Povpraševanje po projektih novogradnje in širitve laboratorijev za spremljanje okolja se je v zadnjih letih izjemno povečalo. K temu trendu so prispevali preverjanje in testiranje emisij ogljika, ki jih vodijo pobude za ogljično nevtralnost, zahteve po obveznem internem spremljanju v skladu s predpisi o dovoljenjih za izpuste onesnaževal in programi za krepitev zmogljivosti za lokalne postaje za spremljanje okolja. Kljub temu je izgradnja usposobljenega laboratorija za spremljanje okolja zapleten podvig. Zajema testiranje več medijev, vključno z vodo, zrakom, hrupom in trdnimi odpadki. Različne kategorije testiranja nalagajo različne zahteve za razdelitev na območja, prezračevanje in čistočo. Neustrezno načrtovanje bo skoraj neizogibno povzročilo drage kasnejše spremembe. Ta članek opisuje šest kritičnih točk odločanja v podporo temeljitemu načrtovanju v fazi načrtovanja.
Izbira lokacije: Laboratorijev za spremljanje okolja ni mogoče samovoljno ustanoviti
Za laboratorije za spremljanje okolja veljajo posebna merila za izbiro lokacije in preprost najem običajnega pisarniškega prostora ne zadostuje. Prvič, okolica mora biti brez močnih virov onesnaževanja. Če je laboratorij v bližini prometnih cest ali virov industrijskih emisij, bodo vrednosti ozadja za vzorčenje atmosfere povišane, kar neposredno ogroža reprezentativnost in točnost rezultatov preskusa. Ocene akreditacije laboratorijev tretjih oseb so zelo pozorne na kakovost okolja v ozadju na lokaciji laboratorija.
Drugič, nosilnost tal mora izpolnjevati zahteve. Območja, v katerih so nameščeni veliki natančni instrumenti, kot je ICP‑MS, morajo imeti nazivno najmanjšo živo obremenitev 4,0 kN/m² (približno 400 kg na kvadratni meter). Dejanske vrednosti se izračunajo glede na težo opreme, razporeditev in operativne zahteve. Izračuni obremenitev so potrebni tudi za skladišča plinskih jeklenk z več vrstami jeklenk stisnjenega plina. To predstavlja običajno past za laboratorije, ki se nahajajo v najetih poslovnih zgradbah, kjer so tipične nazivne obremenitve pisarniških tal na splošno le 2,0 kN/m² (približno 200 kg na kvadratni meter).
Tretjič, izpolnjeni morajo biti pogoji za drenažo in izpušne pline. V območjih predhodne obdelave nastanejo velike količine kislih odpadnih tekočin, ki zahtevajo rezerviran prostor za postopke nevtralizacije. Zunanji izpušni kanali ne smejo biti nameščeni neposredno proti dovodom svežega zraka v zgradbo, višine izpusta pa morajo biti v skladu z lokalnimi okoljskimi specifikacijami presoje.
Območja in postavitev: fizična ločitev je obvezna za območja organske in anorganske analize
Eno načelo, o katerem se ni mogoče pogajati, za funkcionalno coniranje laboratorijev za spremljanje okolja je, da morajo biti območja za analizo organskih snovi in cone za analizo anorganskih snovi popolnoma neodvisna tako v prostorski ureditvi kot v sistemih za upravljanje zraka. Hlapi topil, kot sta n-heksan in diklorometan iz postopkov organske analize, ki zaidejo v območja anorganske analize, bodo povzročili resne motnje na osnovi ogljika med testiranjem sledi težkih kovin z ICP-MS. Meje zaznavanja elementov, vključno z arzenom in selenom, se lahko povečajo za nekajkrat ali celo desetkrat, kar povzroči neuspešno zaznavanje vzorcev z nizko koncentracijo.
Praktična izvedba vključuje ločevanje območij za organsko analizo in anorgansko analizo s trdnimi predelnimi stenami, s prehodi ali tamponskimi prostori vmes. Skupni kanali za povratni zrak so prepovedani. Sistemi dovoda in odvoda zraka za obe coni delujejo popolnoma neodvisno, da se prepreči pretok zraka.
Poleg tega je treba ločiti tudi cone predhodne obdelave in prostore z instrumenti. Kislinski hlapi, ki nastanejo med postopki prebave, vključno z dušikovo kislino, klorovodikovo kislino in fluorovodikovo kislino, so zelo jedki za optične komponente in vezja preciznih instrumentov. Območja predhodne obdelave so zaprta kot neodvisni prostori s trdnimi stenami.
Prezračevalni sistem: Različne prezračevalne zahteve za tri vrste con
Zasnova prezračevanja za laboratorije za spremljanje okolja se izvaja za vsako cono posebej. Območja predhodne obdelave predstavljajo največjo prezračevalno obremenitev. Za standardno 1,5-metrsko kuhinjsko napo s hitrostjo pretoka zraka 0,5 m/s se količina izpušnega zraka giblje od 1500 m³/h do 2000 m³/h na enoto. Običajno območje predhodne obdelave zahteva dve do tri dimne nape in splošno izmenjavo zraka v prostoru z najmanj šestimi menjavami zraka na uro. Ustrezen dovod zraka je nujen. Izpušne pline velikega volumna je treba uskladiti z enakovrednim dovodom svežega zraka; sicer bo v laboratoriju nastal čezmeren podtlak, ki bo oviral delovanje vrat in destabiliziral nadzor temperature klimatske naprave.
Prezračevanje prostorov za shranjevanje kalibracijskega plina je pogosto spregledano. Običajni kalibracijski plini za spremljanje okolja, kot so CO, SO₂, NO in NO₂, so večinoma težji od zraka in se ob uhajanju nagibajo k kopičenju blizu tal. Izpušne odprtine morajo biti nameščene na nizki višini, največ 300 mm nad nivojem tal, z najmanj 12 menjavami zraka na uro. Vnetljive pline in oksidativne pline je treba hraniti ločeno, namestiti pa je treba tudi alarmne naprave za uhajanje plina.
Mikrobiološke cone imajo neodvisen prezračevalni sistem. Za vzdrževanje pogojev pozitivnega tlaka se uporabi tristopenjska filtrirana rešitev za dovod zraka, ki uporablja filtre primarne učinkovitosti, srednje učinkovitosti in visoko učinkovitost, z 10–15 menjavami zraka na uro. Njegov sistem za obdelavo zraka mora biti popolnoma izoliran od območij kemične obdelave.
Delovne mize in omare: izbira materiala, prilagojena različnim conam
Enotna izbira materiala v celotnem laboratoriju ni priporočljiva. Območja predhodne obdelave in cone fizikalno-kemijske analize zahtevajo delovne mize z vso jekleno konstrukcijo s fizikalno-kemijskimi pulti, odpornimi na kisline in alkalije. Običajne delovne mize iz jekla in lesa bodo zaradi izpostavljenosti kislinskim hlapom podvržene hitrim deformacijam lesenih delov omare zaradi vlage in koroziji okvirja.
Območja za analizo instrumentov potrebujejo mize za instrumente, izolirane od vibracij. Natančni instrumenti, kot sta ICP‑MS in GC‑MS, so zelo občutljivi na vibracije. Mize za instrumente imajo neodvisne betonske temelje ali jeklene protivibracijske podpore in si ne delijo podpornih konstrukcij s stenami ali drugim laboratorijskim pohištvom.
Mikrobiološke cone uporabljajo pulte iz nerjavečega jekla za priročno razkuževanje z alkoholom ali paro. Ultravijolične sterilizacijske svetilke je treba namestiti na vsako delovno mesto. Prostori za shranjevanje kalibracijskega plina ne zahtevajo fiksnih delovnih miz; zadoščajo stojala za plinske jeklenke iz nerjavečega jekla z verigami proti prevrnitvi.
Obdelava odpadnih plinov in odpadnih tekočin: načrtovanja ni mogoče odložiti do pozne faze gradnje
Preložitev načrtovanja ravnanja z odpadki malo pred oceno akreditacije laboratorija bo zelo verjetno povzročila neskladnost. Za odpadne pline: kislo meglico, ki nastane med razgradnjo kisline, je treba pred izpustom obdelati z opremo za predelavo odpadnih plinov. Odpadni zrak pri ravnanju z organskimi topili mora pred izpustitvijo iti skozi adsorpcijske enote z aktivnim ogljem.
Za odpadno tekočino: odpadno tekočino, ki vsebuje kisle težke kovine, odpadno tekočino organske ekstrakcije, odpadno tekočino, ki vsebuje cianid, in druge kategorije je treba zbirati ločeno, pri čemer je vsak vsebnik jasno označen z vrsto odpadka in datumom nastanka. Talne obloge v prostorih za začasno skladiščenje odpadnih tekočin morajo biti prevlečene z epoksidno smolo zaradi preprečevanja pronicanja, okoli njih pa se namestijo zadrževalni nasipi. Voditi je treba popolne evidence o nastajanju, začasnem skladiščenju in zunanjem odstranjevanju vsake serije odpadne tekočine. Ti ukrepi so ključne postavke ocenjevanja tako med laboratorijskimi presojami tretjih oseb kot med rutinskimi pregledi okoljskih organov.
Uskladitev z akreditacijo laboratorija: sinhronizirajte načrtovanje in pripravo na certificiranje, da prihranite čas
Celotni postopki akreditacije laboratorija običajno trajajo 6–12 mesecev. Čas je mogoče prihraniti z vključitvijo akreditacijskih zahtev v fazo načrtovanja. Svetovalci za akreditacijo lahko sodelujejo pri pregledu risb, pri čemer merila za ocenjevanje prenesejo neposredno v tloris in izbiro opreme. Primeri vključujejo namenske dostopne poti, rezervirane na stopnji risanja, postavitev točk za neprekinjeno spremljanje temperature in vlažnosti med načrtovanjem električnega sistema ter tla proti pronicanju in zadrževalne nasipe za prostore za shranjevanje odpadnih tekočin, izvedene med gradnjo nizkih gradenj. Sanacijske naknadne vgradnje po zaključku gradnje bodo povzročile visoke stroške ali povzročile neskladnost med ocenjevanjem.
Praktične izkušnje iz projektov laboratorija za spremljanje okolja kažejo, da faza načrtovanja ponuja najboljšo priložnost za zmanjšanje skupnih izdatkov z razumno vnaprejšnjo naložbo. Usmerjanje kanalov prezračevalnega sistema, fizično ločevanje funkcionalnih con ter sheme obdelave odpadnih plinov in odpadnih tekočin postane težko ali nemogoče spremeniti, ko se gradnja začne. Vse take elemente je treba dokončati v fazi načrtovanja risbe.
