль выбросов отходящих газов

Определение качественного и количественного состава ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, осуществляется прямыми инструментальными замерами, которые осуществляются аккредитованной лабораторией (собственной предприятия либо сторонней по договору).

В ряде случаев для определения состава ЗВ в выбросах возможно применение, как инструментальных, так и расчетных методов. Разграничение использования инструментальных и расчетных методов регламентировано в [14, раздел 6].

Инструментальные методы являются превалирующими при инвентаризации и контроле выбросов ЗВ, которые в совокупности формируют повышенное загрязнение атмосферного воздуха в жилой зоне (более 0,5 ) при максимальной загрузке оборудования. Источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух устанавливают на основании данных о результатах инвентаризации выбросов в атмосферный воздух и их источников (в отношении действующих объектов хозяйственной и иной деятельности) и на основе проектной документации (в отношении вводимых в эксплуатацию новых и (или) реконструированных объектов хозяйственной и иной деятельности).

При проведении ПЭК выбросов ЗВ в атмосферный воздух определяют:

- количественный и качественный состав выбросов от стационарных источников загрязнения;

- соблюдение установленных нормативов;

- качество атмосферного воздуха на границе СЗЗ.

Сведения об аттестованных методах (методиках) измерений размещены в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений [70], также реестр действующих методик, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф) ведет ФГБУ "ФЦАО" Росприроднадзора [71]. "Перечень методик измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий, допущенных к применению", ведет Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха (НИИ Атмосфера) [110].

Отбор проб

Представительные пробы газов в газоходе могут быть отобраны экстрактивным и неэкстрактивным методами. При экстрактивном отборе проб газы перед транспортировкой к газоанализатору подвергают подготовке: их очищают от аэрозолей, твердых частиц и других мешающих веществ. При неэкстрактивном отборе проб измерения проводят на месте, поэтому отсутствует этап пробоподготовки, за исключением необходимой фильтрации.

Экстрактивный отбор проб

При отборе проб выбросов следует руководствоваться нормативными документами ПНД Ф 12.1.1-99 "Методические рекомендации по отбору проб при определении концентрации вредных веществ (газов и паров) в выбросах промышленных предприятий" [13], ПНД Ф 12.1.2-99 "Методические рекомендации по отбору проб при определении концентрации взвешенных частиц (пыли) в выбросах промышленных предприятий" [72], ГОСТ Р ИСО 10396-2012 "Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов с помощью постоянно установленных систем мониторинга" [73].

Отбор проб чаще всего осуществляется диффузионным методом: ГОСТ Р ИСО 16017-2-2007 "Воздух атмосферный, рабочей зоны и замкнутых помещений. Отбор проб летучих органических соединений при помощи сорбционной трубки с последующей термодесорбцией и газохроматографическим анализом на капиллярных колонках. Часть 2. Диффузионный метод отбора проб" [76], когда диффузионное пробоотборное устройство оставляют на воздухе в течение установленного периода времени, скорость отбора проб зависит от коэффициента диффузии ЗВ, она пропорциональна площади поперечного сечения входного отверстия пробоотборного устройства и обратно пропорциональна длине диффузионной зоны пробоотборного устройства. Характеристика диффузионных пробоотборников приведена в серии ГОСТ Р ЕН 13528-1,2,3-2010 "Качество атмосферного воздуха. Диффузионные пробоотборники, используемые при определении содержания газов и паров. Требования и методы испытаний" [78].

Часто метод отбора пробы зависит от используемого далее метода получения аналитического сигнала - например, ГОСТ Р ИСО 12884-2007 "Воздух атмосферный. Определение общего содержания полициклических ароматических углеводородов (в газообразном состоянии и в виде твердых взвешенных частиц). Отбор проб на фильтр и сорбент с последующим анализом методом хромато-масс-спектрометрии" [79], ГОСТ Р ИСО 20552-2011 "Воздух рабочей зоны. Определение паров ртути. Отбор проб с получением амальгамы золота и анализ методом атомной абсорбционной или атомной флуоресцентной спектрометрии" [80].

Характеристика основных экстрактивных методов пробоотбора газов приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Характеристика основных экстрактивных методов пробоотбора газов

Метод отбора	Достоинства	Недостатки	Область применения
Контейнеры	Простота	Сорбция микропримесей на стенках, химическое взаимодействие с материалом контейнера	Анализ газов и легко летучих веществ
Абсорбция	Широкий диапазон анализируемых веществ	Разбавление пробы, увеличение погрешности определения из-за испарения растворителя	Анализ широкого диапазона ЗВ (кроме твердых частиц и аэрозолей)
Адсорбция	Очень высокая степень извлечения, получение представительной пробы	Трудность десорбции	Анализ широкого диапазона ЗВ (кроме твердых частиц и аэрозолей)
Фильтрование	Улавливание твердых частиц и аэрозолей	Не задерживаются газы и пары	Анализ аэрозолей и ЛОС, адсорбированных на твердых частицах

Преимуществами газоанализаторов с отбором пробы являются:

- одновременное высокоточное измерение большого количества газовых компонентов,

- широкий спектр измерительных задач,

- полностью автоматизированные измерения в тяжелых условиях эксплуатации, где работа без отбора пробы невозможна.

Оборудование для экстрактивного отбора проб представляет собой последовательность следующих устройств (рисунок 3.2):

Рисунок 3.2 - Общая схема экстрактивного отбора проб газа

Неэкстрактивный отбор проб

При неэкстрактивном отборе пробу газа из потока не отбирают, а ограничиваются диффузионным контактом измерительной ячейки с потоком газа непосредственно в газоходе. Схема оборудования для неэкстрактивного отбора проб представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Общая схема неэкстрактивного отбора проб газа

Газоанализаторы

Для автоматического непрерывного измерения массовой концентрации загрязняющих веществ используют газоанализаторы, которые применяют для измерений концентрации ЗВ веществ в автоматизированных производственных системах контроля и учета выбросов в атмосферу, в контроле очистки дымовых газов (установки серо- и азотоочистки различного типа), в контроле технологических процессов. При их использовании отпадает необходимость в пробоотборе, транспортировке и подготовке пробы.

Наиболее широко используются два принципа регистрации ЗВ: электрохимический и оптический.

Стационарные автоматические газоанализаторы непрерывного действия изготавливаются в двух конструктивных вариантах: для установки с одной стороны газохода и для установки поперек газохода. Преимуществами газоанализаторов без отбора пробы являются:

- непрерывные измерения без запаздывания непосредственно в потоке газа,

- простота установки, наладки и обслуживания,

- низкая стоимость.

Условия отбора представительных проб

Представительность определения содержания ЗВ газовых потоках зависит от многих факторов: неоднородности потока (например, изменений концентрации, температуры или скорости газа в поперечном сечении газохода из-за влажности или расслоения газового потока); утечек газа, натекания воздуха или реакций, постоянно происходящих в газовой фазе; случайных погрешностей. Также на представительность пробы отходящего газа влияют режим работы источника выбросов (например, циклический, непрерывный или периодический процесс); уровень содержания определяемого ЗВ; размер источника; конфигурация газохода в месте отбора проб.

С учетом указанных особенностей источника выбросов для каждого режима работы должен быть установлен профиль концентрации определяемых компонентов, позволяющий найти наилучшее место отбора пробы.

Для некоторых источников выбросов может быть характерно непостоянство в технологическом процессе (т.е. циклические изменения), и, следовательно, любое измерение концентрации, зависящее от времени, может быть менее представительным по отношению к усредненной концентрации, если не учтен весь цикл изменений (см. также раздел, посвященный временному графику проведения измерений).

Перед проведением регулярных измерений изучают соответствующие характеристики технологического процесса источника: режим работы (циклический, периодический или непрерывный); состав и интенсивность подачи топлива; температура и давление газа при нормальном рабочем режиме; эффективность работы средозащитного оборудования; конфигурация газохода, из которого будут отбирать пробы, которая может влиять на расслоение потока отходящего газа; объемный расход газа.

Выбор места отбора проб

Поскольку необходимо обеспечить представительность пробы - т.е. измеренные концентрации ЗВ должны были представительными для средних условий (параметров, характеристик) внутри газохода или трубы, необходимо выбрать место отбора проб на расстоянии, удаленном от препятствий, которые могут влиять на нарушать поток газа. Место отбора следует выбирать на прямом участке газохода на достаточном расстоянии от мест, где изменяется направление потока газовоздушной смеси или площадь поперечного сечения газохода [81]. Обычно из-за диффузии и турбулентного смешивания потоков содержание ЗВ во всех местах поперечного сечения газохода одинаково и для определения среднего содержания отбирают пробу только в одной точке - около центра газохода или трубы в точке, отстоящей от ее центра не более чем на 1/3 радиуса.

При использовании неэкстрактивных систем получают представительную пробу, причем предварительно необходимо гарантировать, что месторасположение прибора является представительным.

Измерение запахов

Измерение запахов - ольфактометрия [63].

Существующая в настоящее время система гигиенического нормирования рассматривает запах в качестве одного из основных критериев рефлекторного действия при обосновании ПДК для конкретного загрязняющего вещества. То есть при установлении гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха индивидуальных веществ, обладающих сильным запахом, учитывается не только их непосредственное влияние на здоровье, но и раздражающее воздействие запаха на психическое состояние человека.

Существующие групповые гигиенические нормативы разработаны только для нескольких групп веществ, обладающих запахом, и не могут решить проблему запаха в целом.

Выделение из такого рода смесей индивидуальных веществ и их нормирование в большинстве случаев является необычайно трудоемким и нецелесообразным. Кроме того, как показали многочисленные исследования, не существует четкой количественной закономерности между выбросами пахучих веществ и интенсивностью создаваемого ими запаха, как в самом выбросе, так и в атмосферном воздухе. Особенно это относится к выбросам сложного состава, содержащим смеси веществ, обладающих различными запахами в варьирующихся концентрациях. Отсутствие прямой связи между запахом и концентрацией связано с тем, что ощущение запаха формируется в результате наложения различных запахов, возможных химических взаимодействий веществ с образованием новых пахучих соединений вследствие необычайно сложного состава выбросов. Очень часто состав пахучих выбросов, образующихся в том или ином технологическом процессе, является более сложным, чем это отражено в соответствующих документах по инвентаризации и нормированию, и включает, помимо основных соединений, разнообразные вещества, присутствующие в микроколичествах, совокупность которых и определяет запах и его интенсивность.

Соответственно, в случае сложной смеси пахучих веществ, из которой невозможно выделить конкретные соединения, целесообразно осуществлять инвентаризацию, нормирование и контроль выбросов не отдельных дурнопахнущих веществ, а запаха в целом посредством ольфактометрии.

Ольфактометрия, основана на оценке запаха человеком-экспертом с помощью специального прибора - ольфактометра. Ольфактометр - это механическое (ручное или автоматизированное) устройство, в котором пахучее вещество разбавляется чистым воздухом в разных пропорциях (от 2-кратной до 64000-кратной степени разбавления) и, соответственно, в разных концентрациях подается нескольким членами экспертной группы для качественной оценки (наличие, либо отсутствие запаха). Ольфактометры могут быть стационарными или полевыми.

В случае использования стационарного ольфактометра пробы запаха отбираются с помощью вакуумного компрессора в специальные пакеты (мешки) объемом от 1 до 60 литров и доставляются в лабораторию в течение не более суток.

3.1.2. Сточные воды предприятий

Объектами производственного эколого-аналитического (инструментального) контроля являются источники предприятий, которые сбрасывают со сточными водами ЗВ в систему канализации и в водные объекты.

Отбор сточных вод

Для отбора проб сточных вод следует руководствоваться следующими нормативными документами: ПНД Ф 12.15.1-08 "Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод" [82], ГОСТ 31861-2012 "Вода. Общие требования к отбору проб" [83], ГОСТ 31942-2012 "Вода. Отбор проб для микробиологического анализа" [84], ГОСТ Р 56237-2014 "Вода питьевая. Отбор проб на станциях водоподготовки и в трубопроводных распределительных системах" [85], ИСО 5667 "Качество воды. Отбор проб" (части 1 - 24) [86].

Действие ПНД Ф 12.15.1-08 распространяется на точечные (постоянные, периодические, случайные) источники загрязнения и все виды сточных вод, организованно сбрасываемых в окружающую природную среду с помощью технических водоотводящих устройств (труба, лоток, канал) или по понижениям рельефа.

Действие ГОСТ 31861-2012 распространяется на любые типы вод и устанавливает общие требования к отбору, транспортированию и подготовке к хранению проб воды, предназначенных для определения показателей ее состава и свойств.

Перед началом проведения пробоотбора и анализа вод составляют Программу отбора проб, в которой указывают: место пробоотбора, его продолжительность, периодичность, способы (техника) отбора, вид проб (разовая, усредненная), способы пробоподготовки, перечень контролируемых показателей, методики выполнения измерений. Программы отбора проб в составе планов-графиков ПЭК сброса сточных вод, осуществляемого в соответствии с условиями лицензии на водопользование, разрешения на сброс загрязняющих веществ в водные объекты или договора водоотведения/договора по транспортировке сточных вод, должны быть согласованы с организациями, осуществляющими контроль за соблюдением соответствующих условий и требований.

Программы отбора проб могут быть оформлены в качестве технического регламента или стандарта организации и использоваться для подтверждения соответствия состава и свойств сточных вод, установленных техническими регламентами и соответствующими декларациями.

Места отбора проб

Пробы сточных вод должны отбираться из хорошо перемешанных потоков, вне зон действия возможного подпора. Для целей контроля за соблюдением нормативов, учета и расчета массы сброса ЗВ пробы сточных вод отбирают из водоотводящих устройств. Места отбора проб сточных вод должны быть максимально приближены к точке сброса.

В случае необходимости оценки содержания ЗВ в поступающей на использование воде контрольные точки должны быть максимально приближены к водопотребителю - либо из водоподводящих устройств; либо - при наличии сооружений водоподготовки - до очистки. При отсутствии этой возможности пробы отбирают из источника водоснабжения: водотока - выше водозабора, но ниже сброса вышерасположенного выпуска; из водоема - на границе зоны охраны водозабора.

При неоднородном распределении веществ в зависимости от ширины и глубины водоотводящего устройства точки отбора проб устанавливаются по аналогии с размещением точек при контроле водотоков [87]: 1 или 3 вертикали (в 3 - 5 м от берегов и в середине) и 2 горизонта (поверхность, у дна).

Виды проб

Согласно ГОСТ 31861-2012 основными типами проб являются:

1) точечные пробы - характеризуют состав воды в данный момент времени и в данном месте; получают однократным отбором требуемого количества воды;

2) периодические пробы (времязависящие, потокозависящие, объемозависящие);

3) непрерывные пробы (при постоянной скорости потока и непостоянной скорости потока);

4) серийные пробы (глубинного профиля и профиля площади);

5) составные пробы (усредненные), характеризуют состав воды за определенный промежуток времени (усреднение по времени), в поперечном сечении потока (усреднение по сечению) или в определенном объеме (усреднение по объему); получают смешением простых (разовых) проб;

6) пробы большого объема.

Усреднению не подлежат пробы, предназначенные для определения веществ (показателей), содержание (величины) которых изменяются при контакте с атмосферным воздухом или в короткие промежутки времени (рН, растворенные газы), а также пробы углеводородов нефти, масел и т.п.

Для цели контроля соблюдения нормативов, установленных в единицах концентрации, отбирают точечные пробы. В случае установления норматива в единицах массы сброса (например, в г/час) отбирается проба, усредненная в течение часа. Если норматив установлен в виде средней концентрации или массы за определенный период времени (смена, сутки), отбирается усредненная среднесменная или среднесуточная проба соответственно. При установлении норматива, среднего за год, отбираются либо смешанные за приемлемый период, либо разовые пробы с последующим осреднением результатов. Во всех случаях необходимо обеспечивать условия неизменности состава и свойств в период сбора смешанной пробы.

Периодичность отбора проб

Оптимальным способом обеспечения своевременного отбора проб является установка автоматизированных устройств измерения объемов сточных вод, пороговых датчиков качества, управляющих работой автоматических пробоотборных устройств или сигнализирующих о необходимости выполнения контрольных отборов проб.

Периодичность отбора проб определяется целью получения данных о составе и свойствах воды с учетом технических возможностей обработки и анализа проб для своевременного получения информации. В частности,

- для целей управления процессом очистки воды пробы должны отбираться с такой частотой, чтобы данные о содержании веществ или величинах показателей поступали в систему управления через промежутки времени, необходимые для принятия оперативных управляющих решений;

- при изучении динамики качества в течение избранного периода времени (сутки, неделя, месяц и т.п.) пробы отбираются через определенные промежутки в течение суток, в определенные дни недели, через определенное количество дней соответственно;

- для оценки пиковых нагрузок время отбора пробы приурочиваются к моментам ожидаемых пиков.

Установление периодичности отбора проб по результатам предварительных исследований и расчетов в соответствии с ГОСТ 31861-2012 может осуществлять только в случаях, когда показатели водоотведения соответствуют условиям применимости статистического метода и существуют доказательства, что объем режим водоотведения, показатели состава и свойств, определенные в процессе предварительных исследований, останутся неизменными в будущем.

Техника пробоотбора. Пробоотборные устройства

Основные требования к пробоотборным устройствам установлены [83, 88]

Отбор проб может производиться ручными или автоматическими пробоотборными устройствами.

В качестве ручных пробоотборников могут применяться черпаки, ведра, широкогорлые склянки, ручные батометры, специальные пробоотборники для поверхностной пленки.

Конструктивные особенности полуавтоматических и автоматических устройств для отбора проб сточных вод определяются условиями их эксплуатации при выполнении обязательных требований:

- пробоотборник должен обеспечивать отбор проб при максимальных скоростях потоков на контролируемых объектах, в т.ч. при аварийном сбросе;

- пробоотборник должен обеспечивать отбор разовых и усредненных проб по заданной программе;

- пробоотборник должен обеспечивать необходимую герметизацию пробы, хранение ее в условиях, предотвращающих изменение состава пробы и содержания веществ;

- пробоотборник должен быть устойчив к внешним воздействиям, характерным для места его размещения (вибрация, температура, влажность и пр.);

- материалы смазки механических частей пробоотборника или герметизации контейнеров для проб не должны оказывать влияния на состав отбираемой пробы.

Автоматический пробоотборник, отвечающий требованиям периодичности отбора проб по принципу статистического приемочного контроля, должен обеспечивать:

- отбор проб через промежутки времени, за которые сбрасывается объем сточных вод;

- отбор усредненной или разовой пробы.

Наиболее точное соблюдение этих требований обеспечит автоматический пробоотборник, включаемый по сигналу водоизмерительного устройства, регистрирующего объем.

Надежность и устойчивость пробоотборников к внешним воздействиям должны удовлетворять требованиям [83, 88] и иным действующим нормативным документам, учитывающим условия эксплуатации устройств.

Контейнеры автоматических и полуавтоматических пробоотборных устройств, предназначенных для отбора смешанных проб при необходимости должны обеспечивать неизменность состава пробы за период пробоотбора. Универсальным приемом для большинства компонентов пробы является поддержание пониженной температуры и защита контейнера-сборника от света.

Требования к подготовке контейнеров и сосудов для хранения проб, способы отбора аналитической пробы и другие особенности техники отбора проб должны соответствовать ГОСТ 31861-2012 и документу, регламентирующему методику анализа.

Для целей оценки массы и соблюдения нормативов сброса веществ, присутствующих в сточной воде в виде поверхностной пленки или входящих в ее состав, при визуальном обнаружении пленки на поверхности воды в водоотводящем устройстве применяют специальные пробоотборники для поверхностной пленки.

Отбор двух последовательных во времени проб для параллельного анализа двумя лабораториями или операторами не допускается. Если для определения различных компонентов пробы требуются различные способы консервации, то пробы отбирают в разные сосуды и проводят консервацию, необходимую для каждого из определяемых компонентов.

Все процедуры, связанные с отбором проб, получением аналитических проб и передачей их для проведения химического анализа или биотестирования, должны быть документированы для последующего выявления возможных несоответствий производственных и инспекционных выборок, поиска причин несоответствий и разрешения иных споров.

При ручном отборе проб обязательно должен быть составлен Акт отбора пробы с присвоением идентификационного номера (из регистра с последовательной нумерацией). Дополнительная информация, необходимая для планирования пробоотбора и последующей интерпретации результатов, должна быть указана в Акте отбора проб и включать следующие позиции:

- Точка (место) отбора проб. Это должно быть место, в котором материал хорошо смешивается и которое достаточно удалено от точек/створов смешивания, с тем, чтобы оно было репрезентативным для выбросов/сбросов в целом. Важно выбрать для пробоотбора легкодоступную точку, в которой также можно измерить расход или для которой расход известен. Пробы следует всегда отбирать в одних и тех же установленных местах. Необходимо предусмотреть соответствующие меры предосторожности в точке отбора проб (например, хороший доступ к ней, четкие процедуры и инструкции, разрешения на работу, пробоотборные контуры, механизмы блокировки, защитное оборудование), чтобы свести к минимуму любой риск для сотрудника, осуществляющего пробоотбор, и для окружающей среды.

- Частота пробоотбора и другие временные характеристики, такие как период усреднения и продолжительность пробоотбора. Частота, как правило, определяется, исходя из оценки рисков с учетом изменчивости расхода, его состава и диапазона колебаний по отношению к недопустимым уровням выбросов/сбросов.

- Метод отбора проб и/или оборудование для отбора проб.

- Тип пробоотбора, например, автоматический (соразмерно времени или пропорционально расходу), ручной отбор разовых проб и т.д.

- Объем отдельных проб и способы их объединения (смешивания) для получения усредненных проб

- Тип пробы, например, проба для разового или многократного анализа параметров

- Сотрудники, отвечающие за отбор проб (они должны владеть соответствующими навыками).

Хранение, консервация, транспортировка и предварительная обработка проб

Для предупреждения процессов, приводящих к изменению состава проб, или сведения их к минимуму следует применять консервацию, хранение проб в темноте, охлаждение, замораживание. Выбор способа обеспечения неизменности состава пробы от момента завершения отбора до начала анализа проб зависит от свойств определяемого показателя, особенностей последующего метода анализа, сроков доставки проб в лабораторию.

Способы консервации, требования к хранению проб и другие рекомендации по обеспечению неизменности состава проб воды приведены в [83]. Указанные требования обязательны в случаях, когда в применяемой методике выполнения измерений (МВИ) отсутствуют сведения о данных операциях или они не отличаются от рекомендованных в [83]. В противном случае применяются способы консервации и сроки хранения, приведенные в МВИ, которые являются обязательными. Пробы, предназначенные для биотестирования, не консервируют.

Конкретные способы консервации, транспортировки и хранения пробы должны быть четко указаны в отчетах и в Акте отбора пробы.

Перечень факторов, обусловливающих применение той или иной процедуры пробоподготовки, включает следующие позиции:

- концентрирование пробы, когда содержание ЗВ слишком низко для того, чтобы его можно было обнаружить с помощью данного метода анализа;

- устранение примесей, попавших в пробу во время ее отбора. Например, возможно загрязнение неметаллической пробы металлами пробоотборных инструментов и металлической пробы - маслами пробоотборного оборудования;

- устранение воды, как в виде влажности, так и в химически связанном виде. В протоколах измерений следует важно указать, относятся ли итоговые данные к веществу в сухом или влажном виде;

- гомогенизация: анализируемые пробы сточных вод должны быть абсолютно однородными, так как результаты анализа неотстоявшейся пробы сточных вод полностью отличаются от таковых для отстоявшейся пробы. Если на анализ берется усредненная проба, она также должна быть хорошо перемешана.

Конкретный способ пробоподготовки должен быть четко зафиксирован в представляемых отчетах и, по возможности, на этикетке пробы.

Анализ проб

Порядок выполнения анализа состава природной, технической, питьевой и сточной воды получил и продолжает получать отражение в многочисленных документах, разрабатываемых и выпускаемых в различных странах мира. Только технический комитет Международной организации по стандартизации ISO/TC 147 Water Quality (Качество воды) выпустил около 300 стандартов, значительная часть которых посвящена как методам пробоотбора и пробоподготовки, так и методам определения самых разных компонентов Разработка национальных и межгосударственных стандартов в РФ в области качества воды осуществляется силами Технического комитета по стандартизации ТК 343 "Качество воды".

Сведения об аттестованных методах (методиках) измерений размещены в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений [70], также реестр действующих методик, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф) ведут ФГБУ "ФЦАО" Росприроднадзора [71], ФГБУ "ГХИ" РД 52.18.595-96 "Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей среды" [89].

3.1.3. Инструментальный контроль загрязнения почв и грунтов

Обычно зона существенного загрязнения почв химическими элементами в окрестностях промышленных предприятий занимает территорию радиусом около 10 км с гораздо большей протяженностью (до 30 км и более) в направлении господствующих ветров, а в некоторых случаях также в направлении стока поверхностных и грунтовых вод. Закономерности рассеивания ЗВ в окрестностях предприятия определяются в основном химическим составом техногенных выбросов, их дисперсностью, высотой заводских труб, розой ветров, рельефом местности и видом растительности.

В пределах производственных площадок, как уже отмечено, исследование загрязненности почвогрунтов проводится в рамках аудита (в том числе, при изменении собственника предприятия). Методы исследования в этих случаях идентичны тем, что описаны ниже.

При выборе контролируемых показателей следует ориентироваться на маркерные вещества предприятия, а также ГОСТ 17.4.2.01-81 "Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния" [90], СанПиН 2.1.7.1287-03 "Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы" [91], МУ 2.1.7.730-99 "Гигиенические требования к качеству почвы населенных мест" [92].

Сбор проб и подготовка к анализу

Общие требования, подлежащие соблюдению при отборе проб почв при общих и локальных загрязнениях и дальнейшей подготовке проб к химическому анализу установлены в нормативных документах:

- ГОСТ 17.4.3.01-83 "Почвы. Общие требования к отбору проб" [93];

- ГОСТ 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа" [94];

- ГОСТ 28168-89 "Почвы. Отбор проб" [95];

- ГОСТ Р 53091-2008 "Качество почв. Отбор проб. Часть 3. Руководство по безопасности" [96];

- ГОСТ Р 53123-2008 "Качество почвы. Отбор проб. Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы" [97];

- ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-03 "Отбор проб почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод, шламов промышленных сточных вод, отходов производства и потребления" [98].

Процедуры пробоподготовки и определения содержания ЗВ в почве выполняют в аккредитованной лаборатории в соответствии с методиками выполнения измерений.

Общие требования к предварительной подготовке проб почвы, предназначенных для физико-химических анализов стабильных и нелетучих показателей, установлены в ГОСТ ISO 11464-2015 "Качество почвы. Предварительная подготовка проб для физико-химического анализа" [99], где описаны пять типов предварительной подготовки проб: сушка, дробление, просеивание, деление и размол.

Для определения органических ЗВ требования предварительной подготовки проб почвы в лаборатории установлены в ГОСТ ISO 14507-2015 "Качество почвы. Предварительная подготовка проб для определения органических загрязняющих веществ" [100] в зависимости от летучести определяемых органических веществ.

В пробах почв возможно определение содержания тяжелых металлов в различных формах (валовых (в), подвижных (п), кислоторастворимых (к, извлекаемых 5Н азотной кислотой), водорастворимых (вод)), поэтому необходимо заранее оговорить с лабораторией требования к формам определения тяжелых металлов для дальнейшего корректного сравнения с установленными нормативами () и представления отчетных данных в контролирующие органы. Для контроля загрязнения почв техногенными отходами производства отбор проб проводят не менее 1 раза в 3 года.

Таким образом, каждая из сред, оценка состава, загрязнения, изменений в которой входит в программу производственного экологического контроля, отличается целым рядом особенностей. Если принципы разработки и реализации программ и обеспечения качества измерений остаются неизменными в течение весьма продолжительного времени, то конкретные требования и методики непрерывно совершенствуются, что получает отражение в многочисленных природоохранных нормативных документах, стандартах, руководящих документах и др. Поэтому в последующих разделах настоящего справочника НДТ внимание будет уделено прежде всего принципам оптимизации производственного экологического контроля, выбора приоритетных параметров, методов, приемов, временных характеристик и т.п.

3.2. Принципы выбора параметров для включения в программы производственного экологического контроля

Этот раздел посвящен наилучшим практикам выбора параметров для включения в программы ПЭК. Под "параметрами" будем понимать свойства, численные значения различных физических величин, которые характеризуют подлежащий контролю производственный процесс и факторы воздействия процесса на окружающую среду. Отметим, что эти принципы могут вступать в противоречие с существующей российской практикой ПЭК, когда номенклатура измеряемых параметров и частота контроля назначаются директивно, но пересмотр подобных "директив" в будущем целесообразно осуществлять на основе тех принципов и подходов, которые приведены в данном разделе.

Наилучшей практикой при организации программы ПЭК считается риск-ориентированный подход, при котором особое внимание уделяется мониторингу параметров, выход которых за границы установленных значений (отказа) может произойти с высокой вероятностью и/или грозит тяжелыми последствиями. Вероятность отказа, как и вероятность причинения вреда может быть условно разделена на три группы: "высокая", "средняя", "низкая". На рисунке 3.4 показана "матрица рисков", помогающая определить в данном случае частоту мониторинговых измерений.

Рисунок 3.4 - Выбор частоты проведения ПЭК в зависимости от риск-факторов [101]

Примеры факторов риска, которые могут рассматриваться при определении интенсивности ПЭК, следующие:

- мощность предприятия, от величины которой может зависеть воздействие на окружающую среду;

- класс опасности и количество опасных веществ, находящихся в производственном процессе и в эмиссиях;

- сложность производственного процесса, которая может увеличить вероятность аварийных ситуаций;

- частота смены технологических процессов, что характерно, например, для многоцелевых химических предприятий;

- возможные риски и угрозы, связанные с типом или количеством используемого топлива и сырья;

- возможный экологический вред от эмиссий загрязняющих веществ, связанный с их опасностью и скоростью распространения;

- географические особенности расположения предприятия (наличие вблизи селитебных территорий, особо охраняемых природных территорий, водных объектов, являющихся источниками водоснабжения) или опасных природных факторов (сейсмичность, подверженность неблагоприятным метеорологическим условиям);

- возможный экологический вред, связанный с распространением загрязняющих веществ вследствие отказа природоохранительного оборудования;

- риск превышения установленных нормативов эмиссий;

- история работы предприятия и его управляющего персонала;

- уровень озабоченности общественности.

В таблице 3.2 перечислены основные факторы, влияющие на риск фактического превышения уровня установленных нормативов эмиссий. Соответствующие им уровни потенциального риска для окружающей среды подразделяются на категории, варьирующие от "низкого" до "высокого", которые условно выражены в баллах. При оценке риска следует учитывать местные условия, в том числе те, которые не отражены в данной таблице. Окончательная оценка вероятности нарушения установленных нормативов или последствий этого нарушения должна основываться не на анализе одного из параметров, а совокупности всех параметров.

Таблица 3.2 - Факторы, влияющие на вероятность превышения установленных нормативов эмиссий и последствия этого превышения

Факторы, подлежащие учету, и соответствующие им уровни риска (в баллах)	Низкий уровень 1	Средний уровень 2 - 3	Высокий уровень 4 и выше
Факторы, влияющие на вероятность превышения нормативов эмиссий
(а) число индивидуальных источников загрязнения, вносящих вклад в суммарные эмиссии	Единичные	Множественные (1 - 5)	Многочисленные (>5)
(б) стабильность условий технологического процесса	Стабильные	Стабильные	Нестабильные
(в) доступная буферная емкость системы очистки сточных вод	Достаточная для работы в условиях сбоев	Ограниченная	Нулевая
(г) потенциал очистного оборудования в отношении избыточной эмиссии	Имеются возможности справиться с пиковыми уровнями эмиссии (за счет разбавления, стехиометрических реакций, запаса по мощности и резервных систем)	Ограниченная	Нулевая
(д) вероятность механических отказов, вызванных коррозией	Коррозия отсутствует или ограничена	Коррозия в пределах проектной нормы	Условия для коррозии сохраняются

Факторы, подлежащие учету, и соответствующие им уровни риска (в баллах)	Низкий уровень 1	Средний уровень 2 - 3	Высокий уровень 4 и выше
(е) гибкость производственного графика/количества и типов выпускаемой в единицу времени продукции	Одна выделенная производственная линия	Ограниченный ассортимент продукции	Возможность изменения ассортимента, многопрофильное производство
(ж) результаты инвентаризации опасных веществ	Опасные вещества отсутствуют или зависят от конкретного вида производства	Опасные вещества присутствуют в значительных объемах (в сравнении с нормативами эмиссий)	Обширный список опасных химических веществ
(з) максимально возможная нагрузка по эмиссии (концентрациях расход)	Значительно ниже норматива	Приблизительно на уровне норматива	Значительно выше норматива
Факторы, подлежащие учету при оценке последствий превышения установленных нормативов
(и) продолжительность потенциального отказа оборудования	Малая (менее 1 часа)	Средняя (от 1 часа до 1 суток)	Большая (более 1 суток)
(к) характер последствий загрязнения веществом (возможность острого отравления)	Отсутствует	Потенциально существует	Существует некоторая вероятность
Факторы, подлежащие учету, и соответствующие им уровни риска (в баллах)	Низкий уровень 1	Средний уровень 2 - 3	Высокий уровень 4 и выше
(л) местоположение технологических установок	Промышленная зона	Безопасное расстояние до жилых районов	Близкое расположение к жилым районам
(м) коэффициент разбавления в принимающей среде	Высокий (например, свыше 1000)	Нормальный	Низкий (например, менее 10)

Выбирая параметры для включения в программы ПЭК, целесообразно предусматривать различные подходы к их определению:

- прямые (непосредственные) измерения;

- косвенные (или замещающие) параметры;

- материальные балансы;

- расчетные методы;

- коэффициенты эмиссии.

3.2.1. Прямые измерения

Прямые измерения являются наиболее очевидным методом ПЭК, поскольку эмиссия загрязняющих веществ определяется непосредственно в источнике. Однако, в тех случаях, когда этот метод сложен, требует больших расходов и/или не может быть реализован, следует рассмотреть возможность применения других методов в поисках оптимального решения. Например, если метод косвенных показателей позволяет столь же адекватно описывать фактические выбросы, что и метод прямых измерений, то предпочтение может быть отдано методу косвенных показателей из-за его простоты и экономичности.

Принимая решение о том, следует ли одобрить использование того или иного подхода в конкретной ситуации, компетентный орган обычно отвечает тем самым и за принятие решения о приемлемости/неприемлемости конкретного метода. При этом он основывается на следующих соображениях:

- соответствие цели, т.е. отвечает ли данный метод причине, по которой было решено проводить эколого-аналитический контроль (например, контроль выполнения условий КЭР);

- юридические требования, т.е. отвечает ли данный метод требованиям законодательства;

- технические средства и квалификация, т.е. располагает ли данное предприятие адекватными предлагаемому методу техническими средствами и обладает ли его персонал соответствующей квалификацией.

При использовании косвенных показателей, материальных балансов и факторов эмиссии бремя погрешностей и единства измерений (к указанному эталону) перекладывается на измерение нескольких других параметров и на подтверждение корректности модели. Эта модель может представлять собой простое линейное соотношение, подобное тому, которое используется в методах материальных балансов или факторов эмиссии.

Способы проведения ПЭК методом прямых измерений можно разделить на два основных типа:

1) непрерывные измерения,

2) периодические измерения.

При непрерывных измерениях используются два основных метода:

- Беспробоотборный метод измерения (анализ) на источнике. В данном случае измерительная ячейка монтируется в канале, трубе или прямо в потоке. При использовании таких измерительных приборов (как правило, с их помощью регистрируются оптические параметры) отпадает необходимость в пробоотборе, транспортировке и подготовке пробы. Однако, зачастую, такие приборы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и калибровке.

- Непрерывный пробоотбор и анализ (в режиме реального времени). В рамках этого способа приборы осуществляют непрерывный отбор проб отходящих газов и сточных вод из потока и транспортируют их к установленному в системе измерительному модулю, где осуществляется их непрерывный анализ. Измерительное устройство может быть удалено от канала, поэтому необходимо обеспечить сохранение целостности проб на всей протяженности линии. При использовании оборудования данного типа зачастую требуется определенная предварительная обработка проб.

При периодических измерениях, как правило, используются следующие методы и приемы:

- Использование переносного оборудования, которое устанавливается в точке измерения. Например, в соответствующее технологическое отверстие вводится зонд для отбора пробы эмитируемых веществ и соединений и проведения ее анализа на месте. Такие анализы подходят для целей контроля и калибровки.

- Лабораторный анализ проб, взятых стационарными, монтируемыми на месте пробоотборниками, которые отбирают материал непрерывно и накапливают его в специальном контейнере. Часть собранного таким образом материала пробы затем подвергается анализу, результат которого представляет собой среднее значение концентрации для всего объема материала пробы, накопленного в контейнере. Объем забираемого материала может быть пропорционален либо временному интервалу, либо объему потока.

- Лабораторный анализ разовых (единичных) проб. Такая проба подвергается лабораторному анализу, и полученный результат является репрезентативным только для того момента времени, когда проба была взята.

Преимущество методов непрерывных измерений по сравнению с периодическими заключается в том, что они обеспечивают большее число точек получения данных и, следовательно, большую статистическую достоверность.

Методы непрерывного ПЭК имеют недостатки, к которым можно отнести:

- высокая стоимость;

- точность анализаторов, работающих в потоке и в реальном режиме времени, может быть ниже, чем таковая для лабораторных измерительных приборов, использующихся в рамках целей периодических измерений;

- ограниченный перечень веществ и соединений, для которых непрерывные измерения можно выполнить по приемлемой цене.

Можно комбинировать "неточный" метод непрерывных измерений с "точным" лабораторным, когда при превышении некоторого порога (залповый выброс) происходит автоматический отбор пробы с целью последующего лабораторного анализа.

Следует также отметить, что при совместном использовании результатов одного и того же показателя непрерывным методом и периодическим, компетентным федеральным органом исполнительной власти, в соответствии с [102], должна быть установлена арбитражная методика измерений.

Выполнение непрерывных измерений не имеет смысла как с метрологической, так и с экономической точки зрения в тех случаях, когда технологический процесс отличается высокой стабильностью и отсутствуют факторы, угрожающие этой стабильности. Примером может служить работа газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с газомоторными или газотурбинными приводами. Стабильность состава поступающего топлива (природный газ), короткий пусконаладочный период позволяют утверждать, что и состав выбросов загрязняющих веществ тоже будет стабильным. Технические нормативы выбросов ГПА медленно изменяются во времени с выработкой их ресурса. В этом случае использование непрерывных измерений состава выбросов является избыточным.

3.2.2. Косвенные параметры

Косвенные (замещающие) параметры - это измеряемые или вычисляемые величины, которые могут быть тесно увязаны прямо или косвенно с результатами традиционных прямых определений загрязняющих веществ и потому могут быть использованы в практике мониторинга вместо прямых величин, непосредственно отражающих содержание загрязняющих веществ.

Косвенный параметр - это, как правило, параметр, который можно легко измерить или вычислить, отражает различные аспекты технологического процесса, такие как пропускная способность, производство энергии, температурные показатели, объемы осадка или непрерывные данные о концентрации газа.

Косвенный параметр может оказаться полезным для целей ПЭК только в следующих случаях, когда:

- он тесно и последовательно связан (коррелирует) с необходимым прямым параметром;

- его определение является более рентабельным и простым, чем определение прямого параметра, или с его помощью необходимые данные можно получать с большей частотой;

- пределы его определения соответствует установленным значениям;

- условия технологического процесса, для которых возможно применение косвенных параметров, совпадают с условиями технологического процесса, в которых необходимо использование прямых измерений;

- косвенный параметр разрешен к использованию (например, он включен в природоохранное разрешение или определен компетентными органами). Это означает, что любая дополнительная неопределенность, возникающая вследствие использования косвенного параметра, не должна влиять на принятие решений в сфере регулирования деятельности объекта;

- косвенный параметр должным образом описан, что включает периодическую оценку и дополнительные мероприятия.

Ключевые преимущества использования косвенных параметров могут включать повышение уровня экономической эффективности, возможность обеспечения информацией на постоянной основе, охват большего числа точек эмиссии при тех же или меньших издержках, заблаговременное получение предупреждений о возможных сбоях или нарушении установленных параметров эмиссий и т.д.

Основные недостатки использования косвенных параметров включают:

- необходимость калибровки на основе результатов прямых измерений;

- в некоторых случаях получение только относительной, а не абсолютной величины;

- действительность (справедливость) результатов только для ограниченного диапазона технологических условий;

- возможна меньшая степень общественного доверия по сравнению с прямыми измерениями;

- в некоторых случаях меньшая точность данных, чем при использовании прямых измерений.

Косвенные параметры могут быть подразделены на три категории в зависимости от степени корреляции между эмиссиями и косвенным параметром:

а) количественные косвенные параметры дают надежную количественную картину параметров эмиссий, и их измерение заменяет собой прямые измерения. Среди примеров их применения можно назвать следующие:

- оценка суммарной массы летучих органических соединений (ЛОС) вместо оценки масс отдельных компонентов при постоянном составе отходящих газов;

- расчет концентрации конкретного вещества в отходящих газах, исходя из состава и объема, используемых в технологическом процессе топлива, сырья и добавок, а также на основе параметров потока;

- непрерывные измерения содержания взвешенных веществ как источник надежных данных о выбросах тяжелых металлов;

- оценка совокупного параметра "общее содержание органического углерода"/ХПК взамен аналогичных параметров для отдельных органических компонентов;

- оценка совокупного параметра АОХ (содержание адсорбируемых галогенорганических соединений) взамен аналогичных параметров для отдельных галогенорганических компонентов.

б) качественные косвенные параметры дают надежную качественную информацию о составе эмиссий. Среди примеров их использования можно назвать следующие:

- температура в камере сгорания установки для сжигания термического типа и время удерживания (или поток);

- температура катализатора в установке для сжигания каталитического типа;

- измерение концентрации оксида углерода (CO) или суммы летучих органических соединений (ЛОС) в отходящих газах при сжигании органического топлива;

- температура газа на выходе из охладителя;

- измерение электропроводности взамен определения индивидуальных металлов в сточных водах;

- измерение мутности взамен контроля за содержанием взвешенных веществ в сточных водах.

в) индикаторные косвенные параметры дают информацию об эксплуатации установки или ходе технологического процесса и, зачастую, ориентировочные данные об эмиссиях. Среди возможных примеров использования таких косвенных параметров можно назвать следующие:

- температура потока газа из конденсатора;

- падение давления и визуальный осмотр тканевого фильтра;

- уровень pH и содержание кислорода в аэротенках в процессах очистки сточных вод.

Особой группой косвенных параметров являются параметры токсичности. Измерение токсичности означает определение количества вещества в водной или воздушной среде, действуя в которой оно вызывает различные формы токсического процесса. Чем в меньшем количестве вещество инициирует токсический процесс, тем оно токсичнее. Распространенными тестируемыми объектами в методах оценки токсичности для потоков сточных вод сложного состава являются рыба, икра рыб, дафнии, водоросли и люминесцирующие бактерии. Они зачастую используются для получения информации, дополняющей данные, которые могут быть получены в результате измерения интегральных параметров (ХПК, БПК, АОХ и т.п.).

Тесты на токсичность позволяют произвести комплексную оценку возможного уровня опасности сточных вод, а также оценить все синергетические эффекты, которые могут возникнуть из-за присутствия в окружающей среде разнообразных загрязняющих веществ.

3.2.3. Метод материального баланса

Метод материального баланса (баланса масс) может использоваться для оценки эмиссий в окружающую среду, идущих от промышленной площадки, технологического процесса или единицы технологического оборудования. Эта процедура обычно предусматривает учет входного потока вещества (на входе в технологический процесс или на предприятие), его накопление в этом процессе, выходного потока вещества, а также образования или разложения его в ходе технологического процесса, после чего остаток считается поступившим в окружающую среду в виде эмиссий. Этот метод особенно удобен на практике в случаях, когда параметры вещества на входе и выходе технологического процесса могут быть легко оценены, что чаще всего возможно при контроле небольших производств и промышленных установок. Например, в процессах сжигания выбросы непосредственно связаны с количеством серы в топливе, и в некоторых случаях проще определять содержание серы в топливе, чем организовывать мониторинг выбросов .

Материальный баланс составляется на единицу времени (час), на единицу выпускаемой продукции, на один производственный поток или на мощность производства в целом.

Если какая-то доля входящего вещества преобразуется в ходе процесса (например, сырье в химическом процессе), то метод материального баланса применять сложно, и в таких случаях необходимо контролировать баланс масс отдельных химических элементов.

Метод материального баланса следует применять с осторожностью, так как хотя он и представляется простым способом оценки эмиссии, при его использовании разница между массой вещества на входе и выходе обычно очень мала по сравнению с самими этими массами, причем всегда присутствует некоторая неопределенность (погрешность измерений). Таким образом, метод баланса масс применим только в тех случаях, когда можно точно измерить массу на входе и выходе и точно оценить погрешность.

Использование метода материального баланса особенно целесообразно в следующих случаях:

- масса эмиссии имеет тот же количественный порядок, что и массы веществ на входе и выходе технологического процесса

- масса вещества (вход, выход, передача вовне, аккумуляция) может быть легко определена в течение установленного периода времени.

3.2.4. Расчетные методы

Для количественной оценки эмиссии в результате осуществления промышленных процессов можно использовать теоретически разработанные сложные формулы или модели. Эта оценка возможна через вычисления с использованием физико-химических свойств вещества (например, давление пара) и математических соотношений (например, уравнение состояния идеального газа).

Для использования моделей и связанных с ними вычислений необходимо наличие соответствующих входных данных. Вычисления обычно дают довольно точные оценки при условии, что математическая модель построена на верных предпосылках и ее корректность уже доказана ранее, ее возможности соответствуют изучаемому случаю, а исходные данные надежны и характеризуют конкретную установку.

Технические расчеты можно рассмотреть на примере анализа топлива. Их можно использовать для прогноза выбросов , металлов и других веществ на основе закона сохранения вещества при наличии точной информации об уровне расхода топлива.

3.2.5. Коэффициенты эмиссии

Коэффициенты эмиссии (удельные выбросы и сбросы) - это численные коэффициенты, которые могут умножаться на уровень производительности технологического процесса или на пропускную способность промышленной установки (например, выпуск продукции, водопотребление и т.п.) с целью определения уровня выбросов и сбросов предприятия. Эти коэффициенты используются, исходя из предположения, что все промышленные установки, выпускающие аналогичную продукцию посредством однотипных технологических процессов, имеют сходные характеристики выбросов и сбросов.

Коэффициенты эмиссии обычно определяются по результатам тестирования определенных типов технологического оборудования (например, котлов, работающих на определенном виде топлива или стандартных бензоколонок). Для котлов, например, коэффициенты эмиссии обычно основаны на количестве потребляемого топлива или на тепловой мощности котла.

Коэффициенты эмиссии, которые предполагается использовать для оценки эмиссий, должны пройти экспертизу в соответствующих органах власти и получить их одобрение.

Эти коэффициенты обычно выражаются в виде массы вещества в эмиссии, деленной на единицу массы или объем, расстояние или продолжительность технологического процесса, в ходе которого происходит выброс вещества (например, килограммы диоксида серы, испускаемого в расчете на тонну сожженного топлива).

Зачастую коэффициенты эмиссии для однотипных установок утверждаются стандартами организации. Так, ПАО "Газпром" утвердило СТО Газпром 2-1.19-332-2009, установивший:

- коэффициенты эмиссии (технические нормативы) выбросов в атмосферу загрязняющих веществ газоперекачивающих агрегатов;

- порядок расчета удельных показателей выбросов для установления технических нормативов выбросов загрязняющих веществ газоперекачивающих агрегатов.

3.2.6. Программа производственного экологического контроля

Ключевым элементом решения задач производственного экологического контроля является разработка программы ПЭК.

Основные требования к программе ПЭК содержатся в статье 67 ФЗ-7 "Об охране окружающей среды".

В соответствии с законом программа ПЭК содержит сведения:

- об инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и их источников;

- об инвентаризации сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и их источников;

- об инвентаризации отходов производства и потребления и объектов их размещения;

- о подразделениях и (или) должностных лицах, отвечающих за осуществление производственного экологического контроля;

- о собственных и (или) привлекаемых испытательных лабораториях (центрах), аккредитованных в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации;

- о периодичности и методах осуществления производственного экологического контроля, местах отбора проб и методиках (методах) измерений.

В соответствии с законом, ПЭК выбросов, сбросов загрязняющих веществ в обязательном порядке производится в отношении загрязняющих веществ, характеризующих применяемые технологии и особенности производственного процесса на объекте, оказывающем негативное воздействие на окружающую среду (маркерные вещества).

Результаты ПЭК должны содержать следующую информацию (ФЗ-7):

- о технологических процессах, технологиях, об оборудовании для производства продукции (товара), о выполненных работах, об оказанных услугах, о применяемых топливе, сырье и материалах, об образовании отходов производства и потребления;

- о фактических объеме или массе выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ, об уровнях физического воздействия и о методиках (методах) измерений;

- об обращении с отходами производства и потребления;

- о состоянии окружающей среды, местах отбора проб, методиках (методах) измерений.

В план-график инструментального контроля стационарных источников выбросов включаются загрязняющие вещества, которые присутствуют в выбросах стационарных источников и в отношении которых установлены нормативы допустимых выбросов, технологические нормативы выбросов и (или) временно разрешенные выбросы.

3.3. Принципы выбора временных характеристик ПЭК

Для получения КЭР на этапе разработки требований к организации производственного экологического контроля необходимо определить его основные временные параметры:

1) время отбора проб и/или проведения измерений;

2) время усреднения;

3) периодичность измерений.

Время отбора проб и/или проведения измерений относится к периоду времени (например, час, день, неделя и т.п.), в течение которого осуществляются измерения и/или отбор проб. Может оказаться, что именно время проведения этих процедур будет в значительной мере определять те результаты, которые будут получены в процессе производственного экологического контроля. При выборе временных параметров необходимо учитывать такие особенности технологического процесса на промышленном объекте, как:

- время/продолжительность использования определенных типов сырья или топлива;

- период технологического процесса, в течение которого оборудование работает с определенными показателями нагрузки или производительности;

- периоды сбоев или нештатных ситуаций в ходе технологического процесса. В таких случаях может потребоваться даже иной метод мониторинга, поскольку концентрации загрязняющих веществ могут превысить рабочий диапазон метода измерений, применяемого при нормальных условиях.

Выбор времени осреднения при отборе пробы и/или проведении измерений должен обеспечивать репрезентативный для средней нагрузки или концентрации веществ в выбросах/сбросах результат. Такой период времени может приравниваться, например, к одному часу, дню и даже году. Среднее значение может быть получено несколькими способами, в частности:

- В рамках непрерывного мониторинга расчет среднего значения производится на основе всех результатов, полученных в течение определенного периода времени. В таких случаях непрерывно работающее контрольно-измерительное устройство, как правило, подсчитывает средний результат для коротких смежных периодов времени, например, 10 или 15 секунд. Такой результат представляет собой период/время усреднения измерительного оборудования*(9).

- отбор проб в течение всего периода (непрерывный пробоотбор или составная проба) в целях получения единого результата измерений;

- отбор ряда разовых проб в течение определенного периода времени и усреднение полученных результатов.

Следует отметить, что для загрязняющих веществ, содержащихся в очень малых концентрациях, следует установить минимальный период отбора проб, необходимый для сбора поддающегося измерению количества загрязняющего вещества. В этом случае результатом следует считать среднее значение для периода пробоотбора*(10).

Под частотой понимают временной интервал между проведением измерений технологических выбросов/сбросов для отдельных веществ (соединений) и/или групп веществ. Она может варьировать в широких пределах в зависимости от конкретной ситуации (например, от частоты один образец в год до непрерывных измерений в течение 24 часов в сутки).

Требования в отношении организации непрерывного мониторинга определяются российским законодательством. Так, согласно Закону об охране окружающей среды, с 1 января 2018 г. стационарные источники на объектах I категории, перечень которых устанавливается Правительством Российской Федерации, должны быть оснащены автоматическими средствами измерения и учета объема или массы выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ и концентрации загрязняющих веществ. Список таких объектов включен в Проект Постановления Правительства РФ "Об определении перечня стационарных источников и перечня вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих контролю посредством автоматических средств измерения и учета объема или массы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух".

При определении частоты отбора проб/измерений крайне важно обеспечить баланс требований, предъявляемых к измерениям, характеристик выбросов/сбросов, риска для окружающей среды, возможностей организации отбора проб на практике, а также затрат. Например, высокая частота процедур может быть выбрана при наличии простых и экономичных параметров, например, косвенных параметров.

Надлежащая практика предполагает соответствие частоты отбора проб/измерений и временных периодов, в течение которых может наступить негативное воздействие на окружающую среду. Если нежелательные последствия могут возникнуть в ходе краткосрочного воздействия загрязняющих веществ, то наилучшим вариантом является выбор варианта с высокой частотой измерений/отбора проб (и, наоборот, для долгосрочных воздействий частота может быть малой). Следует отметить, что с появлением новой информации об опасности тех или иных загрязняющих веществ, частота измерений/отбора должна быть пересмотрена.

Временной график проведения отбора проб/измерений, описанный в программе производственного экологического контроля, входящей в состав КЭР, определяется, главным образом, типом технологического процесса и характером выбросов и сбросов.

Если характеристики выбросов и сбросов непостоянны, то статистические параметры, включая средние значения, стандартные отклонения, максимумы и минимумы, дают лишь оценочные данные об истинных значениях. В общем случае неопределенность (погрешность) уменьшается с увеличением числа проб/измерений. Масштабы и продолжительность изменений должны быть учтены при выборе временного графика проведения отбора проб/измерений.

Концепцию, лежащую в основе определения временного графика проведения отбора проб/измерений, можно проиллюстрировать на примерах A, B, C и D, представленных на рисунке 3.5, демонстрирующих характер изменения эмиссии (вертикальная ось) во времени (горизонтальная ось).

Рисунок 3.5 - Примеры изменений характеристик выбросов и сбросов во времени, влияющих на выбор временного графика проведения измерений/отбора проб [66]

В случае очень стабильного процесса А время отбора проб не играет существенной роли, так как результаты анализа проб аналогичны вне зависимости от того, в какое время пробы были отобраны (в течение дня, в течение недели и т.д.). Время усреднения также не имеет большого значения, поскольку какой бы период времени ни был выбран (например, полчаса, 2 часа и т.д.), средние значения также очень близки. Соответственно, можно менять частоту проведения измерений/отбора проб, получаемые результаты будут схожими вне зависимости от разделяющего их временного интервала.

Процесс B - типичный пример циклического или периодического технологического процесса. Время отбора проб и время усреднения могут быть ограничены периодами осуществления такого технологического процесса. Среднее значение для выбросов/сбросов в течение всего цикла, включая периоды простоя оборудования, может также представлять определенный интерес, особенно при оценке общей нагрузки. В этом случае частота измерений/отбора проб может быть либо постоянной, либо изменяющейся.

В относительно стабильном процессе C периодически возникают краткосрочные, но значительные по высоте пики, которые практически не влияют на совокупные величины выбросов/сбросов. Решение вопроса о том, должны ли технологические нормативны на выбросы и сбросы относиться к пиковым значениям или суммарным выбросам/сбросам, целиком и полностью зависит от потенциального уровня их опасности для окружающей среды. Если опасные для окружающей среды последствия могут наступить в результате краткосрочного воздействия загрязняющих веществ, то в первую очередь необходимо контролировать пиковые значения, а не совокупную нагрузку. Для контроля пиковых значений используются очень короткие периоды усреднения, а для контроля совокупного количества выбросов - более продолжительные. Нуждам контроля пиковых значений в большей степени отвечает высокая частота измерений/отбора проб (например, непрерывные измерения).

Аналогичным образом, время отбора проб имеет большое значение для контроля пиковых значений, поскольку в этом случае используется короткое время усреднения. Однако для целей контроля суммарной нагрузки высокая частота не столь важна, поскольку достаточно продолжительный период усреднения используется именно во избежание чрезмерного отклонения результата от нормы, вызванного периодическими кратковременными пиковыми значениями.

Процесс D - очень нестабильный технологический процесс. Как и в случае, описанном выше, установление предельных уровней для пиковых значений или для суммарных выбросов/сбросов зависит от потенциальной опасности, которую выбросы/сбросы представляют для окружающей среды. В данном случае время отбора проб имеет очень большое значение, поскольку в связи с непостоянностью параметров технологического процесса для проб, отобранных на разных его этапах, могут быть получены сильно разнящиеся результаты. Для контроля пиковых значений используется очень короткий период усреднения, тогда как при контроле суммарных выбросов/сбросов принимается более продолжительное время усреднения. В обоих случаях, по всей видимости, необходима высокая частота измерений/отбора проб (вплоть до непрерывных), так как при более низкой частоте, скорее всего, будут получены недостоверные результаты.

При определении временного графика (времени измерений/отбора проб, частоты, временного интервала усреднения и т.д.) в целях установления технологических нормативов и организации соответствующего контроля необходимо принимать во внимание следующие факторы:

- период времени, за который окружающей среде или человеку может быть нанесен вред (например, 20 минут для вдыхаемых веществ, загрязняющих атмосферу; 1 год для выпадающих кислотных осадков; от 1 минуты до 8 часов для шума; от 1 часа до 24 часов для сточных вод);

- изменения параметров технологического процесса, т.е. его продолжительность при различных режимах эксплуатации;

- период времени, необходимый для получения статистически репрезентативной информации;

- время реагирования для каждого из используемых измерительных приборов;

- требование репрезентативности получаемых данных для объекта ПЭК и их сопоставимости с данными, полученными на других промышленных объектах;

- экологические цели.

В качестве примера отметим, что, в частности, для определения периодичности измерений при осуществлении инструментального контроля стационарных источников выбросов по каждому источнику выбросов и выбрасываемому загрязняющему веществу, устанавливается категория выброса посредством расчета параметров Фкk,j и Qk,j, характеризующих влияние выброса j-го вещества из k-го источника выбросов на загрязнение атмосферного воздуха прилегающих к объекту территорий, по следующем формулам:

где:

Фk,j характеризует степень соответствия величины выброса j-го вещества из k-го источника выбросов нормативам качества атмосферного воздуха с учетом высоты источника выбросов и эффективности очистки газа;

Qk,j. характеризует расчетную с учетом неблагоприятных метеорологических условий выброса максимальную концентрацию j-го загрязняющего вещества из k-го источника выброса на границе ближайшей жилой застройки с учетом эффективности очистки газа;

Мk,j (г/с) - величина выброса j-го загрязняющего вещества из k-го источника выброса;

ПДКj () - максимальная разовая предельно допустимая концентрация;

qж k,j (в долях ПДКj) - максимальная по метеорологическим условиям (скоростям и направлениям ветра) расчетная приземная концентрация данного (j-го) вещества, создаваемая выбросом из рассматриваемого (k-го) источника на границе ближайшей жилой застройки;

К.П.Д.k,j (%) - средний эксплуатационный коэффициент полезного действия установки очистки газа, установленного на k-м источнике выбросов при улавливании j-го загрязняющего вещества;

Нk (м) - высота источника выброса.

В случае, если высота источника выброса менее 2 м, Нk принимается равным 2 м (Нk = 2 м).

В целях определения периодичности отбора проб при осуществлении инструментального контроля стационарных источников выбросов предусматриваются 4 категории выбросов (I, II, III, IV) с подразделением I, II, III категорий на 2 подкатегории (IА, IБ; IIА, IIБ; IIIА, IIIБ).

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IА подкатегории I категории выбросов при выполнении следующих условий: > 5 и 0,5.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IБ подкатегории I категории выбросов при выполнении следующих условий: 0,001 5 и 0,5.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IIА подкатегории II категории выбросов при одновременном выполнении следующих условий:

а) > 5 и < 0,5;

б) для рассматриваемого источника выбросов разработаны мероприятия по сокращению выбросов данного загрязняющего вещества в рамках достижения нормативов предельно допустимых выбросов на период выполнения плана мероприятий по охране окружающей среды или достижения технологических нормативов выбросов на период реализации программы повышения экологической эффективности.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IIБ подкатегории II категории выбросов при одновременном выполнении следующих условий:

а) 0,001 5 и < 0,5;

б) для рассматриваемого источника выбросов разработаны мероприятия по сокращению выбросов данного загрязняющего вещества в рамках достижения нормативов допустимых выбросов на период выполнения плана мероприятий по охране окружающей среды или достижения технологических нормативов выбросов на период реализации программы повышения экологической эффективности.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IIIА подкатегории III категории выбросов при выполнении следующих условий: > 5 и < 0,5.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IIIБ подкатегории III категории выбросов при выполнении следующих условий: 0,001 5 и < 0,5.

Источник выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу соответствует IV категории выбросов при выполнении следующих условий:

< 0,001 и < 0,5

Исходя из определенной категории источника выбросов по выбрасываемому загрязняющему веществу предусматривается следующая периодичность отбора проб при осуществлении инструментального контроля:

I категория:

IА подкатегория - не реже 1 раза в месяц;

IБ подкатегория - не реже 1 раза в квартал;

II категория:

II А подкатегория - не реже 1 раза в квартал;

II Б подкатегория - не реже 2 раз в год;

III категория:

III А подкатегория - не реже 2 раз в год;

III Б подкатегория - не реже 1 раза в год;

IV категория - не реже 1 раза в 5 лет.

Периодичность проведения проверок работы установок очистки газов устанавливается согласно правилам эксплуатации установок очистки газа, утвержденных в соответствии со статьей 16.1 Федерального закона от 04.05.1999 N 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха".

При осуществлении производственного экологического контроля (мониторинга) на источниках сбросов загрязняющих веществ в водные объекты (выпусках, створах), объектах размещения отходов, объектах недропользования периодичность устанавливается в соответствии с условиями разрешительной и проектной документации (разрешения, лицензии, проектная документация на строительство объектов размещения отходов).

Однако при использовании изложенного подхода определения периодичности измерений при осуществлении инструментального контроля стационарных источников выбросов следует в обязательном порядке учитывать требования, устанавливаемые в существующих и подлежащих разработке и принятию при переходе к нормированию по НДТ нормативных правовых актах, имеющих отношения к порядку и принципам проведения ПЭК.

3.4. Требования к метрологическому обеспечению системы производственного экологического контроля

3.4.1. Общие положения

В основе всех мероприятий по предотвращению или снижению загрязнения окружающей среды лежит контроль содержания загрязняющих веществ и других параметров, необходимый для получения информации о факторах воздействия (приоритетных экологических аспектах) производственной деятельности, а также, в ряде случаев, об уровне загрязнения окружающей среды, обусловленном деятельностью хозяйствующего субъекта (в контексте настоящего справочника НДТ прежде всего - объекта I категории).

Основной целью метрологического обеспечения является обеспечение единства и требуемой точности результатов измерений показателей загрязнения отходящих газов, сточных вод, а также объектов окружающей среды, достоверности измерительной информации, используемой при осуществлении мониторинга, на основе обеспечения соответствия средств измерения (СИ) и методов выполнения измерений (МВИ), применяемых при контроле загрязнения окружающей среды, требованиям нормативных документов Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) и нормативных документов на нормативы загрязнения и методы их контроля [103].

Практическая значимость результатов измерений и мониторинга определяется двумя основными характеристиками:

- надежностью, т.е. степенью доверия к результатам;

- сопоставимостью, т.е. возможностью их сравнения с другими результатами для других предприятий, отраслей, регионов или стран.

Для того чтобы получить действительно достоверные и сопоставимые результаты измерений и мониторинга, необходимо последовательно осуществить определенные этапы, описанные ниже, которые образуют так называемую "цепь получения данных". Каждый из этих этапов должен быть выполнен согласно требованиям соответствующего стандарта или согласно инструкциям для конкретного метода, что обеспечит получение качественных результатов и их гармонизацию между различными лабораториями и измерительным оборудованием.

Важной предпосылкой для получения надежных и сопоставимых результатов является исчерпывающее знание технологических процессов, которые реализован на предприятии. С учетом сложности мониторинга и расходов на его проведение, а также необходимости последующего использования его результатов для принятия решений следует принять меры, гарантирующие получение данных, обладающих необходимой надежностью и сопоставимостью.

Надежность данных может быть определена как точность, или близость данных к истинному значению. В некоторых случаях требуется чрезвычайно высокая точность данных, т.е. высокая степень их близости к истинному значению, тогда как в других ситуациях достаточно приблизительных или оценочных данных.

Для того чтобы гарантировать высокое качество всей цепи производства данных, на каждом этапе следует уделять внимание всем аспектам обеспечения качества. Информацию о неопределенности, связанной с данными, а также точности данных, получаемых с помощью соответствующих систем, ошибках и подтверждении данных и т.д. следует приводить вместе с результатами мониторинга.

Сопоставимость - это показатель (степень) уверенности, с которой один массив данных можно сравнивать с другим. Для того чтобы результаты, полученные для разных предприятий и/или отраслей, можно было бы сравнивать друг с другом, соответствующие данные должны быть получены таким образом, чтобы была обеспечена сопоставимость во избежание ошибочных решений.

Для корректного сопоставления данных важно наличие релевантной информации, касающейся получения данных мониторинга. По этой причине, при необходимости, вместе с данными мониторинга следует приводить следующую информацию:

- метод измерения, включая пробоотбор;

- оценка неопределенности;

- связь средств измерения с эталонами для косвенных методов или замещающих (косвенных) параметров;

- время/период осреднения;

- частота;

- вычисление среднего значения;

- единицы (например, );

- источник, для которого проводились измерения;

- условия технологического процесса, преобладающие при сборе данных;

- вспомогательные показатели.

Вопрос о предпочтительности собственной или сторонней лаборатории остается открытым и решается в зависимости от обстоятельств в каждом конкретном случае.

В случае привлечения аккредитованных лабораторий, т.е. получивших в результате их проверки органом по аккредитации аттестат аккредитации, подтверждающий их компетентность в выполнении аналитических работ, вошедших в область их аккредитации [69], необходимо удостовериться в том, что область аккредитации удовлетворяет задачам ПЭК на предприятии. Аттестат аккредитации, удостоверяющий аккредитацию в определенной области аккредитации, является бессрочным. Обязательным приложением к нему является область аккредитации - сфера деятельности, которая определена при аккредитации [47, 48]. Реестр аккредитованных лиц содержится в федеральной государственной информационной системе в области аккредитации. Аккредитованные испытательные лаборатории должны иметь и применять процедуры оценки неопределенности измерений.

Необходимо использовать аттестованные или стандартизованные методики измерений (МВИ) [102]. МВИ представляет собой документ, который включает модель измерения, принцип(ы) измерения, метод измерения, описание измерительной системы (в том числе оборудования, реактивов и посуды), калибраторы, метрологическую прослеживаемость получаемых результатов измерений, расчет результата измерения, включая неопределенность измерений, и оформление результатов. Применяемые МВИ должны быть зарегистрированы в Федеральном реестре МВИ, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора. МВИ, допущенные к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей среды, дополнительно должны быть зарегистрированы в федеральном перечне МВИ. Сведения об аттестованных методах (методиках) измерений размещены в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений [70].

Необходимо применять сертифицированное оборудование - экземпляры средств измерений (СИ), информационно-измерительных систем, химико-аналитических комплексов, используемые при выполнении измерений показателей загрязнения окружающей среды, должны быть включены в Государственный реестр средств измерений, который ведет ФГУП ВНИИМС и поверены [102]. Применяемое испытательное оборудование должно быть аттестовано [104] с учетом требований НД и МВИ, предусматривающих его применение для этих целей. В аккредитованной лаборатории должны быть установлены программа и процедура проведения калибровки средств измерений.

Общие требования к компетентности лабораторий в проведении испытаний и/или калибровки установлены [105], включая отбор образцов, испытания и калибровку, проводимые по стандартным методикам, нестандартным методикам и методикам, разработанным лабораторией. Система менеджмента лаборатории должна охватывать работы, выполняемые на основной территории, в удаленных местах, а также на временных или передвижных точках, что и реализуется в ходе проведения производственного экологического контроля. Полученные данные должны регистрироваться так, чтобы можно было выявить тенденции, и там, где это рационально, должны применяться статистические методы для анализа результатов. Статистические параметры процедур, применяющихся для оценки уровня соблюдения природоохранных требований, могут влиять на практические аспекты ПЭК, в том числе на число проб или отдельных измерений, необходимых для достижения определенного уровня достоверности результатов.

Независимо от того, проводятся ли измерения в рамках ПЭК силами сторонней лаборатории, или же собственной лаборатории предприятия, или же с использованием автоматических средств измерения и учета выбросов/сбросов загрязняющих веществ, на данные измерения распространяются требования Федерального закона от 26.06.2008 N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" о соблюдении обязательных метрологических требований [106] - требований к влияющим на результат и показатели точности измерений характеристикам (параметрам) измерений, стандартных образцов, средств измерений, а также к условиям, при которых эти характеристики должны быть обеспечены.

Учет неопределенностей измерения

Ввиду того, что общая ошибка определения зависит от максимальной ошибки, полученной на любом этапе, знание погрешности каждого этапа цепи получения данных позволяет оценить неопределенность всей цепи. Это также означает, что каждый этап цепи следует осуществлять со всей тщательностью, т.к. бессмысленно проводить чрезвычайно точный анализ пробы, если сама проба не является репрезентативной для объекта мониторинга или была плохо сохранена.

Для повышения уровня сопоставимости и надежности (достоверности) данных ПЭК всю информацию, полученную в рамках одного этапа и актуальную для других этапов (например, информацию о временных характеристиках, оборудовании для отбора проб, обращении с пробами и т.д.), следует четко указывать при передаче пробы на следующие этапы.

Для уменьшения неопределенности измерений необходимо выявить факторы, влияющие на неопределенность, что особенно важно, когда измеряемые величины близки к установленным значениям нормативов (например, предельно допустимых концентраций).

Основными источниками неопределенности являются следующие этапы:

- пробоотбор;

- хранение, транспортировка и консервация проб;

- анализ (получение аналитического сигнала);

- обработка данных.

Пробоотбор - включая планирование и собственно пробоотбор.

Именно эта стадия в значительной степени определяет уровень неопределенности измерений. На стадии пробоотбора следует гарантировать полную репрезентативность измеряемых параметров в отношении контролируемого загрязняющего вещества. Если надежность полученных данных невысока, а результаты далеки от истинного значения, то на этой основе могут быть приняты неверные решения по таким вопросам, как наложение наказаний и штрафов, а также судебное преследование или судебные иски. Соответственно, большое значение имеет получение результатов, обладающих необходимой степенью надежности. При проведении пробоотбора необходимо руководствоваться действующими нормативными документами - как ГОСТами, так и ПНД Ф, РД и Рекомендациями.

В общем случае при пробоотборе следует выполнять два основных требования:

1. Проба должна быть репрезентативной (представительной) во времени и пространстве. Это означает, что при контроле выбросов/сбросов промышленного предприятия проба должна быть репрезентативной для всех его выбросов/сбросов за рассматриваемый период, например, рабочий день (репрезентативность во времени). Аналогичным образом, при определении содержания вещества проба должна быть репрезентативной для всего объема выбросов/сбросов из источника (представительность в пространстве). В случае однородного материала можно ограничиться отбором проб в одной точке, тогда как в случае неоднородных материалов для получения репрезентативной пробы может потребоваться отбор нескольких проб в разных точках.

2. Пробоотбор следует осуществлять, не допуская изменения состава пробы или ее перехода в какую-либо предполагаемую и более стабильную форму. Фактически некоторые характеристики пробы следует определять или фиксировать на месте, т.к. их значение со временем меняется, как, например, в случае pH и содержания растворенного кислорода для проб сточных вод.

Хранение, транспортировка и консервация пробы.

Процедура такой обработки должна быть описана в соответствующей программе измерений. Конкретные способы консервации, транспортировки и хранения пробы должны быть четко указаны в отчетах и в Акте отбора пробы.

Анализ проб.

Выбор метода всегда зависит от ряда факторов, в том числе пригодности, доступности и стоимости метода. С учетом того, что разные методы анализа одной и той же пробы могут дать разные результаты, важно в Протоколах испытаний указывать использованный метод, а также точность метода и факторы, влияющие на итоговые результаты, такие как мешающие влияния (примеси).

Обработка данных.

После получения результатов измерений соответствующие данные должны быть обработаны и оценены. Все процедуры обработки данных и представления отчетов должны быть определены и согласованы между операторами и компетентными органами до начала анализа проб.

Одним из элементов обработки данных является оценка качества данных.

Оценка качества может требовать глубокого знания методов мониторинга и национальных и международных процедур стандартизации (таких, как CEN, ISO), а также включать гарантирование качества для методов и процедур сертификации. Одним из стандартных требований в рамках подтверждения соответствия может быть создание в рамках системы менеджмента качества подсистемы эффективных мер контроля и надзора, которыми предусматривается калибровка оборудования и проведение внутри- и межлабораторных проверок. В ходе ПЭК возможно формирование значительных объемов данных, особенно в случае применения устройств непрерывного действия. Зачастую требуется сокращение объема (сжатие) данных, что позволяет получить информацию в формате, пригодном для представления отчетах. Для этих целей используют электронные системы обработки данных, существующие в разной форме в зависимости от необходимого формата представления информации и в которых можно использовать различные входные данные. Статистическое сокращение объема (сжатие) данных может включать расчет средних значений, максимальных значений, минимальных значений и стандартных отклонений за соответствующие промежутки времени на основе имеющихся данных. Данные непрерывного контроля/мониторинга можно сократить до средних значений, максимальных значений, минимальных значений, стандартных отклонений и дисперсии за 10-секундные, 3-минутные, часовые и другие соответствующие промежутки времени.

Для регистрации непрерывных данных используют устройства регистрации данных или регистрирующие записывающие устройства или оба типа устройств. В некоторых случаях применяется интегратор для усреднения данных по мере их сбора и регистрации средних значений, взвешенных по времени (например, среднечасовых значений). Минимальные требования по сбору данных могут заключаться в снятии значений каждую минуту путем регистрации измеренного значения или обновления скользящего среднего значения (например, одноминутного скользящего среднечасового значения). Кроме того, в системе регистрации могут храниться другие целевые параметры, например, минимальное значение и максимальное значение.

При проведении ПЭК выполняют количественный химический анализ (КХА) - экспериментальное количественное определение содержания (массовой концентрации, массовой доли, объемной доли и т.д.) одного или нескольких компонентов в пробе химическими, физико-химическими, физическими методами. Это определение проводят на основании методики анализа - совокупности операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов анализа) с установленными показателями точности (неопределенностью или характеристикой погрешности), которые являются показателями качества методики анализа; к ним относят показатели точности, правильности, повторяемости, воспроизводимости, а также, при необходимости, другие показатели, характеризующие составляющие бюджета неопределенности или погрешности измерений, получаемые по методике анализа [107].

Целью измерения является содействие в принятии решения. Определение измеряемой величины должно соответствовать сути вопроса, например, превышает ли концентрация ЗВ в выбросах/сбросах предприятия установленный норматив. Неопределенность измерения должна быть достаточно мала, чтобы можно было управлять рисками, связанными с неверными решениями. Содействовать принятию решения может "пригодный" результат измерения. Утверждение о пригодности результата измерения для определенного целевого использования должно быть основано на сопоставлении метрологической прослеживаемости и неопределенности измерения с заранее установленными требованиями, включая целевую неопределенность измерения. В настоящее время вместо неопределенности измерений зачастую представляют характеристики правильности и прецизионности измерений.

В стандартах серии ГОСТ Р ИСО 5725-2002 [108] изложены основные положения и определения показателей точности методов измерений и результатов измерений, способы экспериментальной оценки показателей точности и использования значений точности на практике. При описании точности КХА используют три понятия:

Прецизионность (precision) - степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях. Эта характеристика зависит только от случайных погрешностей и не имеет отношения к истинному или установленному значению измеряемой величины; меру прецизионности обычно выражают в терминах неточности и вычисляют как стандартное отклонение результатов измерений (меньшая прецизионность соответствует большему стандартному отклонению).

Правильность (trueness) - степень близости среднего значения, полученного на основании большой серии результатов измерений (или результатов испытаний), к принятому опорному значению; показателем правильности обычно является значение систематической погрешности.

Точность (accuracy) - степень близости результата измерений к принятому опорному значению, служащему в качестве согласованного.

В аттестованных МВИ устанавливают совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результата измерения с погрешностью, не превышающей допускаемых пределов (норм погрешности измерений) [109]. В Протоколах испытаний результат измерения представляют в виде измеренного значения величины с указанием соответствующего показателя точности, к которым относятся, в том числе, доверительные границы погрешности.

В тех случаях, когда ПЭК проводят для оценки степени соблюдения природоохранных требований (для объектов I категории - прежде всего, требований, установленных в комплексном экологическом разрешении), особенно важно осознавать уровень погрешности (недостоверности) измерений в течение всего процесса контроля, поскольку на изменчивость результатов измерений, выполненных по одной и той же методике измерений, могут оказывать влияние различные факторы: оператор, оборудование (в т.ч и его калибровка), параметры окружающей среды (температура, влажность и т.д.), интервал времени между измерениями. Помимо учета погрешностей собственно ПЭК, необходимо проводить оценку погрешностей внешних источников, в т.ч.:

- погрешности измерения технологических потоков веществ;

- погрешности, связанные с недостатками процесса обработки данных, например, пропуск некоторых результатов измерений при вычислении ежедневных или иных средних значений;

- погрешности вследствие разброса результатов, связанные с систематическими различиями, которые могут существовать между результатами, полученными при применении различных стандартных методов измерения одного и того же целевого параметра;

- погрешности вследствие использования вторичных методов или замещающих параметров;

- погрешности вследствие естественной изменчивости/вариабельности (например, вариабельности технологического процесса или погодных условий).

Оценка качества данных.

1. Величины, лежащие ниже предела обнаружения

Любой метод измерения обычно характеризуется определенными ограничениями в отношении минимальной концентрации, которую он позволяет обнаружить, поэтому необходимо четко представлять процедуры обработки данных и соответствующей отчетности в таких ситуациях. Во многих случаях решение данной задачи можно упростить за счет использования какого-либо другого метода измерения, применимого для обнаружения более низких концентраций. Соответственно, необходимо исключить результаты, которые окажутся ниже предела обнаружения. Надлежащая практика предполагает использование такого метода измерения, для которого предел обнаружения составляет не более 0,5 от ПДК/ОДК.

Важно понимать разницу между пределом обнаружения и пределом количественного определения [69]:

- предел обнаружения (LOD - limit of detection): наименьшее содержание аналита, при котором он может быть обнаружен по данной методике анализа вещества или материала объекта аналитического контроля с заданной доверительной вероятностью.

- предел определения (LOQ - limit of quantitation): наименьшее содержание аналита, которое может быть количественно определено с помощью данной методики анализа вещества или материала объекта аналитического контроля с установленными значениями характеристик погрешности или неопределенности.

- Величина LOQ обычно значительно (в 2 - 4 раза) превышает LOD. Параметр LOQ в некоторых случаях используется для присвоения численного значения величинам, находящимся ниже предела обнаружения, в то время как параметр LOD широко используется в качестве справочной величины.

- Проблемы, связанные со значениями концентраций, находящихся ниже LOD, прежде всего, относятся к процедуре вычисления средних значений. В частности, порядок обработки этих величин очень важен для тех случаев, когда параметр LOD близок к ПДК/ОДК.

Существует пять основных вариантов обработки величин, находящихся ниже предела обнаружения:

1. Измеренная величина используется в расчетах, даже если она ненадежна (такая возможность существует лишь для некоторых методов измерения).

2. Для расчетов используют предел обнаружения LOD - в этом случае результирующее среднее значение обычно указывают в виде "<" (меньше чем). Для данного подхода характерна тенденция к завышению результата.

3. Для расчетов используют величины предела обнаружения LOD. При таком

подходе возможно как завышение, так и занижение результата.

4. Оценка по формуле:

Оцененная величина = (100%-A) * LOD,

где А = процент проб, для которых величины оказываются на уровне ниже LOD.

5. Для расчетов используют ноль. Для этого подхода характерна тенденция к занижению результата.

Иногда величина, находящаяся ниже предела обнаружения, представляется расположенной между двумя величинами. Первую из этих величин получают, используя ноль для всех измерений, результаты которых оказываются ниже LOD, а вторую величину - используя LOD для всех измерений, результаты которых оказываются ниже LOD.

Надлежащая практика предполагает обязательное описание используемой процедуры расчета при представлении результатов для рассматриваемых величин. Целесообразно заранее оговорить при получении Разрешения на выбросы/сбросы процедуры обработки величин, которые оказываются ниже предела обнаружения.

2. Малоправдоподобные данные, подлежащие исключению ("промахи")

Результаты, которые резко отличаются от остальных результатов ряда измерений, и которые невозможно непосредственно связать с работой установки или проведением технологического процесса, можно охарактеризовать как данные, подлежащие исключению (грубые погрешности, или промахи). Они возникают, как правило, из-за ошибок или неправильных действий оператора (неверный отсчет, ошибка в записях или вычислениях, неправильное включение СИ и др.). Возможной причиной промаха могут быть сбои работе технических средств, а также кратковременные резкие изменения условий измерений.

Естественно, что промахи должны быть обнаружены и исключены из ряда измерений, для чего их выявляют путем экспертной оценки с применением какого-либо статистического критерия (например, критерия Диксона (вариационного критерия) при числе измерений n10; критерия "трех сигм" при числе измерений n>20_50), а также с учетом иных соображений, например, аномального характера эмиссий для конкретного объекта.

Различие между промахами, подлежащими исключению, и аномальными результатами измерений для эмиссий, осуществляемых в нештатных ситуациях, заключается в том, что в первом случае их возникновение не связано с эксплуатационными режимами для установки, а во втором - связано. Непременным условием выявления малоправдоподобных данных, подлежащих исключению, является тщательный анализ соответствующего технологического режима.

Кроме того, для выявления потенциальных малоправдоподобных данных, подлежащих исключению, следует проанализировать:

- все полученные данные в сравнении с результатами предыдущих и последующих наблюдений и требованиями природоохранных разрешений;

- данные всех наблюдений, в ходе которых было выявлено превышение определенного уровня (статистический анализ;)

- случаи получения экстремальных данных для производственных единиц;

- случаи получения малоправдоподобных данных, подлежащих исключению, при проведении наблюдений в предшествующий период.

Самой распространенной причиной отклонения результатов в тех случаях, когда их невозможно объяснить причинами эксплуатационного характера, является ошибка, допущенная при пробоотборе или пробоподготовке, реже - при измерении. В таком случае лабораторию, выполнявшую соответствующие процедуры, следует уведомить о необходимости корректировки ее работы и данных контроля/мониторинга. Если малоправдоподобные значения, подлежащие исключению, были выявлены в ходе выполнения ПЭК с использованием автоматических средств измерения и учета, то необходимо проанализировать их работу.

Если никакой причины выявить не удается, а критический анализ измерений не приводит к исправлению результатов, малоправдоподобные значения можно исключить из расчетов средних концентраций и это следует зафиксировать в соответствующих отчетах.

Дополнительная информация о порядке обработки малоправдоподобных данных, подлежащих исключению, приведена в [108]

Для получения надежных, сопоставимых и полных результатов измерений или оценок, которые поддаются проверке, можно сформулировать основные требования к обеспечению и контролю качества:

1. Прослеживаемость связи результатов измерений с параметрами, определенными компетентными органами.

2. Техническое обслуживание систем ПЭК.

3. Для ПЭК - применение признанных систем менеджмента качества и периодические проверки силами сторонних аккредитованных лабораторий.

4. Сертификация оборудования и аттестация персонала в рамках признанных систем сертификации.

5. Пересмотр требований к ПЭК для регулярного выявления возможностей его упрощения или улучшения с учетом следующих аспектов:

- изменения установленных условия комплексного экологического разрешения (ПДВ/ПДС);

- последние данные о соблюдении природоохранных требований для конкретного технологического процесса;

- появление новых аналитических методов, применимых в производственном экологическом контроле.

Далее в тексте настоящего справочника НДТ приведены детальные требования к метрологическому обеспечению системы производственного экологического контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

3.4.2. Требования к метрологическому обеспечению системы производственного экологического контроля сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду

3.4.2.1. Состояние нормативного и метрологического обеспечения производственного экологического контроля (ПЭК) сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду

3.4.2.1.1. Метрологические требования к измерениям, осуществляемым при реализации системы ПЭК

Метрологические требования по измерению (количественному определению) показателей химического состава сточных вод

Метрологические требования по измерению (количественному определению) показателей химического состава сточных вод, в том числе характеризующих состав сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, установлены в Приказе Минприроды России N 425 от 7 декабря 2012 г. [111].

В таблице 3.3 приведена выдержка из Приказа Минприроды России N 425 применительно к измерению химических веществ в составе сточных вод.

Таблица 3.3 - Метрологические требования по измерению показателей химического состава сточных вод

Измерения	Обязательные метрологические требования к измерениям
	диапазон измерений	предельно допустимая погрешность
Измерение массовой концентрации органических и неорганических веществ в сточных водах	от до	дельта = +/- (5...80)%
Измерение кислотности воды (водородный показатель)	от 1 до 14 ед. рН	дельта = +/- (10...20)%

Существует также Перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды, утвержденный Распоряжением Правительства Российской Федерации от 08.07.2015 N 1316-р [112] (см. Приложение А), составляющий для водных объектов список из 249 позиций.

В данном разделе справочника НДТ рассмотрены загрязняющие вещества сточных вод (таблица 3.4), упоминаемые в выпущенных в 2015 г. и в начале 2016 г. справочниках НДТ и предложенные Бюро НДТ.

Таблица 3.4 - Перечень загрязняющих веществ

N п/п	Наименование вещества/параметра
3.	pH
4.	Адсорбируемые галогенорганические соединения (АОХ)
5.	Азот аммонийный ()
6.	Азот нитратный ()
7.	Азот нитритный ()
8.	Азот общий ()
9.	Биологическое потребление кислорода полное ()
10.
11.	Взвешенные вещества (ВВ)
12.	Карбамид ()
13.	Медь (Сu)
14.	Мышьяк (As)
15.	Никель (Ni)
16.	Фториды ()
17.	Сульфаты ()
18.	Сульфиты ()
19.	Фенол ()
20.	Фосфаты ()
21.	Фосфор общий ()
22.	Химическое потребление кислорода (ХПК)
23.	Хлориды ()
24.	Цинк (Zn)

В стандартах ГОСТ 27384, ГОСТ Р 8.613, ГОСТ 17.1.4.01, ГОСТ 8.556, ГОСТ Р 8.837 [113 - 117], а также ГОСТ Р 8.563 [102] содержатся научно-обоснованные, рекомендуемые метрологические требования для измерений показателей химического состава сточных вод, в том числе характеризующих состав сбросов загрязняющих веществ в водные объекты.

Имеются стандарты, например, ГОСТ Р 8.837 [117], регламентирующие единые подходы к проверке характеристик, настроек и способов проверки хроматографов, используемых для целей ПЭК, что позволяет обеспечить единство измерений для отдельно взятой группы показателей, подлежащих ПЭК.

Международные стандарты ISO 15839, ISO 15923-1 [118, 119] устанавливают методические рекомендации по проведению технических процедур при оценке соответствия измерительных систем показателей химического состава вод, в том числе сточных, предъявляемым метрологическим требованиям.

Требования к расходомерам (массовым или объемным) для перехода к суммарным показателям

Для определения суммарных (усредненных) показателей, характеризующих количество загрязняющих веществ в сбросах сточных вод за час, сутки, месяц, квартал, год должны быть установлены расходомеры (расходомеры-счетчики) жидкости на трубе или на лотке, по которым происходит сброс сточных вод.

Расходомеры должны быть установлены в следующих случаях:

- обязательного учета интегральных показателей для опасных загрязняющих веществ;

- крупнотоннажное производство веществ и материалов и в связи с этим большие объемы сброса сточных вод;

- отсутствие возможности определения и учета количества (массы или объема) сточных вод в сбросе, например, по мощности источника сброса;

- нестабильность сброса сточных вод и в связи отсутствие возможности оценить расход расчетным путем и использовать расчетным способом массу и (или) объем загрязняющих веществ в сбросе сточных вод.

Расходомеры должны удовлетворять следующим требованиям: - должны быть утвержденного типа и внесены в ФИФ ОЕИ;

- верхний и нижний пределы диапазона измерения расхода должны соответствовать минимальному и максимальному значениям расхода сточных вод с учетом возможных превышений расхода сточных вод;

- погрешность измерений расхода с учетом основной и дополнительных погрешностей, обусловленных влияющими факторами, должна составлять не более 0,5 предела допускаемой погрешности измерений показателя содержания загрязняющих веществ в сбросах сточных вод;

- отсутствие или минимальные дополнительные погрешности за счет изменения температуры окружающей и измеряемой среды, давления измеряемой среды;

- интегрирование значений расхода с регистрацией массы (объема) сточных вод за требуемый интервал времени;

- установлены в точке, наиболее близкой к отбору проб сточных вод и характеризуемой минимальным воздействием на показания влияющих величин (температура окружающего воздуха и температура измеряемой сточной воды, давление измеряемой сточной воды в трубе и др.), например, в начале трубы (лотка), по которой идет сброс;

- диаметр условного прохода расходомера должен соответствовать диаметру трубы, по которой происходит сброс сточной воды;

- рассчитаны на максимальное давление сточной воды в трубе;

- обладать виброустойчивостью, соответствующей характеристикам источника сброса;

- укомплектованы датчиками температуры и давления измеряемой среды (сточной воды), необходимыми для корректировки показаний с целью повышения точности измерений расхода (объема);

- степень защиты от проникновения пыли, посторонних тел и воды должны соответствовать условиям применения (не ниже IP67 по ГОСТ 14254 [120]);

- наличие соответствующих выходных сигналов (аналоговых, цифровых) и интерфейса для подключения к АИС или ИС, если такие имеются на предприятии или планируется их установка;

- наличие архива соответствующего объема с периодом архивирования, обеспечивающих хранение в энергонезависимой памяти информации о результатах измерений и состоянии расходомера;

- возможность монтажа и демонтажа для проведения регламентных работ и поверки расходомера;

- интервал между поверками не менее 4 лет;

- средний срок службы не менее 10 лет.

Требования к датчикам температуры, влажности, плотности и другим, применяемым как измерительный компонент измерительной системы

Датчики температуры, влажности, плотности и другие могут быть необходимы для приведения получаемых результатов к нормальным или другим установленным условиям.

Результаты измерений с расходомеров (расходомеры-счетчики) жидкости должны иметь коррекцию полученных значений расхода, массы и объема, уменьшая влияние изменения температуры, давления окружающего воздуха и температуры, давления и плотности измеряемой среды.

При отсутствии в составе расходомера датчиков температуры, давления и плотности могут применяться соответствующие средства измерений температуры, давления и плотности жидкости, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

- должны быть утвержденного типа и внесены в ФИФ ОЕИ;

- верхний и нижний пределы диапазона измерений должны соответствовать диапазонам измерений температуры окружающей среды и измеряемой среды, давления и плотности измеряемой среды;

- погрешность датчиков должна составлять не более 0,3 от предела допускаемой погрешности измерений показателя содержания загрязняющих веществ в сбросах сточных вод;

- должны быть совместимы с ИС (АИС), в составе которой должны функционировать датчики, в части выходных (входных) величин (аналоговых или цифровых);

- должны быть рассчитаны на максимальное давление измеряемой среды;

- обладать виброустойчивостью, соответствующей характеристикам источника сброса;

- обладать степенью защиты от проникновения пыли, посторонних тел и воды не ниже IP67 по ГОСТ 14254 [120];

- обладать возможностью монтажа и демонтажа для проведения регламентных работ и поверки;

- средний срок службы не менее 10 лет.

3.4.2.1.2. Средства измерений, применяемые для ПЭК сточных вод

Анализ средств измерений утвержденных типов

Раздел ФИФ ОЕИ в части средств измерений утвержденных типов содержит госреестр средств измерений, допускаемых к применению в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (структура ФИФ ОЕИ приведена в Приложении Б).

Анализ Госреестра проведен на основе поиска средств измерений, у которых в назначении непосредственно указано, что они предназначены для анализа сточных вод. Кроме того, все загрязняющие сточные воды вещества были проанализированы с точки зрения метода, который может быть положен в основу их определения и необходимых для этих методов средств измерений.

Анализ Госреестра средств измерений показал, что для измерений содержания загрязняющих веществ в сточных водах применяются физико-химические и оптико-физические средства измерений, из которых можно выделить несколько групп средств измерений:средства измерений универсального назначения (спектрофотометры (фотоколориметры) - 350 типов, титраторы - 73 типов, хроматографы жидкостные - 39 типов, системы капиллярного электрофореза - 5, масс-спектрометры - 5 типов, спектрометры атомно-эмиссионные - 21, спектрометры атомно-абсорбционные - 56). При этом для их применения необходимы стандартизованные или аттестованные методики измерений. Как правило, данные средства измерений применяются в лабораторных условиях; средства измерений, работающие как концентратомеры - 5 типов или анализаторы жидкости электрохимические - более 300 типов.

Кроме того, средства измерений делятся на две категории, это средства измерений, предназначенные для применения в лабораторных условиях, которых большинство и средства измерений, предназначенные для автоматизированного измерения в промышленных условиях (всего 22 утвержденных типа).

В таблице 3.5 приведены загрязняющие вещества, применяемые для их определения методы и средства измерений. В таблице не указаны весы аналитические и мерная посуда, предназначенные для реализации практически всех указанных методов, а также не указаны стандартные образцы растворов ионов, преимущественно применяемые для градуировки.

Таблица 3.5 - Перечень загрязняющих веществ, методов и средств измерений, применяющихся для их определения

N	Наименование вещества/параметра	Методы измерений	Средства измерений
25.	pH	Потенциометрический метод	рН-метры, иономеры, как лабораторного, так и промышленного автоматического применения
26.	Адсорбируемые галогенорганические соединения (АОХ)	Метод основан на адсорбции, сжигании и дальнейшем детектировании в регистрирующем устройстве массовой концентрации галогенов	Специальные лабораторные установки
27.	Азот аммонийный ()	Фотометрический метод Жидкостная хроматография	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн (400 - 425) нм. Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
28.	Азот нитратный ()	Фотометрический метод Жидкостная хроматография	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн 480 нм. Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
29.	Азот нитритный ()	Фотометрический метод	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн 520 нм. Имеются автоматизированные СИ.
30.	Азот общий ()	Фотометрический метод	Спектрофотометр или фотоколориметр Имеются автоматизированные СИ.
31.	Биологическое потребление кислорода полное ()	Титриметрический метод анализа Манометрический метод	Бюретка Титраторы, Анализаторы БПК, БПК тестеры.
32.		Титриметрический метод анализа Манометрический метод	Бюретка Титраторы, Анализаторы БПК, БПК тестеры.
33.	Взвешенные вещества (ВВ)	Весовой метод Оптический метод	Имеются автоматизированные СИ
34.	Карбамид ()	Фотометрический метод	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн 400 или 440 нм
35.	Медь (Сu)	Фотометрический метод	Фотоколориметр с длиной волны (540 - 550) нм. Имеются автоматизированные СИ.
36.	Мышьяк (As)	Фотометрический метод	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн 840 или 750 нм.
37.	Никель (Ni)	Атомно-абсорбционный метод	Спектрометры атомно-абсорбционные
38.	Фториды ()	Фториды Фотометрический метод Потенциометрический метод Жидкостная хроматография	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн (61010) нм. Иономер с фторид-селективным электродом. Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
39.	Сульфаты ()	Весовой метод Турбидиметрический метод Комплексно-метрический метод Капиллярный электрофорез Жидкостная хроматография	Спектрофотометр на длине волны 364 нм Титратор, бюретка Системы капиллярного электрофореза Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
40.	Фенол ()	Экстракционно-фотометрический метод Флуориметрический метод	Спектрофотометр или фотоколориметр Спектрофлуориметр Имеются автоматизированные СИ.
41.	Фосфаты ()	Фотометрический метод Капиллярный электрофорез Жидкостная хроматография	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн (690 - 720) нм. Системы капиллярного электрофореза Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
42.	Фосфор общий ()	Фотометрический метод Капиллярный электрофорез Жидкостная хроматография	Спектрофотометр или фотоколориметр на длинах волн (690 - 720) нм. Системы капиллярного электрофореза Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
43.	Химическое потребление кислорода (ХПК)	Титриметрический метод анализа	Бюретка титраторы, Имеются автоматизированные СИ.
44.	Хлориды ()	Осадительное титрование нитратом серебра или нитратом ртути Капиллярный электрофорез Жидкостная хроматография	Титраторы Системы капиллярного электрофореза Хроматограф ионный Имеются автоматизированные СИ.
45.	Цинк (Zn)	Фотометрический метод; Полярографический метод	Спектрофотометр. Имеются автоматизированные СИ.

Анализ состояния эталонной базы - первичных эталонов и эталонов единиц величин

В настоящее время прослеживаемость измерений загрязняющих веществ обеспечивается до комплекса государственных первичных эталонов, которые находятся в различных метрологических институтах России (для эталонов, которые непосредственно воспроизводят и передают единицы состава, приведены дополнительно метрологические характеристики):

- ГЭТ 176-2013 Государственный первичный эталон единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации компонента в жидких и твердых веществах и материалах на основе кулонометрии. Под ГЭТ 176-2013 функционируют два государственных вторичных эталона ГВЭТ 176-1-2010 Государственный вторичный эталон единиц массовой доли и массовой (молярной) концентрации компонентов в твердых и жидких веществах и материалах на основе объемного титриметрического метода анализа и ГВЭТ 196-1-2012 Государственный вторичный эталон единиц массовой доли и массовой (молярной) концентрации металлов в жидких и твердых веществах и материалах;

- ГЭТ 208-2014 Государственный первичный эталон единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации органических компонентов в жидких и твердых веществах и материалах на основе жидкостной и газовой хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением и гравиметрии;

- ГЭТ 54-2011 Государственный первичный эталон показателя pH активности ионов водорода в водных растворах;

- ГЭТ 156-2015 Государственный первичный эталон единиц спектральных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражений в диапазоне длин волн от 0,2 до 20,0 мкм.

ГЭТ 176-2013 и ГЭТ 208-2014 в основном направлены в разработку и испытания стандартных образцов, которые уже в дальнейшем используются для обеспечения прослеживаемости менее точных эталонов по государственной поверочной схеме ГОСТ Р 8.735.0 [121] и контроля точности измерений на практике.

Информация о государственных первичных эталонах приведена в соответствующем разделе ФИФ ОЕИ (Приложение Б).

Анализ состояния эталонной базы - стандартные образцы

Стандартные образцы (СО) предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин, допущенных к применению в Российской Федерации. В соответствии со ст. 8 (п. 2) Федерального закона "Об обеспечении единства измерений" N 102-ФЗ [106] в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений применяются СО утвержденных типов (ГСО). Утверждение типов СО осуществляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) согласно Приказ Минпромторга России от 25 июня 2013 г. N 970 [122] на основании положительных результатов испытаний СО в целях утверждения типа по Приказу Минпромторга России от 30 ноября 2009 г. N 1081 г. [123]. Испытания СО в целях утверждения типа проводят аккредитованные в национальной системе аккредитации на право проведения испытаний СО в целях утверждения типа юридические лица. Информация о СО утвержденных типов, зарегистрированных в Государственном реестре утвержденных типов стандартных образцов, представляется в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений (раздел "Сведения об утвержденных типах стандартных образцов"), с указанием:

- номера ГСО по Государственному реестру стандартных образцов;

- наименования ГСО;

- срока годности ГСО;

- наименования изготовителя ГСО;

- описания типа ГСО по форме, утвержденной Приказом Минпромторга России N 164 от 03.02.2015 г. [124].

СО утвержденных типов используют для поверки, калибровки средств измерений, испытании средств измерений и стандартных образцов в целях утверждения типа, аттестации методик измерений, контроля точности результатов измерений. Сведения о назначении ГСО, аттестованных значениях аттестованных характеристик, показателях точности, метрологической прослеживаемости, инструкция по применению приведены в паспорте ГСО, сопровождающем конкретные экземпляры ГСО, выпущенные изготовителем Общие требования к созданию, применению СО изложены в законодательных, нормативных правовых актах Российской Федерации и документах по стандартизации (справочно в Приложении В).

По состоянию на 01.07.2016 г. в Государственном реестре утвержденных типов стандартных образцов зарегистрировано 563 типов ГСО (без учета ГСО газов и газовых смесей), которые могут быть использованы для метрологического обеспечения измерений при экологическом мониторинге, включая СО, используемых в области ПЭК (Приложение Б).

Сравнительный анализ номенклатуры СО, выпускаемых в Российской Федерации, и номенклатуры СО, выпускаемых и применяемых за рубежом, в том числе матричных ГСО, свидетельствует о нижеследующем:

- выпускаемая номенклатура ГСО в Российской Федерации включает в основном СО состава растворов индивидуальных веществ, компонентов и их смесей, контролируемых при производственном экологическом контроле. Указанные ГСО предназначены, в первую очередь, для градуировки, поверки, калибровки используемых средств измерений, могут быть использованы для контроля правильности результатов измерений при производственном экологическом контроле посредством применения "метода добавок";

- в Российской Федерации выпускаются стандартные образцы природных вод (имитаторы), однако указанные ГСО по матричному составу отличаются от матриц сточных вод; матричных ГСО сточных вод, загрязненных промышленных вод, рекомендуемых ISO Guide 33 [125] в качестве приоритетных для контроля правильности измерений, в Российской Федерации нет;

- за рубежом для калибровки, градуировки СИ выпускаются и применяются СО растворов индивидуальных компонентов и их смесей; для контроля правильности результатов измерений при ПЭК выпускаются и применяются матричные стандартные образцы сточных вод, а также вод, загрязненных тяжелыми металлами и другими компонентами;

- в Российской Федерации отсутствуют СО состава растворов адсорбируемых галогенорганических соединений, взвешенных веществ, карбамида, необходимых для метрологического обеспечения измерений при ПЭК указанных компонентов в сбросах, также как нет и матричных СО сточных вод, содержащих указанные компоненты. Необходимы мероприятия по формированию полного перечня недостающих СО, в том числе матричных, для метрологического обеспечения измерений сбросов сточных вод и их разработке.

- деятельность по разработке, созданию, внедрению СО в Российской Федерации осуществляется в рамках Государственной службы стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО), утвержденной Постановление Правительства Российской Федерации N 884 от 2 ноября 2009 г. [126], возглавляемой Росстандартом. Федеральные органы исполнительной власти (Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Министерство здравоохранения Российской Федерации, Министерство энергетики Российской Федерации, Росстандарт) организуют мониторинг потребностей в стандартных образцах, их разработку и внедрение в пределах своей компетенции, в том числе при участии назначенных в ГССО организаций. Научное методическое обеспечение в рамках ГССО осуществляет Научный методический центр ГССО ФГУП "Уральский научно-исследовательский институт метрологии" (ФГУП "УНИИМ") по Приказу Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии N 4345 от 30 ноября 2009 г. [127].

3.4.2.1.3. Методики (методы) измерений, разработанные для ПЭК

При реализации ПЭК в Российской Федерации применяются стандартизованные и (или) аттестованные методики измерений, сведения о которых должны быть представлены ФИФ ОЕИ. Деятельность по реализации ПЭК согласно Федерального закона "Об обеспечении единства измерений" N 102-ФЗ [106] относится к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (предусмотрены частью 1 статьей 3, перечисление: 3) "осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды"), что требует применения аттестованных методик для измерения показателей состава и свойств объектов ПЭК.

Сведения о существующих методиках измерений для целей ПЭК являются общедоступными, однако сами методики являются объектами интеллектуальных прав федеральных органов исполнительной власти, включая подведомственные организации, и юридических лиц - разработчиков методик. Область применения методик измерений для целей ПЭК может охватывать множество аналитических лабораторий или ограниченное число лабораторий вплоть до одной. Некоторыми федеральными органами исполнительной власти параллельно ведутся собственные реестры методик измерений, например, которые могут быть использованы для осуществления ПЭК.

Деятельность по разработке методик измерений проводится в рамках Технических комитетов по стандартизации, подведомственных организаций федеральных органов исполнительной власти, юридических лиц. Аттестацию методик измерений показателей состава и свойств сточных вод для целей ПЭК могут проводить аккредитованные лица и индивидуальные предприниматели согласно их области аккредитации.

Существующие методики измерений показателей состава и свойств сточных вод для целей ПЭК основаны на современных инструментальных и классических методах аналитической химии. Среди современных наиболее часто встречаются атомно-абсорбционная спектрометрия, газовая хроматография, капиллярный электрофорез, среди методов классического анализа - фотометрия, титриметрия.

Методики измерений показателей состава и свойств сточных вод для целей ПЭК предусматривающие применение автоматических анализаторов, измерительных систем представлены в небольшом количестве.

Применение международных и региональных стандартов, регламентирующих методы измерений показателей состава и свойств сточных вод, допустимо использовать для целей ПЭК только с учетом действующего законодательства по обеспечению единства измерений, что предусматривает разработку методик измерений на основе международных стандартов и их дальнейшую аттестацию в соответствии с Приказом Минпромторга России от 15.12.2015 г. N 4091 [128].

Информация доступна в разделе "Сведения об аттестованных методиках (методах) измерений" ФИФ ОЕИ на официальном сайте.

В целях осуществления единой научно-технической политики в области осуществления экологического контроля на территории Российской Федерации ФГБУ "ФЦАО" Росприроднадзора по праву преемственности ведет Реестр методик количественного химического анализа и оценки состояния объектов окружающей среды, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф).

Сведения об аттестованных методиках измерений ПНД Ф, в том числе характеризующие состав сбросов загрязняющих веществ в водные объекты приведены в ФИФ ОЕИ (Приложение Б).

Сведения о международных, межгосударственных и национальных стандартах, направленных на измерения маркерных показателей химического состава сточных вод, в том числе характеризующих состав сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, могут быть получены в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов - на официальном сайте ФГУП "Стандартинформ" (Приложении В).

3.4.2.2. Требования к метрологическому обеспечению системы (МО) производственного экологического контроля (ПЭК)

3.4.2.2.1. Требования к автоматизированным информационным измерительным системам (АИС) ПЭК

Общие положения

АИС ПЭК с учетом поставленных задач и особенностей конкретного источника сброса должна:

- иметь конструкторскую и эксплуатационную документацию;

- иметь необходимый комплекс измерительных каналов с указанием их структуры и метрологических требований к ним, измерительных, связующих и вычислительных компонентов, образующих каждый измерительный канал,

- обеспечивать в автоматическом режиме измерение, сбор и диспетчеризацию оперативных данных о количественных характеристиках загрязняющих веществ, подлежащих ПЭК;

- обеспечивать контролепригодность, то есть оценку конструкции с точки зрения обеспечения возможности и удобства контроля или определения метрологических характеристик ИС (или других параметров и характеристик, связанных с метрологическими характеристиками) в процессе ее изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта;

- иметь в своем составе необходимое и достаточное количество измерительных каналов (ИК) с возможностью расширения для решения перспективных задач;

- обеспечивать возможность интеграции полученных данных с имеющимися и планируемыми АИС ПЭК;

- иметь уровень надежности, который не должен допускать аварийной остановки работы всей системы и невосстановимую потерю данных;

- иметь уровень отказоустойчивости системы, который должен обеспечивать способность системы корректно функционировать на фоне возникающих отказов;

- пропадание напряжения ("просадка" в сети) на основных питающих вводах не должно приводить к нарушению функционирования системы. Должен быть обеспечен "безударный" переход с основного питающего ввода на резервный. Переход с основных рабочих станций (сервера) на резервные должен происходить без потери информации;

- информация, касающаяся отклонения работы объекта вне допустимых пределов, должна предоставляться на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора автоматически, записываться в базу данных и храниться на жестких дисках;

- АИС и ее компоненты должны соответствовать требованиям защищенности автоматизированных систем от несанкционированного доступа согласно руководящим документам Гостехкомиссии России (c 20.05.2005 г. Федеральная служба по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России)) серии "Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации" [129 - 132].

АИС должна функционировать в следующих режимах:

- основной режим (нормальный);

- внештатные режимы (при отказах);

- режим отладки (при испытаниях АИС или поверке ИК, измерительных компонентов).

Программное (математическое) обеспечение АИС должно обеспечивать выполнение прикладных функций АИС на всех уровнях управления по следующим категориям:

- алгоритмы сбора данных;

- алгоритмы предварительной обработки данных;

- логические алгоритмы анализа достоверности данных;

- логические алгоритмы определения состояния объекта.

Информационное обеспечение АИС должно включать:

- оперативную информацию, поступающую от измерительных компонентов;

- оперативные сообщения о ходе измерительных операций и состоянии оборудования;

- нормативно-справочную информацию;

- информацию о состоянии технических средств;

- учетно-расчетную информацию;

- статистическую информацию.

Сохранность информации при авариях и сбоях в электропитании Системы должна обеспечиваться за счет:

- повышения надежности электроснабжения и применения источников бесперебойного питания, обеспечения возможности перехода на автономный режим работы при авариях и сбоях в электропитании;

- повышения надежности используемых программно-технических средств;

- резервирования наиболее ответственных компонентов;

- получения жестких копий (протокол событий, отчетно-учетная документация);

- наличия средств для изготовления копий и разработанных процедур регулярного сохранения конфигурации программного обеспечения и архивных данных (протокол событий, историческая база данных) и процедуры восстановления информации в случае необходимости.

Архивирование информации должно происходить на архивном сервере.

Необходимо предусмотреть три типа архивов:

- кратковременный архив;

- архив длительного хранения;

- аварийный архив.

ПО вычислительных средств должно быть рассчитано на эксплуатацию в режиме и среде реального времени.

ПО должно обеспечивать защиту от несанкционированных действий специалистов, а также документировать их действия в процессе работы.

Все ПО должно иметь текущую версию производителя (наиболее позднюю по времени выпуска).

Приобретаемое ПО должно иметь возможность обновления отдельных компонент без полной переустановки.

В требованиях к метрологическому обеспечению приводят:

- предварительный перечень ИК;

- требования к точности измерений параметров и (или) к метрологическим характеристикам ИК;

- требования к метрологической совместимости технических средств системы;

- требования к метрологическому обслуживанию технических и программных средств, входящих в состав ИК.

Организационное обеспечение должно быть достаточным для эффективной эксплуатации АИС с учетом специфики административной принадлежности объекта.

Организационное обеспечение должно определять регламент действий и взаимодействий:

- пользователей АИС всех уровней управления;

- эксплуатационного персонала АИС всех уровней управления.

Организационное обеспечение должно содержать совокупность правил и предписаний, обеспечивающих требуемое взаимодействие обслуживающего персонала с комплексом средств, разрабатываемых компонентов АИС.

Организационное обеспечение должно содержать регламент проведения работ по техническому и метрологическому обслуживанию элементов АИС.

Организационное обеспечение должно содержать регламенты присвоения личных номеров и паролей пользователям АИС и режима сохранения их конфиденциальности.

АИС должна пройти испытания в целях утверждения типа и внесена в ФИФ ОЕИ. АИС до ввода в эксплуатацию должна пройти первичную поверку и подвергаться периодической поверке при эксплуатации.

Требования к структуре (содержанию) АИС

АИС должна состоять из измерительных каналов, которые включают в себя измерительные компоненты (первичные измерительные преобразователи или датчики с нормированными метрологическими характеристиками) (нижний уровень АИС), измерительно-вычислительные комплексы с программным обеспечением (средний уровень АИС) и АРМ оператора и при необходимости показывающие приборы (верхний уровень АИС).

Измерительные компоненты нижнего уровня АИС измеряют и преобразуют значения измеряемых величин (массовая или объемная концентрация загрязняющих веществ, расход, температура, давление, плотность и др.) в унифицированные электрические сигналы с последующей передачей их по линиям связи в следующую часть ИК, где промежуточные измерительные преобразователи и измерительно-вычислительные комплексы выполняют прием сигналов, их аналого-цифровое преобразование, обработку и передачу в цифровом виде по линии связи или по радиоканалу в систему верхнего уровня с выводом показаний на АРМ оператора и в аналоговом виде на показывающие приборы. При необходимости информация должна передаваться на единый диспетчерский пункт регионального или более высокого уровня.

Требования к структурным элементам и их взаимосвязям

ИК АИС должны соответствовать следующим требованиям:

- обеспечивать непрерывное измерение физико-химических величин, характеризующих состав и свойства загрязняющих веществ, включая интегральные значения за требуемый интервал времени; измерение расхода, температуры окружающего воздуха и измеряемой среды, давления и плотности измеряемой среды;

- обеспечивать измерения вышеуказанных величин в заданных диапазонах с требуемой точностью.

Измерительные компоненты - средства измерений физико-химических величин должны соответствовать следующим требованиям:

- внесены в ФИФ ОЕИ и иметь свидетельства об утверждении типа;

- иметь метрологические характеристики, обеспечивающие измерения в требуемом диапазоне и требуемой точностью;

- установлены в точке, наиболее близкой к отбору проб сточных вод и характеризуемой минимальным воздействием на показания влияющих величин (температура окружающего воздуха и температура измеряемой сточной воды, давление измеряемой сточной воды в трубе и др.), например, в начале трубы (лотка), по которой идет сброс;

- рассчитаны на максимальное давление сточной воды в трубе;

- обладать виброустойчивостью, соответствующей характеристикам источника сброса;

- степень защиты от проникновения пыли, посторонних тел и воды должны соответствовать условиям применения (не ниже IP67 по ГОСТ 14254 [120]);

- наличие соответствующих выходных сигналов (аналоговых, цифровых) и интерфейса для подключения к АИС или ИС, если такие имеются на предприятии или планируется их установка;

- возможность монтажа и демонтажа для проведения регламентных работ и поверки;

- интервал между поверками не менее 4 лет;

- средний срок службы не менее 10 лет.

Измерительные компоненты - средства измерений расхода, температуры, давления, плотности должны соответствовать требованиям, указанным выше.

Вычислительные компоненты с программным обеспечением должны соответствовать следующим требованиям:

- внесены в ФИФ ОЕИ и иметь действующие свидетельства об утверждении типа;

- иметь метрологические характеристики, обеспечивающие преобразования и расчетные операции в соответствии с требованиями, установленными для АИС;

- иметь соответствующие выходные сигналы и интерфейс для передачи измерительной информации на верхний уровень АИС;

- должны функционировать в непрерывном режиме круглосуточно и соответствовать требованиям, предъявляемым к многокомпонентным, многоканальным, ремонтопригодным и восстанавливаемым системам;

- должно быть предусмотрено архивирование и ведение резервных копий баз данных и критического программного обеспечения для восстановления указанного программного обеспечения при фатальных отказах рабочих версий вычислительных компонентов.

Связующие компоненты (проводная линия связи, радиоканал, телефонная линия связи, переходные устройства) должны обеспечивать без искажений или с минимально возможными искажениями передачу сигналов, несущих информацию об измеряемой величине, между компонентами АИС.

Устройство серверное (верхний уровень) должно обеспечивать хранение измерительной информации в режиме реального времени.

Устройство синхронизации времени (верхний уровень) должно обеспечивать функционирование всех компонентов АИС в едином временном режиме.

Структурные элементы, входящие в состав АИС, должны соответствовать требованиям электромагнитной совместимости.

3.4.2.2.2. Требования к обработке измерительной информации ПЭК, к ее хранению и передаче

Основные требования к обработке измерительной информации в отечественной практике регламентирована ГОСТ Р 8.654 [133] и ГОСТ Р 8.839 [134], а в международной - ВЭЛМЭК - 7.2 [135]. Стандарт ГОСТ Р 8.596 [139] также содержит требования к обработке измерительной информации (программному обеспечению) АИС.

В соответствии с Федеральным законом от 26.06.2008 N 102-ФЗ [106] конструкция СИ должна обеспечивать ограничение доступа к определенным частям СИ (включая программное обеспечение - ПО) в целях предотвращения несанкционированных настройки и вмешательства, которые могут привести к искажениям результатов измерений. При этом к ПО СИ, в соответствии с WELMEC [135] и OIML D 31 [136], должны предъявляться общие требования и требования, обусловленные исполнением ПО в соответствии с функциями и особенностями его применения.

Общие требования к ПО СИ включают в себя требования к документации, идентификации, структуре ПО, влиянию ПО на метрологические характеристики СИ и к защите ПО и данных.

Требования, обусловленные исполнением ПО в соответствии с функциями и особенностями, предусмотренными информационными технологиями, включают в себя требования к обновлению (загрузке) ПО, долговременному хранению данных и их передаче через сети коммуникации, а также к разделению ПО. Указанные требования предъявляются к ПО в том случае, если перечисленные информационные технологии используют.

Система должна предусматривать общие требования:

- однозначность идентификации ПО и номера версии ПО;

- отсутствие влияния через интерфейс связи;

- к обмену данным между частями ПО;

- к защите данных от преднамеренных и непреднамеренных изменений;

- к обновлению (загрузке) ПО;

- к хранению данных и их передаче через сети коммуникации;

- к разделению ПО;

а также ряд специфических требований:

- возможность введения в базу данных ПЭК дискретных результатов от неавтоматизированных средств измерений;

- возможности самотестирования, а также системы защиты от аварийных ситуаций;

- типы интерфейсов и выходные сигналы при построении системы ПЭК должны быть однозначно прописаны для возможности развернутой архитектуры отдельных боков ПЭК, что обеспечит возможность объединения и включения новых точек ПЭК в действующую региональную (всероссийскую) системы учета.

3.4.2.2.3. Требования к системе контроля получаемых результатов ПЭК

Государственные первичные и вторичные эталоны

Государственные первичные эталоны ГЭТ 176-2013 и ГЭТ 208-2014, а также вторичные эталоны ГВЭТ 176-1-2010, ГВЭТ 196-1-2012 являются не транспортируемыми. В связи с этим контроль получаемых результатов ПЭК с применением государственных первичных эталонов и вторичных эталонов может сводиться к сравнению показаний системы контроля ПЭК с аттестованными значениями стандартных образцов, которые прослеживаются к вышеуказанным первичным государственным эталонам. Данный контроль может осуществляться при поверке средств измерений, испытаний средств измерений и АИС в целях утверждения типа, а также при аттестации методик измерений.

Референтные методики (включая первичные)

Одним из эффективных способов контроля точности результатов измерений является контроль с применением РМИ (ПРМИ), значения показателя точности (характеристики погрешности, расширенной неопределенности) которой незначимы на фоне показателя точности контролируемой методики измерений. При этом, ПРМИ в соответствии с Приказом Минпромторга России от 15.12.2015 N 4091 [128] должны иметь наивысшую в стране точность измерений и должны быть реализованы у единственного исполнителя на одном комплекте оборудования. Для РМИ должна быть оценена правильность результатов измерений с использованием ПРМИ (при их наличии) или обеспечена прослеживаемость результатов измерений другим способом (например, с использованием ГСО, международно признанных артефактов). РМИ должны соответствовать своему назначению - оценка правильности результатов измерений, получаемых с использованием других методик измерений одних и тех же величин.

Исходя из изложенного, значения погрешности/неопределенности результатов измерений, получаемых по РМИ, должны быть незначимы на фоне значения погрешности/неопределенности результатов измерений, получаемых по контролируемой методике, и ими при проведении контроля точности и установлении нормативов контроля точности можно пренебречь. При реализации контроля сравнивают результаты измерений, получаемые по контролируемой методике и РМИ для идентичных проб. При этом необходимо обращать особое внимание на отбор проб из одного источника в одно определенное время, на порядок, сроки их хранения, консервацию (если она допустима). Целесообразно проводить измерения идентичных проб по разным методикам за небольшой промежуток времени, обеспечивая стабильность проб и их однородность. В этом случае эффективным способом проведения контроля является алгоритм контроля точности результатов измерений с применением СО (например, по РМГ 76 [137]), при этом вместо аттестованного значения СО принимают результат измерения, полученный по РМИ, норматив контроля принимают равным значению показателя точности результатов измерений для контролируемой методики.

Лаборатория, реализующая референтные методики, и требования к ней

К лабораториям, реализующим РМИ / ПРМИ, предъявляются особые требования. Реализуя РМИ, а тем более ПРМИ, лаборатория должна понимать, что обязана обеспечивать высокую точность результатов измерений. Результаты измерений, получаемые по таким методикам, в любой момент времени должны быть получены с погрешностью (неопределенностью), соответствующей приведенному в методике показателю точности, и обеспечивать получение результатов измерений с погрешностью/неопределенностью, которыми на фоне значений показателей точности других (рабочих) методик измерений можно пренебречь. Таким образом, лаборатория должна обеспечивать жесткую систему менеджмента качества, соответствовать всем требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [105], уметь оценить погрешность/неопределенность своих результатов измерений, обеспечивать прослеживаемость своих результатов измерений (для РМИ).

Такой подход позволяет использовать РМИ/ПРМИ для:

- оценки правильности результатов измерений при валидации, аттестации методик измерений, при внедрении методик в лаборатории;

- испытаний и характеризации СО;

- обеспечения арбитражных процедур;

- установления приписанных значений образцов для проведения межлабораторных сличительных испытаний (далее - МСИ);

- проведение контроля качества результатов измерений.

Все перечисленные процедуры позволяют обеспечить правильность, сопоставимость и прослеживаемость результатов измерений рабочих проб, контролируемых при ПЭК.

На основании изложенного и с учетом Приказа Минпромторга России от 15.12.2015 N 4091 [128] к лаборатории, применяющей РМИ/ПРМИ, могут быть предъявлены следующие требования. Лаборатория должна:

- соответствовать требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025;

- иметь опыт разработки и/или применения РМИ/ПРМИ, используемых для контроля результатов ПЭК, для РМИ должна быть подтверждена ее реализуемость в лаборатории с установленными при ее аттестации показателями точности;

- иметь процедуры и опыт оценивания бюджета неопределенности или составляющих структуры погрешности результатов измерений;

- демонстрировать прослеживаемость результатов измерений, полученных по РМИ, или иметь документальное подтверждение наивысшей точности результатов измерений в Российской Федерации для ПРМИ;

- иметь документированные политику и процедуры, связанные с предоставлением опорных значений величин, получаемых с использованием РМИ (ПРМИ), а также систему учета выполняемых работ;

- иметь сайт в сети Интернет, на котором предоставляется информация о деятельности с использованием РМИ (ПРМИ).

Стандартные образцы (при анализе сбросов)

При проведении измерений содержания веществ, компонентов в сточных, загрязненных водах в рамках ПЭК применяют, как правило, средства измерений (СИ), основанные на различных физических, физико-химических методах измерений. Определение концентрации компонентов, веществ в анализируемых объектах невозможно без предварительного проведения калибровки СИ (для анализаторов), градуировки СИ (универсального назначения), используемых при измерении концентрации нескольких компонентов в исследуемом объекте. Для калибровки, градуировки СИ используют стандартные образцы (СО), имеющие в качестве аттестованной характеристики величину, характеризующую содержание (массовую, малярную концентрацию или долю) компонента в растворе. Требования к СО, используемым, в том числе для метрологического обеспечения измерений производственного экологического контроля, приведены в законодательных, нормативных правовых актах Российской Федерации, распространяющихся на СО и документах по стандартизации. При ПЭК следует применять СО, удовлетворяющие следующим требованиям:

- использование СО утвержденных типов (ГСО), зарегистрированных в Государственном реестре СО утвержденных типов, сведения о которых приведены в ФИФ ОЕИ;

- СО должны соответствовать требованиям используемых при ПЭК методик (методов) измерений, методик калибровки, поверки СИ;

- аттестованная характеристика ГСО или раствора, приготовленного из ГСО и используемого при проведении измерений, должна совпадать с измеряемой величиной при ПЭК;

- значение аттестованной характеристики ГСО должно соответствовать диапазону измерений СИ, используемого при ПЭК, диапазону измерений методики (метода) измерений;

- срок годности применяемых ГСО должен быть действующим;

- для градуировки, калибровки СИ, используемых при определении концентрации конкретных веществ, компонентов в водах, могут быть использованы СО, представляющие собой растворы этих веществ, компонентов;

- для контроля правильности результатов измерений рекомендуется выбирать СО, матричный состав которых близок к матричному составу испытуемых объектов. В случае отсутствия соответствующих матричных СО могут быть использованы СО в виде растворов компонентов, веществ, определяемых при ПЭК, в рамках реализации "метода добавок", предусматривающего введение необходимого количества раствора СО в раствор исследуемого объекта, концентрация компонента(ов) в котором заранее установлена.

СО, используемые для метрологического обеспечения измерений при ПЭК, подлежат входному контролю (приемке) сразу после их получения, при котором проводится проверка:

- целостности упаковки экземпляра(ов) СО;

- наличия, целостности этикетки на экземпляре СО;

- наличия сопроводительного документа (паспорта) СО с указанием сведений по ГОСТ Р 8.691 [138], ГОСТ ISO Guide 31;

- соответствия СО (упаковки, материала (внешний вид, цвет) описанию, указанному в паспорте СО;

- срока годности СО;

- соответствия сведений, указанных в паспорте ГСО, описанию типа ГСО.

В случае отсутствия в стране необходимых для метрологического обеспечения ГСО рекомендуется провести мероприятия по их разработке, испытанию в целях утверждения типа, утверждению типа с учетом положений законодательных, нормативных правовых актов Российской Федерации, распространяющихся на СО, документов по стандартизации.

3.4.2.3. Алгоритм выбора методов и средств измерений, обеспечивающих соблюдение метрологических требований к измерениям при организации ПЭК

3.4.2.3.1. Создание АИС на конкретной точке учета в условиях эксплуатации

При создании АИС на конкретной точке сброса необходимо учитывать общие требования к АИС, а также особенности точки сброса.

АИС должна состоять из измерительных каналов, которые включают в себя измерительные компоненты (первичные измерительные преобразователи или датчики с нормированными метрологическими характеристиками) (нижний уровень АИС), измерительно-вычислительные комплексы с программным обеспечением (средний уровень АИС) и автоматизированное рабочее место оператора, при необходимости, показывающие приборы (верхний уровень АИС), и, наконец, возможности подключения программного обеспечения для обеспечения передачи измерительной информации далее по инфраструктуре ПЭК.

Типовое Техническое задание для создания АИС на конкретной точке учета (таблицы 3.6 - 3.10)

Таблица 3.6 - Общие данные

N п/п	Условия	Содержание
1	Общие данные
1.1.	Наименование и юридический адрес организации
1.2.	Адрес точки ПЭК
1.3.	Наименование, местонахождение и характеристика объекта.	Характеристики объекта (объемы/массы сбросов, наличие расходомера, температура сбросов, и.т.д.#) Режим функционирования, частота регламентных работ

Таблица 3.7 - Проектирование нижнего уровня АИС (заполняется построчно только для подвергаемых контролю загрязняющих веществ)

	Первичные измерительные преобразователи или датчики непрерывных измерений	Пределы допускаемой погрешности, пределы допустимых концентраций, и т.д. Указать
		наименование	значение характеристики
1	pH
2	Адсорбируемые галогенорганические соединения (АОХ)
3	Азот аммонийный ()
4	Азот нитратный ()
5	Азот нитритный ()
6	Азот общий ()
7	Биологическое потребление кислорода полное ()
8
9	Взвешенные вещества (ВВ)
10	Карбамид ()
11	Медь (Сu)
12	Мышьяк (As)
13	Никель (Ni)
14	Фториды (в пересчете на )
15	Сульфаты ()
16	Сульфиты ()
17	Фенол ()
18	Фосфаты ()
19	Фосфор общий ()
20	Химическое потребление кислорода (ХПК)
21	Хлориды ()
22	Цинк (Zn)
	Другие

Таблица 3.8 - Проектирование нижнего уровня АИС (заполняется только для дополнительных измерений)

	Первичные измерительные преобразователи или датчики	Диапазон измерений	Пределы допускаемой погрешности
1	Расход (массовый или объемный)
2	Температура
3	Плотность
4	Другие

Таблица 3.9 - Характеристики АИС в части обработки и передачи информации (характеристики вычислительного компонента АИС - контроллерного оборудования)

N	Параметры	Требования
1	Расчет параметров	Массы/объемы сбросов, ед. измерений Приведенные концентрации Другие
2	Передача информации	В программный комплекс или на сервер сбора данных или архивирование на дисковые накопители
3	Интерфейс передачи данных	ProfiBus, MatBus, RS, другие
4	Архивирование параметров	Архивирование измеренных и вычисленных данных, глубина хранения архивов - не менее ___ лет.
5	Диспетчеризация информации	тонн / год, г / с, другие сигнализация при пиковых сбросах
6	Средний срок службы	Не менее_____лет
7	Условия размещения оборудования системы	Единый блок, контейнер или сейф, другие
8	Сервисное обслуживание	Сервисное обслуживание двух ступенчатое - метрологически значимая часть - только разработчиком системы, остальное - владельцем
9	Шефмонтаж, ПНР	Выполнение шефмонтажа и пуско-наладки разработчиком системы

Таблица 3.10 - Предоставляемая документация на АИС ПЭК

Сопроводительная документация на АИС и ее комплектующие	Да/нет
Свидетельство об утверждении типа на систему
Свидетельства об утверждении типа на компоненты системы
Сертификаты соответствия продукции требованиям нормативных документов
Сертификат (или декларация) соответствия техническим регламентам таможенного союза
Руководство по эксплуатации на АИС в целом
Эксплуатационная документация на компоненты системы, паспорта изделий
Наличие маркировки класса IP на изделия
Идентификационные данные метрологически значимой части ПО

3.4.2.3.2. Особенности проведения испытаний в целях утверждения типа АИС

После проведения и опытного пуска АИС необходимо проведение испытаний в целях утверждения типа данной АИС в данной точке сброса.

При испытаниях оценивается, в том числе и влияние внешних условий, особенности конструкции, правильность обработки, передачи и хранения измерительной информации. Отличительной особенностью проведения испытаний в целях утверждения типа АИС является ее блочная структура.

Испытания в целях утверждении типа является одним из видов метрологического обеспечения измерительных систем (согласно пункту 4.4 ГОСТ Р 8.596 [139])

Порядок проведения испытаний в целях утверждения типа Си и АИС изложен в Приказе Минпромторга России от 30.11.2009 г. N 1081 [123].

При проведении испытаний АИС важно определить условия эксплуатации (диапазон варьирования температуры, относительной влажности воздуха, окружающего давления) для каждого элемента ИК в зависимости от его места размещения. Для первичных измерительных преобразователей очень важно помимо внешних факторов определить влияющие факторы, которые приводят к появлению дополнительных погрешностей измерений, связанных со взаимодействием первичного измерительного преобразователя со сточной водой (длина кабеля, давление, температура сточной воды в магистрали и др.). На основе описаний типа, действующих свидетельств о поверке и эксплуатационной документации на первичные измерительные преобразователи утвержденных типов оценивают дополнительные погрешности и рассчитывают общую погрешность измерений в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Допускается проведение испытаний первичного измерительного преобразователя в рамках испытаний ИК АИС.

Погрешность измерений вторичной части и верхнего уровня АИС непосредственно проверяют при испытаниях путем задания с помощью эталонного калибратора соответствующих первичным преобразователям электрических сигналов.

Погрешность результатов измерений АИС для удельных показателей за заданный интервал времени при испытаниях оценивается расчетным путем на основе сведений о расходе и других влияющих величин.

Допускается проведение испытаний в целях утверждения типа, и, впоследствии, периодической поверки путем сравнения результатов, получаемых АИС и в аналитической лаборатории, имеющей подтверждение компетентности по ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [105].

3.4.2.3.3. Контроль точности получаемых результатов

Для обеспечения качества результатов измерений при ПЭК в аналитической лаборатории планируют и организуют внутренний контроль качества результатов измерений. В соответствии с РМГ 76 [140] система контроля качества результатов измерений состоит из двух элементов: оперативного контроля процедуры измерений и контроля стабильности результатов измерений.

Алгоритмы оперативного контроля процедуры измерений чаще всего описывают в аттестованных методиках измерений, в этом случае они обязательны к исполнению. Алгоритмы контроля стабильности результатов измерений чаще всего не отражены в методиках измерений, так как они зависят от реализации процедуры измерений в конкретной лаборатории, частоты и стабильности проведения измерений.

При отсутствии в методиках измерений показателей состава сточных вод алгоритмов внутреннего контроля качества, алгоритмов оперативного контроля и/или алгоритмов контроля стабильности результатов измерений, могут быть выбраны алгоритмы контроля с применением СО, аттестованных смесей, метода добавок, метода разбавления, метода добавок совместно с методом разбавления, другой аттестованной методики измерений (далее - контрольной методики). В соответствии с РМГ 76 [137] контроль стабильности результатов измерений может быть реализован с применением контрольных карт, проверки подконтрольности процедуры выполнения измерений или выборочного статистического контроля. Описание алгоритмов оперативного контроля процедуры измерений и алгоритмов контроля стабильности результатов измерений и требования к их реализации приведены в РМГ 76 [137], ГОСТ Р ИСО 5725-6 [140]. В Руководстве по качеству (или в других документах системы качества) лаборатории, проводящей ПЭК, должны быть отражены порядок организации и используемые алгоритмы контроля качества результатов измерений. Должен быть назначен ответственный за организацию проведения внутреннего контроля.

Огромное значение при получении результатов ПЭК и их сопоставлении, разрешении спорных ситуаций при назначении штрафов за сверхнормативные сбросы играет обеспечение прослеживаемости результатов измерений. Для подтверждения прослеживаемости результатов измерений при реализации алгоритмов внутреннего контроля:

- в качестве образцов для контроля используют ГСО;

- аттестованные смеси, применяемые в качестве образцов для контроля, готовят на основе ГСО;

- при использовании метода добавок в качестве добавки также должны быть использованы ГСО или аттестованные смеси, приготовленные на основе ГСО;

- в качестве контрольной методики необходимо использовать РМИ (ПРМИ), если она внедрена в лаборатории или если есть хозяйственный договор о постоянном взаимодействии с лабораторией, владеющей РМИ, и есть возможность доставки ей образцов воды с сохранением стабильности и однородности проб. При отсутствии РМИ использование другой контрольной методики допустимо, если внутренний контроль качества получаемых по ней результатов измерений реализуют с применением ГСО.

Контроль качества результатов измерений при использовании АИС для ПЭК имеет свои особенности. В этом случае необходимо обращать внимание на следующее:

1) если методика измерений в составе АИС предполагает построение градуировочной характеристики, при этом процедура измерений образцов для градуировки полностью совпадает с процедурой измерений отобранных проб, начиная с момента их отбора, то внутренний контроль качества может совпадать с процедурой контроля стабильности градуировочной характеристики (смотри, например, ГОСТ Р ИСО 11095 [141]). При этом для обеспечения прослеживаемости результатов измерений в качестве образцов для градуировки должны быть использованы ГСО (или аттестованные смеси, созданные на их основе) адекватные анализируемым пробам сточных вод;

2) при использовании процедуры измерений, отличной, от отраженной в 1), должна быть предусмотрена возможность (желательно в автоматическом режиме) отбора параллельных с используемыми для проведения рабочих измерений контрольных проб, однородных с рабочими. В этом случае, для контроля используют другую аттестованную методику измерений.

Лаборатории, использующие методики измерений, не являющиеся составной частью АИС, для подтверждения качества своих результатов измерений, участвуют в МСИ, проводимых аккредитованными (признанными) провайдерами МСИ. Для методик измерений, являющихся составной частью АИС, МСИ организуют путем сличения результатов измерений, полученных с использованием АИС, с результатами измерений идентичной рабочей пробы (отобранной при отборе рабочих проб), полученными в другой лаборатории с использованием РМИ/ПРМИ.

3.4.3. Требования к метрологическому обеспечению системы производственного экологического контроля загрязнения атмосферы и вредных промышленных выбросов

3.4.3.1 Метрологические требования к измерениям, осуществляемым при контроле атмосферы и выбросов отходящих газов

В соответствии со Статьей 23 Федерального закона "Об охране атмосферного воздуха" (с изм. на 13.07.2015) N 96-ФЗ от 04.05.1999 г. территориальные органы федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды совместно с территориальными органами федерального органа исполнительной власти в области гидрометеорологии и смежных с ней областях устанавливают и пересматривают перечень объектов, владельцы которых должны осуществлять мониторинг атмосферного воздуха.

Перечень измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений [142] и выполняемых при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений приведен в Приказе Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 7 декабря 2012 г. N 425 (с изм.). В таблице 3.11 указаны перечень измерений, выполняемых в области контроля атмосферного воздуха и технологических выбросов и метрологических требований к ним.

Таблица 3.11 - Перечень измерений, выполняемых при осуществлении деятельности в области контроля атмосферного воздуха и технологических выбросов и метрологических требований к ним

N пп.	Измерения	Метрологические требования к измерениям
		диапазон измерений	предельно допустимая погрешность
Основные измерения состояния и загрязнения окружающей среды
1	Измерение концентрации органических и неорганических веществ:
1.1	В атмосферном воздухе для стойких органических загрязнителей, полиароматических углеводородов, летучих органических соединений, массовой,	от до	дельта = +/- (25....72)%
	В атмосферном воздухе массовой,	от до 100	дельта = +/- (10....25)%
1.2	В промышленных выбросах в атмосферу массовой, ()	от до 50000  (от до 50000 )	дельта = +/- (8....25)%
	Сопутствующие измерения состояния и загрязнения окружающей среды
1	Измерение массы вещества, г	от до 10000 г	дельта = +/- (1...5)%
2	Измерение объемы пробы,	от до	дельта = +/- 5%
3	Измерение времени, с	от 1 до 3 с	дельта = +/- (2...10)%
4	Измерение температуры, °С
	атмосферный воздух	от минус 50 до 60°С	дельта = +/- 0,5%
	промышленные выбросы (сбросы), почвы	от минус 50 до 1300°С	дельта = +/- (0,5...10)% дельта +/- (0,3...5)°С
5	Измерение скорости газопылевых потоков V, м/с	От 1 до 100 м/с	дельта = +/- (4...25)%
6	Измерение скорости воздушных потоков технических устройств V, м/с	от 0,1 до 25 м/с	дельта = +/- (0,1...3) м/с
7	Измерение влажности атмосферного воздуха, %	от 10% до 98%	дельта +/- (2...10)%
8	Измерение давления, кПа
	атмосферного воздуха	от 600 до 1100 гПа	дельта = +/- 0,3 гПа
	промышленные выбросы	от 40 до 110 кПа	дельта = +/- (0,1...3) кПа при температуре от 0°С до 60°C; дельта = +/- 1 кПа при температуре от -20°С до 0°С

В соответствии с Распоряжением Правительства РФ от 08.07.2015 N 1316-р установлен перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды. В части, касающейся контроля атмосферного воздуха и технологических выбросов, предлагается контролировать 160 веществ, технических смесей и взвешенных веществ (без учета радиоактивных изотопов в элементной форме и в виде соединений).

3.4.3.2 Средства и методики измерений, применяемые для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов

3.4.3.2.1 Обобщенный анализ парка средств измерений

В таблице 3.12 перечислены основные типы СИ, используемые в настоящее время для определения содержания загрязняющих (вредных) веществ в атмосферном воздухе и выбросах.

Таблица 3.12 - Типы средств измерений для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов

N п/п	Типы средств измерений для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов	Выполнение
1.	Газоанализаторы, предназначенные для автоматического непрерывного измерения объемной доли (массовой концентрации) компонентов стационарные и переносные	Стационарные и переносные автоматические приборы непрерывного действия, выполненные в едином блоке
2.	Газоанализаторы, предназначенные для автоматического непрерывного измерения объемной доли (массовой концентрации) компонентов стационарные промышленные	Стационарные промышленные автоматические приборы непрерывного действия, выполненные в едином блоке для установки в стойку или монтажа на стену
3.	Анализаторы комбинированные	Анализаторы, выполненные в виде нескольких блоков, которые монтируются непосредственно у точки отбора пробы: - версии для измерения поперек сечения - зондовые версии
4.	Лаборатории контроля промышленных выбросов передвижные экологические	Многоканальные, многофункциональные автоматические средства измерений, изготовленные в передвижном исполнении на базе микроавтобуса.
5.	Станции контроля загрязнения атмосферного воздуха автоматические стационарные	Многоканальные, многофункциональные автоматические средства измерений, не требующим в процессе эксплуатации постоянного присутствия обслуживающего персонала Станция представляет собой комплекс измерительных и обрабатывающих средств, вспомогательного оборудования, размещенных внутри и снаружи павильона
6.	Станции контроля загрязнения атмосферного воздуха автоматические мобильные	Станция представляет собой комплекс многоканальных, многофункциональных автоматических средств измерений, обрабатывающих средств, вспомогательного оборудования, размещенных на базе микроавтобуса.
7.	Системы газоаналитические автоматического непрерывного измерения стационарные	Стационарные автоматические системы непрерывного действия, представляющие собой комплекс измерительных и обрабатывающих средств, размещенных на газовом канале (трубопроводе) и в шкафу-стойке.
8.	Комплексы экологического мониторинга автоматического непрерывного измерения стационарные	Комплексы непрерывного автоматического измерения массовой концентрации загрязняющих веществ и параметров отходящих газов, - сбора, обработки, визуализации, хранения полученных данных, представления получения результатов в различных форматах; - передачи по запросу накопленной информации на внешний удаленный компьютер (сервер) по проводному каналу связи. Выполнены в виде измерительных и обрабатывающих средств, вспомогательного оборудования, размещенных внутри и снаружи павильона
9.	Анализаторы пыли, предназначенные для автоматического измерения массовой концентрации пыли в газоходах и дымовых трубах	Выполнены в виде двух блоков - передатчика и приемника, которые монтируются непосредственно на трубе газохода друг напротив друга с помощью монтажных фланцев. Либо трех блоков: блока измерений, блока обдувки, блока управления
10.	Системы отбора пыли, предназначенные для изокинетического отбора на аэрозольные фильтры взвешенных частиц в организованных (пространственно ограниченных, т.е. протекающих в газоходах в виде труб круглого или прямоугольного сечения) стационарных газопылевых потоках и измерения объема отобранных проб воздуха, с целью последующего определения массовой концентрации взвешенных частиц	Выполнены в виде из двух блоков: пробоотборного зонда и блока автоматики

Количество типов СИ для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов, включенных в настоящее время в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений, составляет (приблизительно):

- автоматические системы измерения загрязняющих (вредных) веществ в промышленных выбросах и в атмосферном воздухе (стационарные и мобильные) - 90 типов;

- газоанализаторы для измерения содержания загрязняющих (вредных) веществ в промышленных выбросах и в атмосферном воздухе (в том числе автоматические газоанализаторы для непрерывного контроля) - более 500 типов;

- анализаторы пыли для автоматического измерения массовой концентрации пыли в газоходах и дымовых трубах - 20 типов.

Из перечисленного выше оборудования около 50% составляют СИ зарубежного производства. Существующие типы газоаналитических СИ предназначены для контроля следующих веществ (таблица 3.13).

Общая информация о методах и СИ, использующихся в области измерений содержания загрязняющих (вредных) веществ в промышленных выбросах и в атмосферном воздухе представлена в Приложении Г.

Таблица 3.13 - Вещества, содержание которых в промышленных выбросах и в атмосферном воздухе определяется с помощью газоанализаторов

Наименование	Формула
Аммиак
Ацетилен
Бутан
Влага (пары воды)
Водород
Наименование	Формула
Гексан
Гексафторид серы (элегаз)
Диоксид серы
Кислород
Оксид азота (I)
Оксид азота (II)	NO
Оксид углерода	СО
Пропилен
Пропан
Пентан
Хлористый водород	HCI
Формальдегид	НСОН
Фтористый водород	HF
Цианистый водород	HCN
Этан
Этилен

Результат измерения содержания загрязняющих (вредных) веществ в атмосферном воздухе и в промышленных выбросах выражается в единицах молярной (массовой, объемной) доли и/или массовой концентрации.

Все автоматические измерительные системы для проведения расчета массового выброса (г/с) и валового выброса (т/год) имеют измерительные каналы контроля параметров отходящих газов: температура, избыточное давление (разрежение), влажность, скорость (объемный расход).

Применяются следующие методы измерения молярной (массовой) доли (массовой концентрации) веществ, используемые в газоанализаторах различных типов (для непрерывных и периодических измерений) [143, 144]:

- спектрально-оптические (фотометрические, оптико-акустические, ИК-УФ-спектрометрические (в том числе лазерные), флуоресцентные, хемилюминесцентные и др.)

- электрохимические (потенциометрические, титриметрические и др.)

- с использованием полупроводниковых сенсоров.

Анализ недостатков существующих средств измерений для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов

Основные недостатки используемого в настоящее время парка газоаналитических приборов для контроля загрязнений атмосферного воздуха и промышленных выбросов, следующие:

1 Основной метод нормирования метрологических характеристик заключается в раздельном нормировании предельно допускаемой основной погрешности измерения при функционировании СИ в нормальных условиях, и нормировании предельно допускаемой дополнительной погрешности, возникающей при варьировании всех влияющих факторов. При этом, суммарная погрешность измерений не нормируется. В связи с этим, у пользователя нет возможности оценить соответствие метрологич6еских# характеристик СИ требованиям нормативной документации, в том числе требованиям Приказа Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 7 декабря 2012 г. N 425. С учетом дополнительной погрешности, многие типы газоаналитических приборов для контроля загрязнений атмосферного воздуха и промышленных выбросов не соответствуют требованиям данного документа.

2 В процессе испытаний с целью утверждения типа средств измерений экспериментально не оценивается характеристики пробоотборных устройств и систем, особенно для СИ, предназначенных для контроля промышленных выбросов. В следствие этого погрешность, вызываемая системами отбора проб и пробоподготовки не учитывается.

3 Отсутствие у потребителей четкого понимания круга задач, решаемых отдельными типами газоанализаторов, приводит к попыткам использования некоторых СИ в качестве элемента системы автоматического непрерывного контроля выбросов, в то время как они для этого не предназначены, а должны использоваться для других целей, в частности, для оптимизации процессов горения.

4 Использование в качестве элементов системы автоматического непрерывного контроля выбросов методов, имеющих большой цикл измерений, не соответствующих требованию непрерывности (хроматография), методов, использующих непрямые измерения с восстановлением или окислением компонента и не имеющих нормированной погрешности (конвертер).

5 Применение систем подготовки пробы с охлаждением и осушкой приводят к физическим изменениям состава пробы и последующей недостоверностью результатов анализа.

6 В качестве средств для поверки и калибровки СИ используются, в основном, стандартные образцы - бинарные, а не многокомпонентные, газовые смеси.

Таким образом, для обеспечения соответствия метрологических характеристик применяемых средств измерений в области контроля загрязнений промышленных выбросов в условиях реальной эксплуатации требованиям Приказа Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 7 декабря 2012 г. N 425, необходимо провести работу по совершенствованию нормативно-технической документации, регламентирующей и уточняющей требования к метрологическим характеристикам СИ в этой области и к методам и средствам их испытаний и поверки.

3.4.3.2.2 Обобщенный анализ методик измерений, применяемых для контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов

Данные по методикам (методам), использующимися для контроля атмосферного воздуха и выбросов в настоящее время находятся в следующих базах данных:

- методики, включенные в Федеральный фонд обеспечения единства измерений;

- методики, включенные в Реестр АО "НИИ Атмосфера";

- методики, включенные в Реестр ПНД Ф.

В настоящее время отсутствует единый информационный ресурс, содержащий полную информацию о существующих методиках измерений (МИ). Наиболее полная информация по МИ, используемым для контроля атмосферного воздуха и промышленных выбросов, представлена в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений (ФИФ ОЕИ) - ФГУП "ВНИИМС"), а также в базах данных ФГБУ "Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия" (ФГБУ "ФЦАО", Росприроднадзор) - Реестр ПНД Ф и АО "НИИ Атмосфера". Эти три источника легли в основу проведенного анализа, рассмотренного ниже.

Полные сведения о МИ, использующимися для контроля атмосферного воздуха и выбросов, приведены в Приложении Е.

Следует отметить, что в ФИФ ОЕИ не всегда отражена полная информация о метрологических характеристиках (МХ), отвечающих той или иной методике измерений. Перечень МИ, включенных в Реестр ПНД Ф, содержит информацию только о диапазоне измерений. В ежегодном перечне методик измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий, публикуемом АО "НИИ Атмосфера", данные по МХ вообще отсутствуют. Согласно ФЗ-102 "Об обеспечении единства измерений" сведения об аттестованных МИ должны быть в ФИФ ОЕИ, поэтому данные по МИ из Реестра ПНД Ф и АО "НИИ Атмосферы" там частично перекрываются, однако, как упоминалось выше, информация представлена не полностью, что создает неудобство пользователям и увеличивает время поиска необходимой информации в других источниках.

Перечень определяемых компонентов

При мониторинге экологической обстановки существует три уровня проведения аналитических исследований при контроле загрязнения внешней среды. Первый - предусматривает применение портативных приборов, анализаторов или комплектов, определяющих общий уровень загрязнений или имеющих дискретную шкалу измерения конкретных загрязнителей (контроль, проводимый в полевых условиях при помощи портативных анализаторов - определение и обнаружение суммарного количества загрязнений или обнаружение и предварительное определение концентраций веществ). Второй - анализ, осуществляемый в полевых условиях более точными портативными приборами - газовыми или жидкостными хроматографами, рентгено-флуоресцентными анализаторами и т.д. (фактическая идентификация определение содержания присутствующих специфических веществ и их смесей в различных средах). Третий предусматривает лабораторные исследования. Лаборатории, в которых проводятся такие исследования, должны строго соблюдать нормативные документы, ГОСТы, методики измерений и другие предписанные процедуры или, в отдельных случаях, иметь разрешение соблюдать модифицированные процедуры.

В нашем случае речь идет о методиках измерений "третьего уровня" - основанных на косвенных измерениях, охватывающих все то, что невозможно определить средствами измерений всех типов на основе прямых методов.

Анализ методик измерений по атмосферному воздуху и промышленным выбросам показал, что спектр определяемых веществ достаточно широк, начиная от простых компонентов (металлы и их соединения, оксиды и т.д.) и заканчивая сложными (метил-трет-амиловый эфир, полихлорированные дибензо-п-диоксины, дибензофураны и т.д.).

Перечень методов

Наибольшее распространение в данном случае получили хроматографические, спектрометрические (в том числе, гибридные, напр., хромато-масс-спектрометрические), титриметрические, фотометрические и некоторые другие методы.

В количественном выражении распределение МИ для определения содержания вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе и технологических выбросах по основным методам характеризуется следующими данными:

- оптические (фотометрические) методы (около 55% МИ);

- хроматографические методы (в основном, методы газовой хроматографии, а также методы хромато-масс-спектрометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии) (20% МИ);

- спектральные (флуоресцентная спектрометрия, атомно-эмиссионная спектрометрия) (15% МИ);

- электрохимические (титриметрические, потенциометрические) методы (5% МИ);

- гравиметрические (5% МИ).

При определении содержания вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе и технологических выбросах в условиях периодических измерений в лабораторных условиях, необходимой стадией является стадия отбора проб и пробоподготовки. Погрешность результата измерений, возникающая на этой стадией вносит заметный вклад в общую (суммарную) погрешность и, в некоторых случаях, сравнима или превышает измерительную приборную погрешность.

В методиках измерений вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе и технологических выбросах применяются следующие основные способы пробоотбора, связанные с использованием:

- сорбционных трубок (заполненных сорбентом, поглотительным раствором и т.д.);

- фторопластовых пакетов (мешков) с последующим их анализом на газоанализаторе;

- специальных газовых шприцев;

- пробоотборных зондов (например, пробоотборная установка с пробоотборной трубкой, установленной в газоходе);

- поглотительных растворов;

- методов внешней (на фильтры) или внутренней (в патроны с фильтрующим материалом) фильтрации с помощью аспирационного устройства (с последующим переводом в раствор).

Анализ метрологического обеспечения МИ

Требования к показателям точности измерений содержатся в Приказе N 425 от 07.12.2012 г. Министерства природных ресурсов и экологии РФ "Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и выполняемых при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений".

Требования из Приказа N 425 к метрологическим характеристикам при измерении концентраций органических и неорганических веществ в атмосферном воздухе и промышленных выбросах с помощью МИ в основном удовлетворяют установленным требованиям по диапазонам измерений и предельно допустимым погрешностям.

Ниже представлена информация о метрологической прослеживаемости результатов, полученных по методикам измерений массовой концентрации загрязняющих веществ в промвыбросах.

Измерения, выполняемые по методикам, являются косвенными: в основе измерений лежит математическая модель с несколькими входными величинами. Метрологическая прослеживаемость результатов таких измерений может быть обеспечена двумя способам:

а) по выходной величине - массовой концентрации определяемого компонента - к государственному первичному эталону единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах - ГЭТ 154);

б) по входным величинам - например, массе, объемному расходу газа, массовой доли компонента в твердом веществе - к соответствующим государственным первичным эталонам единиц величин, а также к чистым химическим веществам, являющимися носителями исходной информации об определяемых компонентах.

В настоящее время для 160 веществ (приблизительно 40% от общего количества определяемых по аттестованным методикам загрязняющих веществ) обеспечивается метрологическая прослеживаемость к ГЭТ 154. Но подтверждена (документирована) эта прослеживаемость к эталону лишь для 40 веществ (10% от общего количества), при этом доля таких веществ постепенно возрастает. Этому способствует действующий в настоящее время порядок аттестации методик (методов) измерений [128].

При реализации метрологической прослеживаемости по способу б) и использовании информации о чистоте веществ встает вопрос о достоверности этой информации. Соответствующая неопределенность должна быть оценена при аттестации методики измерений и учтена при расчете суммарной неопределенности измерений. Особую актуальность эта проблема имеет в тех случаях, когда определяемые вещества входят в "Перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды" (утвержден Распоряжением Правительства РФ от 08.07.2015 N 1316-р; включает 153 индивидуальных вещества и 7 технических смесей).

Для решения этой проблемы необходимо:

1 Проводить корректную интерпретацию данных, представленных изготовителями чистых веществ в сопроводительных документах и в технических условиях (спецификациях). Данный путь подразумевает высокую квалификацию экспертов. Проблема упрощается в случае наличия национальных стандартов, устанавливающих требования к продукции и методы ее испытаний, и/ли при наличии у изготовителя сертификатов соответствия на продукцию серийного выпуска.

2 Создавать базы данных чистых веществ, применяемых в метрологических целях, с указанием их производителей. Примером может служить база данных "Эталоны сравнения в виде высокочистых веществ", сформированная в 2016 г. государственными научными метрологическими институтами (УНИИМ, ВНИИМ, ВНИИФТРИ).

3 Разрабатывать документы методического характера, относящихся к измерению содержания основного компонента в чистых веществах. Пример - проект документа "Рекомендация. ГСИ. Оценка неопределенности измерений массовой доли основного компонента в органических веществах" (УНИИМ, ВНИИМ, ВНИИФТРИ, проект, 2016 г.).

4 Придавать чистым веществам статус стандартных образцов состава утвержденного типа. Пример - стандартный образец бензола (ГСО 10767-2016) с молярной долей основного компонента от 99,5% до 99,9%.

3.4.3.3 Обобщенный анализ состояния эталонной базы РФ в области контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов

Эталонная база химико-аналитических измерений, обеспечивающая процедуры воспроизведения и передачи единиц величин при осуществлении мероприятий по контролю окружающей среды (промышленные выбросы, контроль воздуха санитарно-защитных зон, сточные воды, почвы и др. объекты окружающей среды) представлена государственными первичными эталонами и комплексами государственных первичных эталонов (см. рисунок 3.6).

Для контроля выбросов загрязняющих (вредных) веществ и атмосферного воздуха определяющими является следующие Государственные первичные эталоны (ГПЭ):

- Государственный первичный эталон единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах ГЭТ 154-2014;

- Государственный первичный эталон единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации органических компонентов в жидких и твердых веществах и материалах на основе жидкостной и газовой хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением и гравиметрии ГЭТ 208-2014;

- Государственный первичный специальный эталон единицы массовой концентрации частиц в аэродисперсных средах ГЭТ 164-2013;

- Государственный первичный эталон единиц дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов ГЭТ 163-2010.

В соответствии с государственными поверочными схемами ГПЭ, используемые в области химико-аналитических измерений, применяют:

- для установления эквивалентности первичных эталонов национальных метрологических институтов (НМИ) стран, подписавших Соглашение о взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых НМИ, в рамках международных сличений;

- для передачи единиц величин содержания компонентов вторичным и рабочим эталонам для целей:

- проведения испытаний, поверки, калибровки, градуировки средств измерений;

- аттестации и контроля показателей точности методик (методов) измерений;

- контроля отобранных проб воздуха и других газов и газовых смесей;

- аттестации и контроля испытательного оборудования, и контроля точности результатов испытаний по методикам, используемых, в том числе для оценки соответствия продукции, товаров и услуг требованиям, установленным техническими регламентами, национальными стандартами и другими нормативными актами;

- испытаний стандартных образцов;

- оценивания метрологических характеристик средств измерений при их испытании и сертификации;

- демонстрации калибровочных и измерительных возможностей;

- проверки компетентности испытательных лабораторий в процессе аккредитации;

- проведения межлабораторных сравнительных испытаний для оценки пригодности нестандартизованных методик и проверки квалификации испытательных лабораторий.

Метрологические характеристики ГПЭ приведены в Приложении Д.

Для выполнения перечисленных выше работ передача единиц величин может осуществляться только с помощью эталонов сравнения - стандартных образцов и стандартных образцов утвержденного типа, прослеживаемость которых должна быть подтверждена документально результатами их испытаний и действующими свидетельствами о поверке комплексов аппаратуры, на которых осуществляется аттестация стандартных образцов. Комплексы аппаратуры утверждаются в качестве вторичных или разрядных рабочих эталонов в соответствии с действующими федеральными законами и нормативными документами. Метрологические требования к вторичным и разрядным рабочим эталонам приводятся в нормативных документах на соответствующие государственные поверочные схемы (Приложение М).

Рис. 3.6 - Эталонная база в области измерений по контролю окружающей среды

3.4.3.4 Требования к автоматическим информационным измерительным системам АИС по выбросам

3.4.3.4.1 Требования к структуре (содержанию) АИС

Структурно автоматическая информационно измерительная система должна содержать следующие элементы (см. рисунок 3.7):

1. Система отбора, подготовки, и транспортировки пробы

2. Измерители физических свойств среды

3. Газоанализаторы без извлечения пробы (неэкстрактивные)

4. Газоанализаторы с извлечением пробы (экстрактивные)

5. Анализаторы пыли и воды

6. Система сбора, обработки, архивирования, передачи данных

Исключением может стать только пункт 5 (Анализаторы пыли и воды). Это связано с необязательным требованием измерения пыли на всех объектах и возможностью измерения воды газоанализаторами с извлечением пробы.

Рис.3.7 - Структура АИС

3.4.3.4.2 Требования к составным частям АИС

Автоматическая информационно измерительная система содержит следующие составные части:

1. Пробоотборный зонд;

2. Система транспортировки пробы;

3. Система подготовки пробы;

4. Газоанализаторы;

5. Анализатор пыли;

6. Средство измерения объемного расхода;

7. Датчики температуры и давления;

8. Система сбора, обработки, архивирования, передачи данных;

9. Вспомогательное оборудование, обеспечивающее энергетическое и климатическое функционирование системы.

Пробоотборный зонд

Для обеспечения точности измерений, достоверности данных и надежности системы анализа при контроле дымовых газов требуется применение зонда отбора пробы. Трубка зонда помещается непосредственно в газоход. Зонд отбора пробы должен обеспечивать выполнение следующих функций:

- отбор пробы из газохода;

- первичная фильтрация пробы;

- поддержание температуры отбираемой пробы выше температуры конденсации;

- обратной продувки для автоматической очистки зонда азотом, воздухом или паром;

- подачи калибровочного газа для контроля функционирования и герметичности всей системы в целом;

В комплект зонда отбора пробы должны входить следующие элементы:

- фильтр механической очистки, помещается на конце пробоотборной трубки непосредственно в технологическом трубопроводе или дымоходе;

- обогреваемый фильтр с контролем температуры, находиться в обогреваемом теплоизолированном шкафу зонда отбора пробы;

- клапаны переключения потоков для выбора режимов работы зонда: продувка, калибровка, измерение;

- ресивер для сжатого воздуха;

- клеммная коробка для подвода питания, подключения управляющих сигналов и датчика температуры.

Пробоотборный зонд должен иметь возможность конфигурирования под конкретную задачу т.е. возможность выбора фильтрующих элементов, клапанов и др. в зависимости от характеристик анализируемой пробы.

Материалы элементов пробоотборного зонда выбираются исходя из условий процесса и компонентного состава измеряемой пробы. Зонд изготавливают из коррозионностойкого материала. Как правило, рекомендуется применение нержавеющей стали, для всех элементов которые будут контактировать с пробой.

Не рекомендуется применение в системах отбора пробы разнородных материалов контактирующих друг с другом, это может привести к повышенной коррозии.

Отвод для установки пробоотборного зонда должен быть установлен под углом от 1° до 3° чтобы при конденсации компонентов дымового газа они стекали обратно в трубу. Отвод с фланцем необходимо теплоизолировать чтобы не допускать снижения температуры ниже точки конденсации.

Фильтры следует подогревать выше температур точек росы воды и кислоты.

Система транспортировки пробы

Линии транспортировки пробы должны быть изготовлены из коррозионно-стойких материалов, должны обеспечивать поддержание температуры выше образования кислотной точки росы и точки росы по воде. Обогрев пробы необходим для предотвращения потерь компонентов газа, растворимых в воде или кислотном конденсате. Для сокращения времени пребывания пробы газа в линии отбора пробы и сведению к минимуму вероятности физико-химических превращений пробы поток газа должен быть больше, необходимого для газоанализатора; в этом случае избыток газа сбрасывается через перепускной клапан, установленный на байпасе системы подготовки пробы.

Линии для транспортировки пробы от точки забора газа из трубы/газохода до системы подготовки пробы газоанализаторов должны удовлетворять следующим требованиям:

- исключение конденсации пробы ниже точки росы анализируемого газа. Конденсация газа может привести к смешиванию определяемых компонентов с водой и/или кислотой, и, как следствие, к недостоверному анализу. Также конденсация газов может служить причиной появления коррозии. Температура внутри импульсной линии должна быть минимум на 15°С выше температуры точки росы газа по воде и/или кислоте.

- по всей длине линия должна быть герметичной и иметь минимальное количество соединительной арматуры;

- исключение влияния погодных факторов на пробу;

- внешняя изоляция должна быть стойкой к ультрафиолетовому излучению и рассчитана на эксплуатацию при возможных максимальных отрицательных и положительных температурах в зависимости от региона установки;

- должна соблюдаться механическая защита импульсной линии от внешних воздействий;

- трубки для транспортировки пробы должны быть выполнены из коррозионно-стойких материалов (например PTFE или нержавеющая сталь);

- при больших длинах импульсной линии, необходимо осуществлять питание греющего кабеля с 2-х сторон данной линии;

- внутренний диаметр импульсной трубки должен быть не менее 4 мм (предпочтительно применение трубок с внутренним диаметром 4 - 8 мм), и обеспечивать необходимый расход пробы для газоанализатора с учетом требований по обновлению пробы;

- длина импульсной линии должна быть минимально возможной для обеспечения более быстрого отклика газоанализатора.

Система подготовки пробы

Система подготовки пробы должна обеспечивать стабильную подачу пробы газа на вход газоанализаторов и включает в себя фильтры грубой и тонкой очистки, побудители расхода, устройства охлаждения и осушения пробы. В системах без охлаждения и осушения пробы температура всех элементов подготовки пробы должна поддерживаться выше температуры точки росы.

Состав и параметры газовой пробы на входе в газоанализаторы должны соответствовать техническим требованиям, указанным в руководстве по эксплуатации.

Элементы системы подготовки пробы, напрямую контактирующие с измеряемой средой, должны исключать возможность конверсии или абсорбции измеряемых компонентов.

В качестве побудителей расхода газов могут использоваться эжекторы, мембранные и ротационные насосы. Для доставки пробы могут использоваться штатные побудители расхода, установленные непосредственно в газоанализаторах, при условии обеспечения требуемого расхода газов.

Газовая проба очищается в фильтрах грубой и тонкой очистки, от оставшихся твердых и сажистых частиц не очищенных в зонде отбора пробы.

Фильтр грубой очистки предназначается для удаления из газовой пробы твердых частиц размером более 10 мкм.

Фильтр тонкой очистки предназначается для удаления из газовой пробы твердых частиц размером более 5 мкм.

Во избежание конденсации водяных паров или при сжигании серосодержащих топлив, газовая проба должна подогреваться до температуры на 15°С выше температуры точки росы водяных паров или серной кислоты.

Для снижения вероятности физико-химических превращений пробы в линии транспортировки расход газа в линии может превышать требуемый для работы газоанализаторов. В этих случаях избыточный поток газа в системе подготовки пробы сбрасывается в окружающую среду. При этом должна быть исключена возможность присоса воздуха из окружающей среды в линию подачи пробы при возникновении нештатных режимов работы

Газоанализаторы

Газоанализаторы используемые в автоматических непрерывных системах контроля выбросов делятся на два типа:

- без извлечения пробы (неэкстрактивные);

- с извлечением пробы (экстрактивные).

Газоанализаторы без извлечения пробы являются стационарными измерительными устройствами устанавливаемые непосредственно на трубе или газоходе. Такие анализаторы, не предусматривают процедуру отбора, транспортировки, и подготовки проб за пределами трубы. Измерения осуществляются в плоскости поперечного сечения трубы или газохода, или в определенной внутренней точке трубы или газохода. Их применение обеспечивает наилучшие метрологические характеристики и полностью снимают вопрос возникновения дополнительных погрешностей, связанных с извлечением, транспортировкой, и изменениями пробы газа. Данные анализаторы обеспечивают бесперебойную работу и не подвержены факторам, оказывающих влияние на системы с отбором пробы, позволяют контролировать выбросы основных загрязняющих веществ, а также контроль кислорода и влажности дымовых газов. Недостатком подобных анализаторов является измерение одного или двух параметров, размещение оборудования на высоте, влияние повышенной вибрации и климатических факторов, сложности при обслуживании и калибровке.

Газоанализаторы c извлечением пробы являются стационарными измерительными устройствами, устанавливаемыми в непосредственной близости от трубы или газохода и связаны с ними линией транспортировки пробы. С помощью зонда, установленного на трубе или газоходе, отбирается проба и направляется через линию и систему пробоподготовки к анализатору.

Газоанализаторы с извлечением пробы делятся по принципу построения на две категории:

- измерение с охлаждением и осушкой пробы (холодный/сухой);

- измерение горячей и влажной пробы (горячий/влажный).

Основной проблемой использования подобных анализаторов является необходимость извлечения и транспортировки пробы без изменения концентраций компонентов и состава измеряемого газа. Второй проблемой являются процессы накопления в системе твердых частиц, влаги, и агрессивных кислот конденсата. Поэтому при построении системы с использованием газоанализаторов с извлечением пробы необходимо выбрать принцип построения (холодный/сухой или горячий/влажный), учитывая состав газа и список измеряемых компонентов.

Критериями выбора между холодный/сухой или горячий/влажный является присутствие воды и необходимость измерения агрессивных, и кислотообразующих веществ. Если газ влажный и требуется измерять и/или и/или , то нужно применять принцип горячий/влажный. Если газ сухой, то можно применять принцип холодный/сухой. Это связано с ограничениями принципа построения системы холодный/сухой:

- при транспортировке пробы к анализатору требуется охлаждение и отвод конденсата;

- при образовании конденсата возникают агрессивные кислоты (из - сернистая кислота, - азотистая кислота) и соли, что разрушает и забивает систему;

- в воде растворяется часть , , и и выводится в дренаж, что изменяет состав газа и приводит к недостоверным измерениям.

При построении системы на принципе горячий/влажный, проба обогревается на всем пути транспортировки и анализа. Это позволяет избежать изменении пробы и достоверно измерять все компоненты газа включая НСl, , , NO, , , CO, .

Системы контроля выбросов должны строиться на газоанализаторах использующие прямые непрерывные инструментальные измерения. Эти требования накладывают ограничения на использование аналитических методов с большим циклом измерений (хроматография), использование непрямых методов измерений (конверторов /NO, косвенных, и корреляционных).

Измерение объемного содержания воды во влажном газе производится прямыми методами - лазерной или дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии без извлечения пробы, или фотометрическим с извлечением пробы. Применение анализаторов относительной влажности с последующими пересчетами не допустимо.

Анализаторы пыли

Для непрерывного контроля содержания взвешенных частиц (пыли) в газовых потоках контроля применяются оптические приборы, основанные на светопоглощении или светопропускании лазерного излучения. Устройства монтируются непосредственно на источник выбросов без отбора пробы.

Применение трибоэлектрического метода измерения для контроля массовых выбросов пыли возможно, но необходимо учитывать помехи при оседании частиц пыли размером более 10 мкм, и влияние на точность измерения влажности измеряемого газа.

Средство измерения объемного расхода

Средства измерения объемного расхода должны измерять объемный расход газа в непрерывном режиме и обеспечивать измерение скорости газового потока в среднем диапазоне скоростей, в одной плоскости, для получения представительных значений скорости газа по всему диаметру трубы или сечению газохода. Этому требованию соответствуют ультразвуковые измерители скорости/объемного расхода.

Измерение расхода ультразвуковыми расходомерами позволяет обеспечить контроль скорости потока уходящих дымовых газов по всему сечению газохода и применяется на источниках выбросов, сечением от 2 до 14 м. Применение ультразвуковых расходомеров обеспечивает наилучшие параметры точности из всех применяемых методов контроля.

Применение метода перепада давления возможно при контроле расхода в относительно чистых потоках с низким содержанием взвешенных частиц (пыли), а также на газоходах малых диаметров до 2 м. Этот метод широко распространен при осуществлении периодического контроля. Применение корреляционного метода возможно только на газоходах малых диаметров до 2 м. Прибор устанавливается и измеряет скорости в пристеночном пространстве. Такой метод не позволяет измерять среднюю скорость потока во всем сечении и не учитывает неоднородности направлений и скоростей потока. Имеет самую большую погрешность.

Датчики температуры и давления

Температуру и давление следует измерять в тех же местах трубы (газохода) где измеряют скорость, влажность, пыль, и отбирают пробы для газоанализаторов. Основными требованиями к выбору средства измерения является диапазон температур и давлений, а также состав газовой среды.

Датчики температуры должны удовлетворять следующим требованиям:

- датчик должен устанавливаться через свой отдельный штуцер в непосредственной близости от точки измерения и/или точки отбора пробы;

- диапазон измерения датчиков должен быть выше ожидаемых минимальных и максимальных значений температуры газа;

- длина чувствительного элемента датчика должна быть выбрана с учетом толщины стенки дымохода/трубы, и должна быть погружена в измеряемую среду от стенки на длину не менее 0,2*L (где L - расстояние между противоположными стенками дымохода/трубы;

- при обслуживании и установке датчика, необходимо соблюдать все требования инструкции по эксплуатации и монтажу на данные датчик;

- при несоответствии минимальной температуры окружающей среды заявленной нижней температуре эксплуатации датчика, необходимо применение термозащитных кожухов или чехлов с обогревом (при необходимости).

Датчики давления должны удовлетворять следующим требованиям:

- необходимо применять датчики абсолютного давлении;

- датчик должен устанавливаться через свой отдельный штуцер в непосредственной близости от точки измерения и/или точки отбора проб;

- диапазон измерения датчиков должен быть выше ожидаемых минимальных и максимальных значений давления газа;

- при обслуживании и установке датчика, необходимо соблюдать все требования инструкции по эксплуатации и монтажу на данные датчик;

- при несоответствии минимальной температуры окружающей среды заявленной нижней температуре эксплуатации датчика, необходимо применение термозащитных кожухов или чехлов с обогревом (при необходимости).

Система сбора, обработки, архивирования, передачи данных.

Система сбора, обработки, архивирования, передачи данных должна включать в себя: контроллер с блоками ввода-вывода и программное обеспечение.

Система должна выполнять следующие функции:

- автоматизации работы системы экологического мониторинга;

- сбор информации от измерительных приборов;

- обработка полученной информации;

- визуализация данных;

- формирование базы данных;

- формирование таблицы о превышении ПДК;

- формирование таблицы с аварийными сообщениями;

- визуализация информации по экологической обстановке контролируемого объекта;

- формирование аналитической информации по экологической обстановке за различные интервалы времени (сутки, месяц, квартал, год);

- хранение и архивация данных

- передача данных.

Вспомогательное оборудование, обеспечивающее энергетическое и климатическое функционирование системы

К вспомогательному оборудованию, обеспечивающее энергетическое и климатическое функционирование системы, относятся:

1) Шкаф для установки газоанализаторов экстрактивного типа, системы подготовки пробы, системы сбора, обработки, архивирования, передачи данных и т.п.

Шкаф должен удовлетворять следующим требованиям:

- шкаф должен обеспечивать необходимые климатические условия для стабильной работы оборудования и комфортные условия для работы обслуживающего персонала;

- шкаф должен быть оборудован системой вентиляции, обогрева, освещения, кондиционирования воздуха, оповещения о пожаре (при необходимости) и оповещение о загазованности (при необходимости);

- шкаф должен позволять проводить обслуживание системы в зимнее время года;

- шкаф должен иметь замок для защиты от несанкционированного доступа;

- шкаф, позволяющий обслуживать систему с закрытой изнутри дверью, должен быть оборудован внутренними ручками двери типа "антипаника";

- в качестве обогрева шкафа необходимо применять электрические обогреватели со встроенными терморегуляторами.

2) Шкаф для установки баллонов с поверочными газовыми смесями.

Шкаф для баллонов должен удовлетворять следующим требованиям:

- шкаф должен быть оборудован вентиляционными решетками;

- шкаф должен иметь замок для защиты от несанкционированного доступа;

- габариты шкафа подбираются в зависимости от количества баллонов.

3) Шкаф с оборудованием с функцией автоматического ввода резерва (АВР).

Оборудование шкафа АВР должно выполнять следующие функции:

- переключение нагрузки на резервный источник питания при падении напряжения/отключения на рабочем вводе;

- возврат на рабочий ввод при восстановлении на нем напряжения;

- защита от перегрузок и коротких замыканий;

- подача сигнала о включенном/выключенном состоянии рабочего/резервного ввода;

4) Источник бесперебойного питания (ИБП).

ИБП должен выполнять следующие функции:

- поддержание требуемого уровня напряжения на основном оборудовании при переключениях с рабочего ввода на резервный;

- резервирование питания основного оборудования при отсутствии напряжения на рабочем и резервном вводе;

- сигнализация включенного состояния ИБП;

- контроль уровня заряда батарейных блоков ИБП.

3.4.3.4.3 Алгоритм выбора методов и средств измерений, обеспечивающих соблюдение метрологических требований к измерениям на основе АИС непрерывного контроля выбросов

Для выбора методов и средств измерений, типа газоанализаторов, принципа подготовки пробы, при построении автоматической информационно измерительной системы контроля выбросов необходимо оценить следующие факторы:

- характеристики объекта (тип производства, тип источника, тип технологического процесса, тип топлива, место установки);

- состав и характеристика измеряемой среды (компонентный состав газа, пыль, вода, температура, давление, скорость/расход);

- перечень параметров измерении (наименования контролируемых веществ).

Данная информацию должна содержаться в Опросном листе и Техническом задании на систему контроля выбросов. Типовой опросный лист и типовое техническое задание приведены в Приложении К.

Выбор элементов АИС, методов измерений, типов средств измерений, способа отбора пробы определяются по следующему алгоритму:

- необходимо обеспечить измерение влажности при объемном содержании воды в измеряемой среде более 0,5%;

- необходимо обеспечить контроль запыленности при содержании взвешенных частиц (пыли) более 5 ;

- необходимо использовать газоанализаторы с измерением горячей и влажной пробы (горячий/влажный) при объемном содержании воды в измеряемой среде более 5%, и необходимости измерения агрессивных, и кислотообразующих веществ (, , , HF);

- возможно использовать газоанализаторы с измерением охлажденной и осушенной пробы (холодный/сухой) при объемном содержании воды в измеряемой среде менее 5%;

- необходимо использовать ультразвуковые измерители скорости/объемного расхода на газоходах с диаметром (сечением) от 3 метров;

- возможно использовать другие типы измерителей скорости/объемного расхода на газоходах с диаметром (сечением) до 3 метров.

3.4.3.4.4 Требования к метрологическим характеристикам АИС

Ниже представлены основные показатели и метрологические характеристики АИС, состоящих из устройства отбора, транспортировки и подготовки пробы (ОТП), газоанализаторов, информационно-вычислительного комплекса (ИВК) для передачи информации в систему.

1. Для АИС устанавливают следующие метрологические характеристики:

- диапазон измерений;

- номинальную цену единицы наименьшего разряда;

- основную погрешность газоанализаторов;

- вариацию показаний;

- дополнительные погрешности газоанализаторов, вызванные изменением внешних воздействующих факторов в пределах рабочих условий эксплуатации относительно нормальных условий;

- дополнительные погрешности газоанализаторов от наличия неизмеряемых компонентов;

- дополнительную погрешность газоанализаторов при отборе, транспортировке и подготовки пробы;

- интервал времени работы газоанализаторов без корректировки показаний;

- погрешность АИС в условиях эксплуатации;

- погрешность информационно-вычислительного комплекса.

Дополнительно в этот перечень могут быть включены следующие метрологические характеристики газоанализаторов:

- случайная составляющая погрешности;

- изменение показаний за регламентированный интервал времени.

Дополнительные погрешности и вариацию показаний анализаторов разрешается не нормировать, если их значения составляют менее 0,2 в долях пределов допускаемой основной погрешности

Основную погрешность нормируют для нормальных условий для диапазона температуры окружающего воздуха, который составляет от 15,0°С до 25,0°С.

2. Если диапазон показаний анализаторов не совпадает с диапазоном измерений, то следует кроме метрологических характеристик, указанных в п. 1, нормировать диапазон показаний.

3. Метрологические характеристики АИС нормируют следующим образом:

1) пределы измерений - для диапазона измерений;

2) номинальную цену единицы наименьшего разряда;

3) пределы допускаемой основной погрешности - для основной погрешности в нормальных условиях;

4) пределы допускаемой дополнительной погрешности газоанализаторов - для дополнительных погрешностей, вызванных изменением внешних воздействующих факторов в пределах рабочих условий эксплуатации относительно нормальных условий;

5) пределы допускаемой дополнительной погрешности газоанализаторов - для дополнительных погрешностей от наличия неизмеряемых компонентов;

6) пределы допускаемой дополнительной погрешности газоанализаторов - для дополнительных погрешностей при отборе, транспортировке и подготовки пробы;

7) интервал времени работы без корректировки показаний газоанализаторов - для интервала времени работы без корректировки показаний, в течение которого основная погрешность/погрешность в рабочих условиях эксплуатации газоанализаторов не превышает допускаемых пределов;

8) пределы допускаемой погрешности информационно-вычислительного комплекса в условиях эксплуатации;

9) пределы допускаемой суммарной погрешности - для суммарной погрешности АИС в рабочих условиях эксплуатации.

4. Значения нормируемых метрологических характеристик АИС зависят от измерительных задач, решаемых АИС на конкретном предприятии. Предельно-допустимая суммарная погрешность измерения АИС в условиях эксплуатации не должна превышать указанного значения в п. 1.2 таблицы 1, в зависимости от диапазонов измерения определяемых компонентов в реальной среде промышленных выбросов.

Оценка суммарной погрешности АИС в рабочих условиях эксплуатации может проводится:

- расчетным методом, с учетом всех составляющих определяемых суммарное значение этой погрешности АИС в рабочих условиях;

- экспериментальным методом, путем сравнения результатов измерения АИС состава реальной среды промышленных выбросов (или искусственной газовой среды, имитирующей реальную среду) и использованием соответствующей референтной методики измерения (РМИ) в рабочих условиях или соответствующих эталонных аналитических установок (ЭАУ). При этом РМИ и ЭАУ должны иметь минимум 2-х кратный запас по точности.

При расчете предела суммарной относительной (абсолютной) погрешности АИС для рабочих условий эксплуатации ее определяют по формуле (2) ГОСТ Р 54 794-2011 г.

Обобщенные требования к метрологическим характеристикам АИС для непрерывного контроля наиболее значимых загрязнителей стационарных источников выбросов производств I категории, приведены в таблицах 3.14 и 3.15.

Номенклатура контролируемых веществ, соответствует, в основном, перечню веществ-маркеров, характерных для различных отраслей и указанных в справочниках НДТ, а метрологические характеристики АИС удовлетворяют обязательным метрологическим требованиям к измерениям, осуществляемым при контроле атмосферы и выбросов, в соответствии с Приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 7 декабря 2012 г. N 425.

Таблица 3.14 - Требования к метрологическим характеристикам АИС по составу газа и содержания взвешенных частиц

Определяемый компонент	Диапазон измерений ()	Пределы допускаемой основной погрешности
СО	0 - 75 75 - 1000	5  (абс.) 5% (отн.)
NO	0 - 50 50 - 1000	5% (отн.) 10% (отн.)
	80 - 200 100 - 1000	5% (отн.) 10% (отн.)
	0 - 100 100 - 1000	10% (отн.) 10% (отн.)
	0 - 10 10 - 2000	2,5  (абс.) 15% (отн.)
	0 - 10 10 - 2000	8% (отн.) 12% (отн.)
HCI	0 - 10 10 - 2000	1  (абс.) 15% (отн.)
HF	0 - 1 1 - 200	0,1  (абс.) 10% (отн.)
COS	0 - 300 300 - 1000	15% (отн.) 10% (отн.)
	0 - 200 200 - 2000	15% (отн.) 10% (отн.)
Взвешенные частицы (пыль)	20 - 100 000	20% (отн.)

Таблица 3.15 - Требования к метрологическим характеристикам АИС влияния различных факторов

N пп	Метрологическая характеристика		Значение метрологической характеристики
1.	Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением внешних воздействующих факторов в пределах рабочих условий эксплуатации относительно нормальных условий, не более	Температура окружающего воздуха (на каждые 10°С)	0,5 в долях предела допускаемой основной погрешности
		Относительная влажность окружающего воздуха	0,2 в долях предела допускаемой основной погрешности
		Атмосферное давление	0,2 в долях предела допускаемой основной погрешности
2.	Пределы допускаемой дополнительной погрешности от наличия неизмеряемых компонентов, не более		0,5 в долях предела допускаемой основной погрешности
3.	Пределы допускаемого изменения показаний за регламентированный интервал времени, не более	24 ч	0,5 в долях предела допускаемой основной погрешности
4.	Пределы допускаемой относительной погрешности пробоотборного устройства в целом (устройство отбора, транспортная линия, подготовка пробы)		5%
5.	Пределы допускаемой относительной погрешности ИВК в условиях эксплуатации		0,2 в долях предела допускаемой основной погрешности

Расчет суммарной погрешности АИС по количественным показателям, указанным в таблицах 3.14 и 3.15 не превышает 15%.

Основным нормируемым параметром для выбросов является г/с (тонн/год), получаемые как произведение измеренной концентрации (при н.у.) на объем отходящих газов (при н.у.).

Для определения массового (валового) выброса загрязняющих веществ (, г/с) в месте отбора пробы должен быть рассчитан объемный расход сухих отходящих газов. Для этой цели дополнительно измеряют скорость, влажность, температуру и давление потока отходящих газов, а также площадь измерительного сечения газохода. Требования к метрологическим характеристикам технологических параметров и параметров окружающей среды приведены в таблице 3.16.

Таблица 3.16 - Требования к метрологическим характеристикам технологических параметров и параметров окружающей среды

N пп	Определяемый параметр	Диапазон измерений	Пределы допускаемой основной погрешности
1	Температура, °С	от минус 50 до 1300°С	(0,5... 10)% (отн.) (0,3...5)°С (абс.)
	атмосферный воздух	от минус 50 до 60°С	0,5% (отн.)
	Выбросы	от минус 50 до 1300°С	(0,5... 10)% (отн.) (0,3...5)°С (абс.)
2	Скорость воздушных потоков технических устройств, м/с	от 0,1 до 25 м/с	(0,1...3) м/с (абс.)
3	Скорость газопылевых потоков, м/с	от 1 до 100 м/с	(4...25)% (отн.)
4	Влажность атмосферного воздуха, %	от 10% до 98%	(2...10)% (абс.)
5	Давление, кПа
	атмосферный воздух	от 600 до 1100 гПа	0,3 гПа
	Выбросы	от 40 до 110 кПа	(0,1...3) кПа при температуре от 0°С до 60°С; 1 кПа при температуре от - 20°С до 0°С

На основании этих данных для каждой конкретной системы АИС, в случае необходимости можно рассчитать погрешность определения массового выброса.

3.4.3.5 Требования к системе контроля получаемых результатов при контроле загрязнения атмосферы и при контроле загрязнения промышленных выбросов

Контроль погрешности газоаналитических приборов обеспечивается за счет функционирования Государственного первичного эталона единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах ГЭТ 154-2011, Государственного первичного эталона единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации органических компонентов в жидких и твердых веществах и материалах на основе жидкостной и газовой хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением и гравиметрии ГЭТ 208-2014 и Государственного первичного специального эталона единицы массовой концентрации частиц в аэродисперсных средах ГЭТ 164-2013.

Передача единиц молярной доли и массовой концентрации с помощью вторичных эталонов, эталонов единиц величин, стандартных образцов газоаналитическим средствам измерений происходит при проведении:

- испытаний в целях утверждения типа средств измерений;

- первичных/периодических поверках;

- калибровок (в случае необходимости)

в соответствии со следующими нормативными документами:

- ГОСТ 8.578-2014 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах,

- ГОСТ Р 8.735.2-2013 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания органических компонентов в жидких и твердых веществах и материалах. Передача единиц от государственного первичного эталона на основе жидкостной и газовой хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением и гравиметрии"

- ГОСТ 8.606-2012 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов".

Метрологические характеристики вторичных эталонов, эталонов единиц величин, стандартных образцов служащих для передачи единиц молярной доли и массовой концентрации газовых компонентов, органических веществ и взвешенных частиц средствам измерений приведены в Приложении Ж.

В настоящее время выпускаются стандартные образцы состава газов и газовых смесей в баллонах под давлением утвержденного типа, состав которых охватывает основные вредные вещества, контролируемые в атмосферном воздухе и в выбросах промышленных предприятий.

Стандартные образцы состава газов и газовых смесей в баллонах под давлением утвержденного типа выпускаются предприятиями Российской Федерации, оснащенными аналитическими эталонными установками, входящими в состав вторичных и рабочих эталонов 1-го разряда (см. Приложение З). Общее количество выпуска таких баллонов со стандартными образцами состава газов и газовых смесей составляет порядка двадцати тысяч баллонов в год.

Кроме стандартных образцов состава газа и газовых смесей в баллонах под давлением для получения заданной концентрации в различных точках диапазона измерений используются генераторы газовых смесей разбавительного типа. Для получения газовых смесей с компонентами, плохо хранящихся в баллонах под давлением, используют генераторы газовых смесей термодиффузионного типа в комплекте с источником микропотока. В некоторых случаях вместо генераторов газовых смесей термодиффузионного типа с источниками микропотока используют парофазные источники газовых смесей (ПИГС).

Метрологические характеристики генераторов (разбавительного типа и термодиффузионных), а также источников микропотоков и ПГС приведены в Приложении 3.

Кроме того, в Приложении 3 приведены средства поверки по каналам температуры, давления, скорости потока и влажности.

3.4.3.6 Методы испытаний, поверки и калибровки АИС контроля выбросов

Комплекс действующих нормативно-правовых документов, определяющих требования к испытаниям, поверке и калибровке средств измерения приведен в Приложении И.

Все применяемые средства (эталоны единиц, стандартные образцы, референтные методики) для контроля метрологических характеристик АИС должны:

- соответствовать требованиям, установленным в поверочных схемах (представленных в соответствующих ГОСТ и приказах Росстандарта), методиках поверки;

- иметь действующие свидетельства о поверке (калибровки);

- должны обладать не менее, чем двукратным запасом по точности к контролируемым метрологическим характеристикам.

Принципы испытания АИС

Главной особенностью методов и средств испытаний, калибровки и поверки АИС контроля вредных веществ промышленных выбросов является необходимость обеспечения контроля погрешности АИС на соответствие суммарной погрешности АИС, учитывающей влияние:

- всех параметров реальной анализируемой среды,

- параметров окружающей среды,

- параметров системы пробоотбора, транспортировки и подготовки пробы.

В настоящее время испытания АИС проводятся в условиях стационарной лаборатории, аккредитованной в области обеспечения единства измерений (АЛ) с использованием:

- сухих газовых смесей, имеющих статус СО утвержденного типа;

- тестовых порошков для создания пылесодержащих воздушных сред и сравнения результатов измерения АИС и соответствующим рабочим эталоном по ГОСТ 8.606-2012 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов".

При этом, система пробоотбора АИС экспериментальными испытаниями вообще не охватывается.

Таким образом, для повышения достоверности результатов испытаний АИС обходимо:

- проводить испытания на реальных газовых смесях, либо на газовых смесях достаточно полно их имитирующих;

- испытания АИС с пробоотборными системами проводить в целом, т.е. в комплексе - пробоотборная система плюс газоаналитическая система.

Испытания, удовлетворяющие этим требованиям, возможно проводить непосредственно на источнике выбросов на который планируется установка АИС.

В этом случае необходимо:

- иметь возможность технологически менять параметры газовой среды (температура, влажность, состав) во всем интервале значений;

- иметь соответствующую высокоточную референтную методику и аккредитованную лабораторию, в области аккредитации которой предусмотрены экспедиционные работы в области единства измерений.

Для проведения испытаний в условиях стационарной АЛ, необходимо иметь соответствующее оснащение:

- специализированный испытательный стенд, в котором должны создаваться реальные газовые среды с возможностью изменения параметров газовой среды (температура, влажность, состав);

- соответствующие рабочие эталоны (ГОСТ 8.578-2014 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах".

- для АИС без пробоотборной системы дополнительно специализированную кювету.

Принципы поверки АИС

1 Поверка АИС с пробоотборной системой может проводиться непосредственно на объекте с помощью сухих многокомпонентных газовых смесей (СО утвержденного типа).

При этом, газовая смесь должна запускаться на вход соответствующего зонда.

2 Поверка АИС без пробоотборной системы должна проводиться путем демонтажа газоаналитических блоков в стационарных условиях АЛ с применением специализированной кюветы по сухим многокомпонентным газовым смесям (СО утвержденного типа).

3 Поверка анализаторов частиц АИС должна проводиться в стационарных условиях АЛ. Кроме того, т.к. анализаторы частиц АИС подвергаются обязательной калибровке на реальной среде по рельным# частицам (при установке АИС и при изменении технологических режимов) необходимо обеспечить:

- проведение АЛ калибровки анализаторов частиц по референтной методике;

- оформление свидетельства о калибровке, как обязательного приложения к свидетельству о поверки, с указанием значения нового калибровочного коэффициента.

Калибровку должна проводить аккредитованная лаборатория в области единства измерений.

Поверка АИС (по каналам температуры, давления, скорости и влажности)

Поверка осуществляется комплектным или поэлементным методами.

Комплектная поверка проводится без демонтажа первичных измерительных преобразователей и информационного программно-аппаратного комплекса сбора, обработки и хранения данных, входящих в состав системы, при выполнении следующих условий:

- свободный доступ к измерительному каналу, непосредственно на месте установки;

- выполнение требований, приведенных в разделе "Условия поверки" методики поверки;

- наличие средств поверки, указанных в методики поверки. При невозможности выполнения этих условий, проводится по-элементная поверка после демонтажа блоков в лабораторных условиях.

3.4.3.7 Анализ существующей нормативной базы по техническим и метрологическим требованиям

В настоящее время существует ограниченная (и устаревшая) отечественная база ГОСТов по применению газоанализаторов для контроля загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и выбросах. В последние 20 лет разработан ряд отечественных стандартов, в том числе на базе соответствующих ИСО (см. Приложение Л).

Анализ действующей на сегодня номенклатуры отечественных стандартов показывает, что они не охватывают весь комплекс технических и метрологических требований к автоматическим средствам измерений и учета объема и массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, концентрации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также технических средств передачи информации об объеме и массе таких выбросов, о концентрации вредных (загрязняющих) веществ в таких выбросах.

Так, в частности, отсутствуют стандарты, содержащие требования:

- к местам установки измерительных систем на газоходах;

- к измерению параметров газовых потоков (температура, давление, влажность, плотность газа, скорость потока);

- к устройствам пробоотбора, пробоподготовки, и линиям транспортировки проб (непосредственный отбор или отбор с разбавлением);

- к автоматическому мониторингу массовой концентрации частиц;

- к расчету массового выброса загрязняющих веществ отходящих газах;

- к методам и средствам поверки.

Кроме того, отсутствуют стандарты, в которых учитываются специфические особенности различных производств и контролируемых веществ таких как, например, ртуть.

Для метрологического обеспечения автоматических систем контроля требуется разработка новых типов стандартных образцов более высокой точности и новых средств поверки для средств измерений на такие специфические вещества как ртуть и взвешенные частицы. Кроме того, учитывая трудность проведения поверки без демонтажа автоматических систем контроля в некоторых случаях поверку целесообразно проводить с помощью параллельного измерения применением высокоточных арбитражных методик измерений.

Требуется разработка пакета новых стандартов, учитывающих соответствие стандартам ИСО ТК 146. Состав такого пакета должен включать следующие нормативно-технические документы:

1 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Общие технические и метрологические требования к автоматическим информационно-измерительным системам непрерывного действия для контроля вредных веществ в выбросах промышленных предприятий";

2 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Общие технические и метрологические требования к измерению параметров газовых потоков (температура, давление, влажность, скорость потока газа);

3 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Общие технические и метрологические требования к средствам пробоотбора, транспортировки и подготовки проб для измерения содержания газовых компонентов и частиц АИС контроля вредных веществ в промышленных выбросах;

4 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Технические условия. Автоматические средства измерения на диоксиды серы, оксиды азота, оксида углерода, аммиак, хлористый водород, фториды";

5 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Технические условия. Автоматические средства измерения взвешенных веществ";

6 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Технические условия. Автоматические средства определения содержания элементной и окисленной ртути в выбросах промышленных предприятий";

7 ГОСТ Р "Выбросы стационарных источников. Определение массового (объемного) выброса загрязняющих веществ в отходящих газах";

8 ГОСТ Р "ГСИ. Метрологическое обеспечение автоматизированных информационных систем непрерывного действия для контроля вредных промышленных выбросов. Основные положения";

9 ГОСТ Р "ГСИ. Автоматизированные информационные системы непрерывного действия для контроля вредных промышленных выбросов. Методы и средства поверки";

10 ГОСТ Р "ГСИ. Автоматизированные информационные системы непрерывного действия для контроля вредных промышленных выбросов. Методы и средства испытаний";

11 ГОСТ Р "ГСИ. Автоматизированные информационные системы непрерывного действия для контроля вредных промышленных выбросов. Общие технические и метрологические требования"