Курсовая Эко.Мониторинг ОС

Различают переносные и стационарные измерители пыли. Если для того, чтобы измерить пыль, газоанализаторы устанавливают на стену или внутрь установки, где необходимы постоянные непрерывные функции мониторинга и контроля над концентрацией пыли, то такой вид пылемеров называется стационарными. Если концентрация пыли превысит предельно допустимые нормы, которые установлены для определенного производства,

то измеритель или газоанализатор пыли сигнализирует об этом при помощи звуковой и световой систем оповещения. Если пылемер не крепится к стене и его можно использовать в различных точках, в которых происходит выброс пыли, то такие анализаторы пыли считаются переносными. Переносные пылемеры могут использовать в шахтах, на открытой местности, при строительстве объектов (например, железных дорог, мостов, тоннелей и пр.).

Наиболее распространенные модели приборов для измерения концентраций пыли и газообразных примесей в атмосферном воздухе приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Модели приборов для измерения концентраций пыли и газообразных примесей в атмосферном воздухе

Методы определения массовой концентрации атмосферного

аэрозоля. Для контроля массовой концентрации аэрозолей применяют технические средства, работа которых основана на различных методах.

В общем случае эти методы можно разделить на две группы:

•прямые методы измерения - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно;

•косвенные методы - определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

К прямому методу относится гравиметрический метод измерения концентрации аэрозоля заключается выделении частиц из пылегазового потока с последующим осаждением их на аналитическом фильтре и осушкой.

По величине привеса на фильтре, определяемом путем взвешивания его до и после отбора анализируемой пробы, с учетом объема пробы определяется массовая концентрация аэрозоля.

Существенными преимуществами метода являются:

•возможность прямого определения массовой концентрации пыли

•отсутствие влияния ее физико-химических свойств на результат

измерения.

Однако он наиболее трудоемкий, т.к. требует измерения массы осажденных на аналитическом фильтре частиц на точных весах в лабораторных условиях.

Косвенные методы измерения, основанные на использовании полностью автоматических приборов, обеспечивающих непрерывный контроль содержания взвешенных частиц. Функционирование таких приборов основано на следующих принципах действия:

• бета-абсорбционные анализаторы - основаны на свойстве радиоактивного излучения (β-излучения) поглощаться частицами пыли.

23

Массу уловленной пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении его через слой накопленной пыли.

• осцилляционные микровесы - основаны на изменении собственной частоты колебаний пьезокристалла во время осаждения на его поверхности частиц пыли. При малых амплитудах колебаний кристалла уменьшение частоты колебаний последнего прямо пропорционально массе осевшей на нем пыли.

•оптические анализаторы (основанные на абсорбционном методе,

методе интегрального светорассеяния, методе счета частиц по интенсивности рассеянного света).

Эффективность любого из вышеперечисленных методов измерений и средств, на них основанных, характеризуется набором показателей, среди которых важнейшими считают: селективность (специфичность) и точность определения, воспроизводимость получаемых результатов, чувствительность определения и предел обнаружения вещества (элемента), а также экспрессность (производительность) выполнения анализа. Кроме того, к

методам измерений, лежащим в основе методов ЭАК, также часто предъявляются требование их применимости в широком интервале концентраций (от следовых в природной среде до высоких в источниках воздействий на нее).

Указанные выше методы измерений могут применяться как в

«контактных», так и «дистанционных» приборах, однако чаще и шире они используются именно в контактном, причем, в лабораторном варианте.

Наиболее распространена обширная группа физико-химических и физических методов анализа, из которых примерно 50% относится к оптико– спектроскопическим и примерно по 20–25% – к электрохимическим и хроматографическим методам анализа.

24

3.3. Достоинства и недостатки средств и методов определения пыли в воздухе

При анализе запыленности воздуха предпочтение отдают методам,

основанным на предварительном осаждении пыли, так как большинство из них позволяют определять массовую концентрацию взвешенных частиц. К

недостаткам этих способов следует отнести циклический характер измерения, высокую трудоемкость и низкую чувствительность анализа.

Наиболее часто применяют гравитационный, радиоизотопный и оптические методы [4 - 6].

Гравитационный метод заключается в выделении из пылегазового потока частиц пыли и определения их массы. Концентрацию пыли рассчитывают по формуле С = m/Q · τ, где m - масса пробы пыли, мг; Q -

объемный расход воздуха через пробоотборник, м3/с; τ - время отбора пробы,

с.

Гравитационный метод признан стандартным в СССР, Англии,

Франции, Бельгии и других странах. Основные преимущества этого метода -

получение массовой концентрации пыли и отсутствие влияния ее химического и дисперсного состава на результаты измерений. К недостаткам относится достаточно большая трудоемкость процесса измерения [4 - 6].

Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве радиоактивного излучения (обычно β-излучения) поглощаться частицами пыли. Массу уловленной пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении его через слой накопленной пыли [4 - 6].

Результаты измерения концентрации пыли радиоизотопным методом зависят в некоторой степени от химического и дисперсного состава, что обусловлено особенностью взаимодействия радиоактивного излучения с веществом и нелинейностью зависимости степени поглощения от толщины слоя поглотителя. Однако, как показали исследования, эта погрешность не превышает ± 15%. В то же время методика измерения концентрации пыли

25

радиоизотопным методом проще и не уступает гравитационному методу по точности и чувствительности и при создании автоматических систем контроля атмосферного воздуха вполне может заменить гравитационный метод [4 - 6].

В оптических методах используется зависимость физических свойств

(оптической плотности, степени поглощения или рассеивания световых лучей) пылевого осадка или запыленного потока газа от концентрации пыли.

Оптическая плотность пылевого осадка зависит от концентрации и толщины уловленного слоя пыли. Измерение оптической плотности по степени светопоглощения или рассеивания света называется фотометрическим методом анализа. С помощью его можно определять до 5·10-9 г вещества в пробе. Измерение степени рассеивания света взвешенными частицами,

находящимися в растворе, положено в основу нефелометрического метода анализа. Чувствительность этого метода до 4·10-9 г вещества в пробе [4 - 6].

Метод, основанный на явлении поглощения света при прохождении его через пылегазовую среду, называется абсорбционным методом. Такой метод позволяет измерять концентрацию взвешенных частиц непосредственно в атмосферном воздухе без предварительного отбора пробы. Ослабление света в полидисперсной среде обусловлено не только поглощением, но и его рассеиванием. Изменение интенсивности рассеянного света является функцией размеров частиц. Это явление положено в основу создания приборов, позволяющих определить счетную концентрацию частиц и дисперсный состав анализируемой пыли. Серийно выпускаемый отечественной промышленностью счетчик аэрозольных частиц АЗ-2М

регистрирует частицы размером более 0,3 мкм в интервале концентраций от

0 до 25 частиц/см2 [4 - 6].

Одним из перспективных способов измерения концентрации пыли является пьезоэлектрический метод. Возможны два варианта этого метода. В

основе первого лежит измерение изменений частоты колебаний

26

пьезокристалла при осаждении на его поверхности пыли. Этот метод позволяет непосредственно измерять массовую концентрацию пыли. В

основе второго - счет электрических импульсов, возникающих при соударении частиц пыли с пьезокристаллом. Этот метод может быть использован для счетной концентрации частиц пыли [4 - 6].

При измерении концентрации пыли находят применение и так называемые электрические методы: индукционный, контактно-

электрический, емкостный и др. Эти методы положены в основу создания пылемеров, измеряющих концентрации аэрозолей непосредственно в пылевоздушной среде. На достоверность результатов этих приборов,

существенное влияние оказывают влажность, природа пыли и изменение ее дисперсного состава во времени, поэтому широкого распространения для анализа атмосферного воздуха они не получили [4 - 6].

Из всех вышеперечисленных автоматических анализаторов первые два используются на практике уже в течение многих лет и доказали свою пригодность для работы в полевых условиях. Но они значительно дороже и конструктивно сложнее пылемеров, использующих оптические принципы измерения содержания пыли [4 - 6].

Контроль концентраций газо- и парообразных примесей. Анализ газового состава атмосферного воздуха производится с помощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль содержания в нем вредных примесей [4 - 6].

Для экспрессного определения токсичных веществ широкое применение нашли универсальные газоанализаторы упрощенного типа (УГ-

2, ГХ-2 и др.), основанные на линейно-колористическом методе анализа. При просасывании воздуха через индикаторные трубки, заполненные твердым веществом - поглотителем, происходит изменение окраски индикаторного порошка. Длина окрашенного слоя пропорциональна концентрации исследуемого вещества, измеряемой по шкале в мг/л. Выпускаемый серийно

27

отечественной промышленностью универсальный газовый анализатор УГ-2

позволяет определить концентрацию 16 различных газов и паров.

Погрешность измерения не превышает ± 10% от верхнего предела каждой шкалы.

Для постоянного контроля состояния воздушной среды наибольшее применение нашли автоматические приборы, непрерывно регистрирующие концентрации анализируемого компонента в течение определенного времени. Методы контроля газовых примесей можно разделить на оптические, электрохимические, термохимические, хроматографические и др. [4 - 6].

28

4. Практическая часть

Целью работы является определение наиболее перспективных методов

(и приборов) экологического мониторинга атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны.

Для определений были выбраны приборы: Весы аналитические

AV264C, аспиратор – для обеспечения гравиметрического метода, Пылемер ИКВЧ(п). Проведенные на данных приборах определения сравнили между собой и сделали соответствующие выводы (см. таблицу 4.1).

Таблица4.1

Сравнительная характеристика методов определения запыленности воздуха

Следовательно, гравиметрический метод, несмотря на неудобство

(нужно выезжать на место с неудобным и громоздким аспиратором, отбирать пробы, затем взвешивать), нужно проводить больше операций, но гравиметрический метод более точный и дешевле на 50000 рублей, по

29