ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
КАФЕДРА "БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"
Определение содержания вредных примесей в воздухе экспресс-методом
Методические указания
к лабораторным и практическим занятиям
Ростов-на-Дону
2003
Составители: доц., к.х.н. Пустовая Л.Е.
Доц., к.Х.Н. Озерянская в.В.
доц., к.т.н. Михайлов А.Н.
доц., к.т.н. Петинова М.П.
доц., к.х.н. Лоскутникова И.Н.
УДК 504.054(07)
Определение содержания вредных примесей в воздухе экспресс-методом: Методические указания к лабораторным и практическим занятиям / Издательский центр ДГТУ, 2003, 7 с.
Предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения.
Печатается по решению методической комиссии гуманитарного факультета.
Научный редактор – проф., д.ф.н. Аствацатуров А.Е.
Рецензент – доц., к.б.н. Воронова Н.В.
© Издательский центр ДГТУ
2003
1 Цель работы
Познакомиться с методами анализа состояния воздушной среды.
2 Общие положения
Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов, паров, твердых и жидких аэрозолей. Нижние слои атмосферного воздуха до высоты 100 км имеют постоянный химический состав (см.Таблицу 1).
Таблица 1.
|
Компоненты атмосферного воздуха |
Содержание, об.% |
|
Азот (N2) Кислород (O2) Аргон (Ar) Диоксид углерода (CO2) Неон (Ne) Гелий (He) Метан (CH4) Криптон (Kr) Водород (H2) Монооксид углерода (CO) Ксенон (Xe) Озон (O3) Оксиды азота (N2O, NO, NO2) Вода (H2O) |
78,09 20,94 0,93 0,033 0,0018 0,00052 0,00015 0,0001 0,00005 0,00001 0,000008 0,000002 0,0005 от 0,2 до 2,6 |
Любое изменение химического состава атмосферного воздуха, приводящее к неблагоприятному воздействию на здоровье человека и животных и состояние растений и экосистем, называют загрязнением атмосферы.
По происхождению загрязнение атмосферы бывает природнымиантропогенным. По агрегатному состоянию загрязняющие воздушную среду вещества делятся нагазо- ипарообразные,жидкие(туманы) итвердые(пыль).
Наиболее распространенными газо- и парообразными примесями атмосферного воздуха антропогенного происхождения являются диоксид серы, оксиды углерода, оксиды азота, сероводород, сероуглерод, аммиак, хлор, хлороводород, фтор, фтороводород, озон, метан, бенз(а)пирен, фреоны (фторхлорметаны), кислоты, щелочи, метанол, этанол, формальдегид, бензол, фенол, ксилол, толуол, ацетон.
Прямое неблагоприятное влияние вредных примесей в воздушной среде состоит в их токсическом (раздражающем, удушающем, слезоточивом, нервно-паралитическом, психотропном и др.) воздействии на организмы человека и животных, а также на растительный мир. Глобальными экологическими последствиями загрязнения атмосферного воздуха являются усиление "парникового эффекта", разрушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей.
Контроль состояния воздушной среды заключается в качественном обнаружении и количественном определении вредных веществ в атмосферном воздухе или воздухе рабочих помещений и последующем сопоставлении величин фактических концентраций веществ с их предельно допустимыми значениями для атмосферного воздуха населенных мест (ПДКМ.Р., ПДКС.С.) или воздуха рабочей зоны (ПДКР.З.).
В Таблице 2приведены значения ПДКМ.Р.и ПДКР.З.для некоторых наиболее распространенных газо- и парообразных загрязнителей воздушной среды по СанПиН №3086-84 и ГОСТ-12.1.005-88.
Таблица 2.
|
Вещество |
ПДКМ.Р., мг/м3 |
ПДКР.З., мг/м3 |
|
Диоксид серы (SO2) Монооксид углерода (CO) Диоксид азота (NO2) Сероводород (H2S) Сероуглерод (C2S) Аммиак (NH3) Хлор (Cl2) Хлороводород (HCl) Фтороводород (HF) Озон (O3) Серная кислота (H2SO4) Уксусная кислота (CH3COOH) Бензин топливный* Метанол (CH3OH) Этанол (C2H5OH) Формальдегид (HCOH) Бензол (C6H6) Фенол (C6H5OH) Ксилол (C6H4(CH2)2) Толуол (C6H5CH3) Ацетон ((CH3)2CO) |
0,5 5 0,085 0,008 0,03 0,2 0,1 0,2 0,02 0,16 0,3 0,2 0,05 1 5 0,035 1,5 0,01 0,2 0,6 0,35 |
10 20 5 10 1 20 1 5 0,5 0,1 1 5 100 5 1000 0,5 5 0,3 50 50 200 |
* Бензин – смесь жидких углеводородов различного строения с общей формулой CnH2n+2, где n = 5–9.
Методы анализа содержания вредных примесей в воздухе можно разделить на две группы:
1) Лабораторные методызаключаются во взятии определенного объема (пробы) воздуха и ее последующем химическом анализе в лаборатории титриметрическим, фотометрическим, люминесцентным, полярографическим, хроматографическим, колориметрическим, нефелометрическим и другими способами. Лабораторные методы анализа дают точные результаты, пригодны практически для всех загрязняющих воздух веществ, но могут занимать продолжительное время.
2) Экспресс-методыпозволяют проводить анализ воздуха непосредственно в точке контроля за счет протекания химических реакций с образованием окрашенных соединений, выпадением осадка и т.п. Эти методы несколько менее точны по сравнению с лабораторными, пригодны не для всех веществ, но дают возможность в самые короткие сроки обнаружить наличие и определить содержание вредных примесей в воздушной среде.
Наибольшее распространение среди экспресс-методов анализа состояния воздушной среды получил линейно-фотоколориметрический метод. Он основан на быстро протекающих цветных реакциях между анализируемым веществом (газом или парами) и веществом-индикатором (реагентом), нанесенным на инертный твердый носитель (сорбент). Для определения разных веществ используют различные реагенты. В качестве сорбентов применяют силикагель и фарфоровый порошок.
Для проведения анализа воздуха линейно-фотоколориметрическим методом используют универсальный газоанализатор. Принцип работы этого прибора основан на протягивании с помощью воздухозаборного устройства определенного количества воздуха, содержащего вредное вещество (газ или пары), через так называемую индикаторную трубку.
Воздухозаборное устройство расположено в металлическом кожухе и представляет собой резиновый мешочек (сильфон) с установленной в нем пружиной, благодаря которой сильфон может растягиваться и сжиматься. Сжатие сильфона производится посредством специального металлического стержня – штока, на четырех гранях которого имеются продольные канавки с обозначением объема протягиваемого при анализе воздуха. В каждой канавке штока имеется по два углубления, соответствующих большей или меньшей степени сжатия сильфона. Фиксация штока в углублениях осуществляется стопором.
Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку длиной 90 мм и диаметром 2,5 мм, заполненную индикаторным порошком (сорбентом, пропитанным небольшим количеством высокочувствительного реагента). Порошок в трубке удерживается ватными пробками и медными пружинками-фиксаторами.
Присоединение индикаторной трубки к воздухозаборному устройству производится посредством соединительной трубки.
В ходе проведения анализа между определяемым веществом (газом или парами) и реагентом наполнителя происходит химическое взаимодействие, в результате чего цвет порошка в индикаторной трубке изменяется на большую или меньшую высоту. Высота окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке прямо пропорциональна содержанию анализируемого вещества в воздухе. Численные значения фактических концентраций загрязнителей (C, мг/м3) определяются по измерительным шкалам, которые прилагаются к прибору.