Технические средства измерения концентрации загрязняющих атмосферу веществ
Для контроля загрязнения атмосферного воздуха получили распространение следующие виды оборудования, выпускаемого отечественной промышленностью:
- Стационарная комплексная лаборатория «Пост–1» позволяет производить одновременный отбор 8-10 проб воздуха по заданной программе. Содержание сернистого ангидрида и окиси углерода при этом определяется автоматически с выводом данных на самописец. Вместе с отбором проб определяют направление и скорость ветра, температуру воздуха, влажность, атмосферное давление.
- Станция типа «Воздух-1», предназначенная для анализа атмосферного воздуха на диоксид серы и оксид углерода с помощью автоматических газоанализаторов, автоматического отбора проб воздуха для последующего химического анализа одновременно на четыре газовых ингредиента (регистрация информации от датчиков производится на перфоленте). Производительность станции 40 тыс. проб в год, масса 5000 кг., размещается в стационарном павильоне.
- При маршрутных наблюдениях и дополнительных обследованиях загрязнения атмосферного воздуха используются передвижные лаборатории типа «Атмосфера». Они отбирают пробы воздуха на окись углерода, сернистый ангидрид, пыль и сажу в городах и промышленных зонах. Проводят метеорологические наблюдения. Размещаются на автомобилях УАЗ или «НЫСА».
- Дымомер ДМП-205М с самописцем для контроля оптической плотности дыма при сжигании топлива в топках паровых котлов ТЭЦ и ГРЭС (масса 48,5 кг).
- Инфракрасный газоанализатор промышленных выбросов в атмосферу на базе интерференционных фильтров «Марс-1», предназначенный для определения содержания оксида азота в промышленных газовых выбросах (масса 50 кг).
- Технические средства контроля отработанных газов, выбрасываемых в атмосферу при работе автотранспорта: газоаналитическая система типа АСГА-Т массой 1350 кг; портативный газоанализатор ГАИ-1 массой 11 кг; газоанализатор ГАИ-2 массой 13 кг.
Оптический измеритель мощности выбросов диоксида в атмосферу многочисленными ТЭЦ и предприятиями химической промышленности внешне напоминает фиксатор скорости, используемый работниками госавтоинспекции. Объектив наводится на интересующий участок, и на экране сразу же появляются цифры, говорящие о степени загрязнения.
Для экспресс-определения содержания газов и паров химических веществ в атмосферном воздухе, появляющихся в процессе промышленного производства и при других видах антропогенной деятельности, применяется газоанализатор химический многокомпонентный ГХК. Газоанализатор ГХК состоит из насоса-пробоотборщика НП-3м и комплектов индикаторных трубок (ТИ1,…,ТИ27), предназначенных для определения процентного содержания в атмосфере следующих газов и паров химических веществ: аммиака, сероводорода, диоксида серы, окислов азота, хлора, хлороводорода, углекислого газа, ацетона, бензола, бензина, керосина, толуола, ксилола, уксусной кислоты, озона, брома, бутанола, изобутана, пропанола, этанола, уайт-спирита, трихлорэтинола, формальдегида, диэтилового эфира, ацетилена.
Для источников загрязнения в угольной и металлургической промышленностях, а также при некоторых других видах антропогенной деятельности замер концентрации основных вредных газов и кислорода производится следующими газоопределителями типа ГХ-М:
ГХ-МСО - 0,25 и ГХ-МСО - 5 – для определения окиси углерода;
ГХ-МСО2 - 2, ГХ-МСО2 - 15, ГХ-МСО - 50 – для определения диоксида углерода;
ГХ-МSО2 - 0,007 – для определения диоксида серы;
ГХ-МН2S - 0,0066 – для определения сероводорода;
ГХ-М(NО + NO2) - 0,005 – для определения оксидов азота;
ГХ-МO2 - 21 – для определения кислорода.
Каждый газоопределитель состоит из соответствующей индикаторной трубки (СО - 0,25; СО - 5; СО2 - 2; СО2 - 15; СО2 - 50; SO2 - 0,007; H2S- 0,0066; NО + NO2 - 0,005; O2 - 21) и аспиратора АМ - 5, служащего для просасывания исследуемой газовой смеси через трубки.
Цифры в названии индикаторных трубок показывают, какую максимальную концентрацию газов с их помощью можно определить.
В состав газоопределителей ГХ-МСО - 0,25 и ГХ-МСО - 5 входит также защитная трубка ТП, предназначенная для улавливания углеводородов (пропана и бутана) из газовой пробы при наличии их в атмосфере.
Газоопределитель химический ГХ-М (рис.1.1) представляет собой портативный химический прибор, принцип действия которого основан на изменении окраски индикаторной массы в трубке при пропускании через нее газовой смеси, содержащей определяемый газ, указываемый в названии трубки. На другие газы индикаторная масса реагировать не должна.
Рис. 1.1. Газоопределитель химический ГХ-М:
1 – аспиратор; 2 – индикаторная трубка; 3 – индикаторные трубки в футляре.
В результате химической реакции индикаторной массы и определяемого газа образуются химические вещества другого цвета. Чем больше окрашенный столбик в индикаторной трубке, при определённом количестве прокачиваний, тем больше концентрация газа. Численное значение концентрации определяется по шкале, которая нанесена на индикаторной трубке или на коробке для данных трубок.
Аспиратор 1 представляет собой сильфонный насос ручного действия, работающий на всасывание воздуха за счет раскрытия пружинами предварительно сжатого сильфона и выброса воздуха из сильфона через клапан при сжатии пружин.
Индикаторные и защитные трубки для газоопределителей ГХК и ГХ–М представляют собой стеклянные трубки, герметизированные запайкой двух оттянутых концов. Индикаторные трубки заполнены индикаторными массами, взаимодействующими с определенным газом, защитная трубка – сорбентом, поглощающим углеводороды. Наполнитель трубок плотно удерживается в них фиксирующими фильтрами – прокладками.
Метод определения оксида углерода газоопределителями основан на окислении оксида углерода йодатом калия в кислой среде с образованием продуктов реакции от зеленого до темно-коричневого цвета в зависимости от содержания оксида углерода в исследуемой среде.
Метод определения диоксида углерода газоопределителями основан на взаимодействии диоксида углерода со щелочным реагентом и изменении цвета индикатора из сине-сиреневого в белый.
Метод определения кислорода газоопределителем основан на окислении кислородом хлорида хрома в соединении хрома с переходом окраски индикаторной массы из голубого в зеленый цвет.
Метод определения суммарного содержания оксидов азота (NО + NO2) газоопределителем основан на последовательном окислении оксида азота до диоксида марганцовокислым калием в кислой среде и окислении йодида калия диоксидом азота с образованием йодкрахмального комплекса синего цвета.
Метод определения содержания диоксида серы газоопределителем основан на окислении диоксида серы йодом в присутствии крахмала с изменением цвета индикаторной массы из серо-синего в белый.
Метод определения содержания сероводорода газоопределителем основан на образовании сульфида тяжелого металла с переходом окраски индикаторной массы из белой в коричневую.
В непроветривываемых выработках и в местах, где предполагается присутствие токсичных газов, содержание которых превышает уровни ПДК (предельно допустимых концентраций), измерения осуществляют предварительно включившись в изолирующий защитный дыхательный аппарат (респиратор, самоспасатель).
При применении ГХ-МSО2; ГХ-МН2S – 0,0066; ГХ-МSО2 – 0,007; ГХ-М(NО + NO2) - 0,005 в целях безопасности делают вначале один ход аспиратора, т.е. пропускают через трубку 100 см3 газовой пробы. Если длина изменившего окраску слоя индикаторной массы в трубках достигла второго деления шкалы или превысила его, то дальнейшее измерение прекращают и немедленно выходят в безопасное место, включаются в изолирующий защитный дыхательный аппарат (респиратор, самоспасатель), так как содержание газа в этом случае выше предельно допустимого.
При выполнении измерения в проветриваемом помещении становятся против направления движения воздушной струи и держат газоопределитель в вытянутой руке во избежание влияния выдыхаемого воздуха на показания индикаторной трубки и производят прокачивание согласно указаний, представленных на коробке для индикаторных трубок.