Техносфера - это область биосферы, которая окружает человека в форме синтеза природы и технологий. Он создается в результате энергичной трансформационной деятельности человека.

При создании техносферы человек стремится улучшить комфорт своей среды обитания и обеспечить свою защиту от внешних воздействий. Однако в этом случае условия техносферы наряду с положительным влиянием оказывают негативное воздействие на человека и окружающую окружающую среду.

В настоящее время из-за увеличения антропогенных нагрузок на техносферу одной из самых насущных проблем является мониторинг части техносферы, в которой люди наиболее подвержены воздействию.

В статье рассматривается метрологическая поддержка измерения физических факторов с вредными воздействиями на человека.

Для постоянного мониторинга и анализа фактического состояния техносферы необходимо иметь высокоточные и высокочувствительные технические диагностические и измерительные инструменты.

Практика показывает, что различные методы и инструменты измерения используются для оценки степени загрязнения техносферы из-за различных вредных факторов. Высокие результаты в определении загрязнения техносферы достижимы только благодаря наличию измерительных приборов с высокими метрологическими характеристиками.

Известно, что метрология является наукой измерений, методов и средств обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности.

В зависимости от цели выделяются три раздела метрологии: теоретические, правовые и прикладные.

В документе основное внимание уделено вопросам практической метрологии (практическое применение теоретических метрологических разработок и положений законодательной метрологии), поскольку инструменты, обеспечивающие диагностику и контроль техносферы, основаны на общих принципах практической метрологии.

При выборе инструмента, в зависимости от задачи, важным моментом является метод измерения, который является основой процесса измерения. Метод измерения обычно делится на прямые и косвенные измерения. Результаты прямого измерения находятся непосредственно из экспериментальных данных, а результат косвенных измерений определяется из известной функциональной зависимости измеренной величины от неизвестной физической величины с учетом экспериментальных данных, оцененных прямым измерением.

В любом измерительном устройстве обычно имеется первичный преобразователь, построенный на определенном принципе измерения. Первичный преобразователь, основанный на методе смежности с контролируемой средой, может быть контактным и бесконтактным. В последние годы наиболее распространенными являются измерительные приборы с чувствительными элементами, которые не контактируют (отдаленные) с объектом измерения.

Точность, которая определяет близость результата измерения к истинному (эффективному) значению измеряемой физической величины, является одной из важных метрологических характеристик любого счетчика. Другими словами, точность - это качество измерения. Ошибка измерения, которая делится на абсолютную, относительную и уменьшенную, является обратной точности.

В измерительной технике определение предельного значения дополнительной ошибки сводится к трансформации основной инструментальной ошибки о и значения изменяющегося фактора (температуры, влажности и давления окружающей среды), влияющих на результат измерения.

Анализ воздуха в атмосфере во время выбросов осуществляется с использованием автоматических газоанализаторов, которые позволяют непрерывно контролировать концентрацию вредных веществ в промышленных выбросах. Если показания газоанализатора не превышают предельно допустимых концентраций, выбросы обычно признаются максимально допустимыми, а предприятие объявляется экологически безопасным и получает надбавку к выбросам.

В настоящее время существует Список газоанализаторов для контроля промышленных выбросов, которые утверждены для использования в 2017 году; они представляют собой анализаторы, предназначенные для измерения концентрации загрязнителей воздуха в промышленных выбросах, зарегистрированные в Государственном реестре измерительных приборов, и рассматриваются в Институте исследований атмосферы. Список включает названия газоанализаторов и методы измерения концентрации загрязняющих веществ в промышленных выбросах наряду с показаниями развивающихся организаций. Также описаны диапазоны измерений, принципы работы приборов и измеренные компоненты.

К сожалению, в этом документе не указаны классы точности или ошибки измерения в части основных и дополнительных ошибок этих измерительных анализаторов, а также методы измерения. Например, описан оптический газоанализатор России (выпускаемый ОАО «КОТ», Санкт-Петербург), предназначенный для контроля концентрации взвешенных частиц в отходящем газе с диапазоном измерения 0,5-7 г / м3 без указания класса точности , диапазон температуры окружающей среды и другие метрологические характеристики (чувствительность). То же самое можно сказать и о зарубежных анализаторах - например, фотометрическом анализаторе DuPont Type 460 (Франция), предназначенном для контроля O2 и SO2 с диапазонами измерений 0-3; 0-21% и 0-0,5; 0-1,5% соответственно.

Отсутствие некоторых метрологических характеристик измерительных инструментов часто не позволяет оценить перспективы использования конкретного счетчика. Кроме того, невозможно вычислить как основные, так и дополнительные погрешности измерения без класса точности и / или температурного диапазона работы измерительного прибора. Это делает применение конкретного устройства для решения конкретной проблемы большим вопросом.

Одним из основных компонентов техносферы является водная сфера.

Промышленные сточные воды, по-видимому, являются основным загрязнителем водных объектов. В статье [8] описан анализатор загрязнения сточных вод STOK-101 (зарегистрированный в Государственном реестре), который предназначен для измерения содержания загрязняющих веществ в масляных и твердых взвешенных частицах. Принцип анализатора заключается в внедрении ультразвуковых колебаний в сточную воду и их измерении, отраженных от частиц масла и твердых взвешенных частиц. Анализатор содержит измерительный блок, блок питания и ультразвуковой датчик. Датчик содержит передающий пьезоэлемент и приемник, разделенный электрическими и акустическими экранами, что обеспечивает высокую управляющую чувствительность. В соответствии с его технической характеристикой анализатор может измерять загрязнение от 15 до 200 мг / л. Относительная погрешность ± 15%. Температура рабочей среды и окружающей среды составляет от 5 до 40 ° С.

В соответствии с вышеуказанными техническими характеристиками, можно оценить дополнительную ошибку этого анализатора из-за влияния температуры окружающей среды, влажности и давления на результат измерения. Отсутствие класса точности не позволяет полностью определить основную погрешность измерения. В списке технических характеристик также нет метода измерения.

В целом, чтобы свести к минимуму ошибки в измерении физических параметров, характеризующих состояние техносферы, измерительные приборы должны быть метрологически сертифицированы и иметь возможность самоконтроля и цифровой выход для подключения современных записывающих устройств, например компьютеров.

Имеет смысл использовать радиоволны, акустические и лидарные первичные преобразователи, обеспечивающие удаленный мониторинг и анализ в качестве датчиков. В силу внедрения инновационных технологий желательно использовать интеллектуальные измерительные приборы для мониторинга состояния техносферы, которые позволяют делать правильные прогнозы и онлайн-решения.

Результаты, перечисленные выше, могут использоваться для диагностики и мониторинга состояния различных экологических систем, подверженных воздействию факторов, вредных для человека. Используя эти результаты, можно принимать решения, направленные на оптимальное управление процессами, происходящими не только в техносфере, но и в других сферах.