Лабораторная работа №4 определение концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе

Цель работы: 1) Исследование принципа действия детектора углекислого газа.

2) Исследование концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Методические указания

Оптимальные для жизни и деятельности человека условия окружающей среды (и ее важнейшего компонента - атмосферного воздуха) находятся в определенных, относительно узких пределах. Увеличение или уменьшение границ этих пределов означает качественное изменение условий жизни человека.

Промышленное производство и другие виды хозяйственной деятельности людей сопровождаются выделением в воздух помещений и в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную среду.

Вредные вещества поступают в воздух помещений также в результате жизнедеятельности людей и животных.

В воздух поступают аэрозольные частицы (пыль, дым, туман), газы, пары, а также микроорганизмы и радиоактивные вещества. Качество воздуха ухудшается также из-за присутствия в воздухе носителей неприятных запахов.

В атмосферу Земли ежегодно поступает 150 млн. тонн различных аэрозолей; 220 млн. тонн диоксида серы; 450 млн. тонн оксида углерода; 75 млн. тонн оксидов азота. В год на каждого жителя Земли приходится в среднем 300 кг выбросов в атмосферу.

Основными источниками загрязнения внешней воздушной среды являются:

- промышленные предприятия, в первую очередь, химические, нефтехимические и металлургические заводы;

- теплогенерирующие установки (тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные);

- транспорт, в первую очередь, автомобильный.

На выбросы энергетических объектов приходится около 60%, транспорт 20-25%, промышленность 15-20%.

Поступление в воздушную среду производственных помещений и выброс в атмосферу паров, газов, аэрозолей и других вредных веществ – прямой результат несовершенства технологического и транспортного оборудования, в первую очередь, его негерметичности, а также отсутствия или недостаточной эффективности пылеулавливающих и локализующих устройств и систем.

В 1988 г. на одного человека по России приходилось более 400 кг выбрасываемых в атмосферу вредных веществ в год.

В связи со значительным увеличением автомобильного парка постоянно возрастает его роль в загрязнении атмосферного воздуха.

Легковой автомобиль выбрасывает оксида углерода СО до 3 м³/ч, грузовой - до 6 м³/ч (3-6 кг/ч).

Известно, что когда тяга в печи закрыта, а угли в ней продолжают тлеть в условиях недостаточной подачи кислорода, при их окислении и образуется углекислый газ, который начинает распространяться по помещению. Определить его присутствие не представляется возможным, так как он не имеет ни цвета, ни запаха. Основное воздействие угарного газа осуществляется на центральную нервную систему, и человек, который ему подвергается, не в состоянии оценить опасность и осознать, что с ним что-то происходит. Некоторые считают, что, так как сегодня мало кто продолжает использовать традиционные печи, вероятность попасть под воздействие угарного газа практически отсутствует. На самом деле угарный газ выделяется при многих природных процессах, а также при различных производственных и бытовых процессах.

Где наиболее часто образуется угарный газ? Прежде всего, это любые виды горения, будь то горение топлива на электростанциях, горение костра или газа в газовой плите, курение, работа автомобиля. Значительное количество углекислого газа выделяется при работе предприятий химической и металлургической промышленности. СО является исходным веществом при синтезе различных химических веществ, например, метилового спирта и ацетона.

В крупных городах основная доля выделяемого углекислого газа приходится на автомобильный транспорт. Для сведения: при сжигании 1 000 л топлива автомобилями выделяется в атмосферу до 200 кг угарного газа. К сожалению многие склонны недооценивать коварство углекислого газа, о чем свидетельствуют случаи отравления им в закрытых автомобилях и гаражах.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что отравления угарным газом легче избежать, чем избавляться от его последствий. Для этого в первую очередь необходимо соблюдать правила эксплуатации печей, а также автомобилей. Кухни, оборудованные газовыми плитами, необходимо постоянно проветривать. Однако можно ли быть стопроцентно уверенным, что концентрация углекислого газа в помещении не превышает допустимых норм, будь то производственное помещение или кухня в квартире? Такую уверенность может дать разработанный специалистами сигнализатор угарного газа ГС-СО-01. Этот прибор при своей эффективности отличается простотой в применении. Работая круглосуточно, сигнализатор газа не нуждается в обслуживании или уходе. Когда наступает время замены батарей, прибор сам сообщает об этом звуковым сигналом. Если же концентрация углекислого газа в помещении превысит допустимый уровень, сигнализатор включает громкую сирену.

Назначение газового сигнализатора

Газовый сигнализатор, выпускаемый предприятием изготовителем в двух модификациях – ГС-СО-01 и ГС-СО-01А, предназначен для непрерывного контроля уровня содержания углекислого газа в воздухе помещения. Установка его целесообразна в тех помещениях, где существует возможность отравления угарным газом людей, а также животных. Присутствие угарного газа в воздухе может служить первым признаком наличия источника возгорания. А при пожаре опасность может представлять не только сам огонь, но и выделяющийся при пожаре угарный газ. Сигнализатор оповещает о наличии в воздухе концентрации угарного газа, опасной для здоровья, что служит сигналом к началу эвакуации людей из помещения. Внешний вид сигнализатора показан на рис.4

- звуковой излучатель (сирена); 2 – светодиод; 3 - выключатель питания; 4 - входные отверстия датчика; 5 - отверстие кнопки контроля порогового устройства; 6 - отверстия для подключения коммутируемой нагрузки (ГС-СО-01А) Рис.4 Газовый сигнализатор

Сигнализатор-датчик угарного газа ГС-СО-01 имеет следующие преимущества:

• Постоянный контроль содержания угарного газа в воздухе помещения;

• Двухпороговая звуковая и световая сигнализация;

• Невысокий уровень чувствительности к другим газам;

• Срок службы датчика свыше 5 лет;

• Наличие схемы контроля порогового устройства;

• Диапазон рабочих температур от -10 до +50 °С при влажности от 10 до 90%;

• Небольшие размеры и малый вес;

Подготовка сигнализатора к работе:

Прежде всего, необходимо отвернуть все винты на задней крышке прибора. Крышку нужно открыть, а затем, соблюдая аккуратность, извлечь отсек для батарей. Батареи вставить в отсек с соблюдением полярности. После этого крышка устанавливается на место, а винты заворачиваются.

Некоторые рекомендации по установке и использованию сигнализатора

Как известно, угарный газ легче воздуха, поэтому он скапливается под потолком помещения. Исходя из этого, сигнализатор угарного газа необходимо размещать на расстоянии 5-15 см ниже потолка. Сигнализатор должен размещаться на расстоянии не далее 1- 2 м от потенциального источника угарного газа.

Выбирая место для установки сигнализатора, необходимо также принять во внимание, в каких местах газ может скапливаться после утечки. Не рекомендуется размещать сигнализаторы там, где отсутствует циркуляция воздуха, например, за шкафами. Нецелесообразна установка прибора в помещениях с повышенной или пониженной влажностью, а также над обогревательными приборами. Не разрешается закрывать входные отверстия сигнализатора, которые размещены в нижней и боковой частях корпуса. Одного сигнализатора достаточно, чтобы контролировать помещение площадью до 50 м².

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Включение прибора. Для того чтобы перевести прибор в режим работы, необходимо переместить движок выключателя в положение «I». Включенный прибор издает звуковой сигнал. Отсутствие такого сигнала может свидетельствовать о неправильной установке элементов питания или их отсутствии. Если в ходе эксплуатации прибора элементы питания разряжаются, прибор каждые десять секунд издает характерный звук. Через некоторое время, когда батареи полностью разрядятся, сигнал пропадает, а прибор прекращает работу.

2. Порядок работы сигнализатора. После включения прибора примерно через 20 секунд светодиод 2 начинает мигать каждые 10 секунд, свидетельствуя о начале работы прибора. Если уровень концентрации угарного газа достигает опасной величины, включается прерывистая сирена 1 и светодиод 2 начинает мигать. Если превышается второй пороговый уровень концентрации СО, сирена начинает издавать двухтональный звук. Если концентрация углекислого газа снижается до безопасных пределов, сирена выключается, и прибор начинает функционировать в обычном режиме.

3. Осуществление контроля порогового устройства. Сигнализатор может быть проверен на предмет функционирования в тревожном режиме. Чтобы проверить работу порогового устройства, в отверстие 5 можно вставить продолговатый предмет, диаметр которого не превышает 3 мм. С помощью этого предмета (его роль может выполнять, к примеру, стержень авторучки) необходимо нажать на кнопку, которая находится внутри прибора. Кнопку удерживать в нажатом положении в течение 20 секунд. После этого зазвучит сирена.

4. Выключение сигнализатора угарного газа. Оно производится путем перемещения движка выключателя в положение «О».

Порядок записи результатов измерений в лабораторный журнал:

1) получить образец или место для исследования;

2) включить прибор;

3) настроить прибор на измерение в заданном режиме;

4) произвести замер концентрации;

5) записать результаты в лабораторный журнал;

6) повторить измерения;

7) записать результаты в лабораторный журнал.