- •Лекции по дисциплине: «Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг». Лекция 1. Введение. Что означают понятия «экологический мониторинг», «экологический контроль»?
- •Глобальная система мониторинга окружающей среды
- •Государственный экологический мониторинг
- •"Белые пятна" на карте государственного экологического мониторинга
- •“Химическая сущность” экологического мониторинга
- •1. Контактные методы наблюдений
- •2. Дистанционные методы наблюдений
- •3. Биологические методы наблюдений
- •1. Классификация приборов экологического контроля.
- •2. Основные приборы 1,2,3 уровней. Устройство, назначение, принципыработы. Приборы 1-го уровня
- •Газоанализатор уг-2
- •Нитратомер эбик
- •Дозиметр «Белла»
- •Приборы 2-го уровня
- •Нефелометр нфм
- •Флуориметр эф-зма
- •Газоанализатор гиам-21
- •Приборы 3-го уровня
Нефелометр нфм
Назначение прибора
Нефелометр НФМ предназначен для определения концентрации коллоидных растворов, суспензий и эмульсий. Принцип действия прибора основан на уравнивании двух световых потоков, рассеянных раствором и рассеивателем.
Устройство прибора
На стойке с основанием установлена опорная планка, на которой закреплены фотометрическая головка и нефелометрическая приставка. В фотометрическую головку входят диафрагмы с отсчетными барабанами, диск со светофильтрами и окуляр. В нефелометрическую приставку входят лампа накаливания, камера, в которую заливают дистиллированную воду и помещают кювету с коллоидным раствором, и диск с рассеивателями. Штекеры от осветительной лампы включают в гнезда трансформатора (напряжение 6 В). Камеру тщательно промывают и заливают дистиллированной водой немного выше линзы. Кювету-пробирку заполняют коллоидным раствором, закрепляют на крышке и вставляют в камеру. Вращением диска устанавливают тот светофильтр, цвет которого близок к
окраске коллоидного раствора. Отсчетные барабаны устанавливают на «Нуль» по красной шкале, что соответствует полностью открытым диафрагмам. Для измерения рассеивающей способности раствора изменяют ширину левой диафрагмы вращением левого отсчетного барабана до уравнивания освещенности обеих половин видимого поля. Отсчет проводят по красной шкале левого барабана.
Оба световых потока попадают в глаз наблюдателя, который фиксирует зрительное поле в виде круга, разделенного пополам. Отсчет проводят в момент одинаковой освещенности всего видимого поля. Измерения проводят по красной шкале измерительного барабана, которая показывает рассеивающую способность.
Флуориметр эф-зма
Назначение прибора
Прибор ЭФ-ЗМА предназначен для количественного анализа люминесцирующих веществ.
Устройство прибора
Луч от кварцевой лампы проходит через диафрагму, при открытой заслонке падает на первичный светофильтр, проходит кварцевые линзы и попадает на пробирку с люминесцирующим раствором. Раствор, облученный УФ-светом, начинает светиться. Свет люминесценции проходит через кварцевые линзы. Далее сфокусированный пучок света проходит через вторичные светофильтры и попадает на фотоэлементы, которые, преобразуя энергию люминесценции в электрическую, подают ее на вход электрического усилителя. К анодной цепи усилителя подключен микроамперметр, показания которого (в относительных процентах) пропорциональны интенсивности люминесценции. Два фотоэлемента в схеме дают суммарный выход люминесценции.
Флуориметр ЭФ-ЗМА собран в металлическом кожухе. В верхней части прибора размещена ниша, закрывающаяся металлической крышкой. В нише имеются отверстия, куда вставляются первичный и вторичные светофильтры и кювета-пробирка с раствором. Все ручки управления, а также измерительный прибор (микроамперметр) размещены на передней панели флуориметра.
Методика работы с прибором
Прибор включают в сеть напряжением 220 В, частотой 50 Гц поворотом ручки «Вкл. шунт» и доводят ее до упора поворотом вправо. Дают прибору прогреться в течение 15 мин. В кювету помещают раствор люминофора. Крышку прибора закрывают. При нажатой кнопке устанавливают стрелку микроамперметра на «Нуль». Отпускают кнопку и снова устанавливают стрелку микроамперметра на «Нуль».
Эту операцию по настройке прибора повторяют 3 раза. Затем открывают заслонку, изменяют ширину диафрагмы и устанавливают стрелку микроамперметра в нужное положение.
При смене раствора, чтобы измерить интенсивность люминесценции, достаточно нажать ручку вниз и произвести отсчет по показанию микроамперметра.
Цифровой малогабаритный преобразователь потенциалов электродных систем «Экотест-101»
Назначение прибора
Прибор «Экотест-101» предназначен для измерения электрических потенциалов электродных систем, селективных к ионам водорода, различным одновалентным и двухвалентным катионам и анионам; для преобразования потенциалов в единицы активности рХ с отображением результата преобразования на цифровом индикаторе, а также для применения в качестве высокоомного милливольтметра.
Применяют в стационарных и передвижных аналитических лабораториях различных отраслей народного хозяйства.
Устройство прибора
В основу работы преобразователя «Экотест-101» положен принцип прямого потенциометрического измерения ЭДС электродной системы с преобразованием этой величины в единицы химической активности рХ.
Прибор представляет собой конструкцию коробчатой формы, состоящую из корпуса и крышки. На лицевой панели закреплен жидкокристаллический индикатор. Внутри корпуса установлена печатная плата с радиоэлементами. Для внутреннего источника постоянного тока в корпусе прибора имеется батарейный отсек, а для подключения электродной системы — штекерный разъем. Для работы с некомбинированными электродами уста для электродов сравнения. некомбинированный электрод подключается к разъему, а электрод сравнения — к соответствующему гнезду (для всех электродов, кроме электрода на рН). Прибор работает с ионо-селективными пленочными электродами к ионам Na+, К+, NHj, NOJ, Ca2+, Mg+, H+ и др. Электрод сравнения — хлорсеребряный.
Технические характеристики прибора:
—диапазон измерения преобразователя: в режиме измерения активности — от —1 до +19,99 единиц рХ, в режиме измерения ЭДС — от —1999 до +1999 мВ;
—предел допустимой абсолютной погрешности измерения: показателя кислотности рН и активности среды рХ — не более 0,02 единиц, ЭДС — не более 5 мВ;
-
диапазон ручной установки значения температуры — от 0 до 100 °С;
-
питание — от автономного источника питания (батарея, аккумулятор);
-
напряжение питания — от 7,65 до 9,9 В.
Цифровой ионометрический преобразователь «Экотест-110»
Назначение прибора
Прибор предназначен для определения концентрации вредных примесей методом измерения электродных потенциалов их одно- и двухвалентных ионов. При этом происходит преобразование электрического потенциала в единицы активности рХ. С помощью прибора «Экотест-110» можно измерять концентрацию элементов (Ag, Вг, Са, Cd, Cl, Cu, F, I, К, Ra, Hg, Na, Pb, S) и химических соединений (NH4, NO3, CN, C1O4, CO3, CrO4), a также показатель кислотности среды рН.
Для каждого из перечисленных веществ и показателей прибор должен быть снабжен электродом.
Применяют в аналитических лабораториях, в том числе передвижных, различных отраслей промышленности.
Полярограф универсальный ПУ-1
Назначение прибора
Прибор ПУ-1 предназначен для качественного и количественного анализа растворов, а также для электрохимических исследований, в том числе для определения примесей в металлах, сплавах, полупроводниках, химических реактивах; для контроля чистоты воздуха, воды, пищевых продуктов и медицинских препаратов; для проведения биохимических исследований, окислительно-восстановительных процессов; в химии комплексных соединений и др.
Предусмотрены следующие виды полярографии: постоянного тока (обычная и дифференциальная); переменного тока с прямоугольной формой поляризующего напряжения; переменного тока с синусоидальной формой поляризующего напряжения; импульсная дифференциальная; инверсионный режим с предварительным накоплением. Возможна непрерывная и тест-регистрация. Запись полярограмм осуществляется на двухкоординатном регистрирующем приборе.
Устройство прибора
Полярограф состоит из трех блоков: собственно полярографа (измерительного блока), полярографического датчика ДП-2 и двухкоординатного регистрирующего прибора. Управление полярографом осуществляют согласно инструкции к прибору.
Технические характеристики прибора:
-
температура окружающего воздуха — от 10 до 35 °С;
-
относительная влажность при температуре окружающего воздуха 25 °С — до 80%;
-
напряжение питания — 220 В (50 Гц);
-
поляризующее напряжение — от 0 до 4 В.
Жидкостный хроматограф
Устройство прибора
Жидкостный хроматограф состоит из четырех основных функциональных частей: источника потока подвижной фазы (насоса), устройства для ввода пробы (инжектора), разделительного блока (колонки) и блока детектирования.
В качестве подвижной фазы применяют большое число органических и неорганических растворителей, водные растворы различных солей. Подвижная фаза должна удовлетворять следующим требованиям: не изменять характеристик колонки, быть совместимой с применяемым детектором, хорошо растворять анализируемые компоненты, обладать низкой вязкостью, не содержать посторонних примесей.
Дозиметр «АНРИ-Сосна 01-02»
Назначение прибора
Дозиметр «АНРИ-Сосна 01-02» предназначен для дозиметрического контроля радиационной обстановки, а также для обнаружения радиационного загрязнения одежды, пищевых продуктов и т. д.
Прибор позволяет проводить измерения по параметрам:
-
мощность дозы излучения;
-
плотность потока |3-частиц с загрязненных радио нуклидами поверхностей.
Применяют в быту, сельском хозяйстве, при проведении мероприятий по охране труда.
Методика работы с прибором
Как обычный дозиметр прибор работает с закрытой задней крышкой; измерения проводят в мкР/ч.
1. Режим работы «МД» соответствует первому измерению, которое осуществляют включением прибора и нажатием кнопки «Пуск/Стоп». В этом случае звуковой сигнал будет соответствовать началу и концу измерения.
2. Режим работы «Т» соответствует грубому измерению по звуковым сигналам, которые подает прибор через каждые 10 импульсов.
Как р-дозиметр прибор работает с открытой задней крышкой.
Для исследования пищевых продуктов прибор работает в режиме радиометра.
-
Перед началом анализа промыть пластмассовую ванночку стиральным порошком и вытереть насухо.
-
Залить ванночку водой (желательно чистой питьевой).
-
Открыть заднюю крышку прибора (работа с Р-потоком) и положить его на ванночку.
-
Включить прибор и перевести его в режим «Т».
-
Зафиксировать время измерения с помощью секундомера или часов с секундной стрелкой (время замера t{ = 10 мин ±5 с).
-
Спустя 10 мин записать показание прибора и повторить измерение.
-
Промыть ванночку и заполнить ее измельченным анализируемым продуктом (картофель, огурцы, капуста и т. п.).
-
Повторить анализ согласно пп. 3—6.
-
После окончания анализа закрыть заднюю крышку и отключить прибор кнопкой «Вкл/Выкл».
Технические характеристики прибора:
— время замера (в зависимости от режима):
обычный режим — 30 с,
время подготовки пробы — 10 мин,
продолжительность анализа — 30 мин;
-
время непрерывной работы прибора — 6 ч;
-
погрешность измерений (в зависимости от изотопа):
излучение цезия-137 — ±30%, излучение стронция-90 — ±45%;
— градуировка шкалы:
Y-излучение — 0,010—9,999 мкР/ч, Р-излучение — 10—5000 частиц/см2 мин.
Универсальные учебные комплекты средств экологического контроля (КИ-28014; КИ-28066)
В комплект входят приборы анализа воздуха (аспиратор АМ-5) и воды (комплект индикаторных полосок «Меркоквант»).
Прибор экспресс-анализа воздуха — аспиратор АМ-5
Назначение прибора
В комплекте с индикаторными трубками аспиратор АМ-5 предназначен для экспресс-анализа воздушной среды при определении концентрации вредных газов: СО, СО2, NOX, SO2, H2S и др.
Методика работы с прибором
Аспиратор АМ-5 используют для прокачивания воздуха, а индикаторные трубки — для забора проб.
У индикаторной трубки отламывают оба конуса и вставляют ее в аспиратор.
Сжиманием мехов аспиратора осуществляют прокачку воздуха (10 раз), в течение которой индикаторная трубка в результате химической реакции изменяет окраску.
Концентрацию газа определяют совмещением шкалы окрашенного сектора на самой трубке со стандартной шкалой на коробке комплекта.
Технические характеристики аспиратора АМ-5:
— диапазон измерений, %:"СО —0-0,25, СО2 - 0-2,0, NOX — 0-5 • 10~3, SO2 — 0-10, H2S - 0-6,6 • Ю-3;
— погрешность измерений — ±25%. Приборы экспресс-анализа воды
В комплект входят пеналы с индикаторными полосками на обнаружение в воде Cl~, NOX, NH4, Fe2+, Mn2+ и бактерий, а также приборы для определения жесткости воды и содержания растворенного кислорода.
Параметры, определяемые приборами:
Mercoquant-10025 — жесткость воды (0—400 мг/л);
Aquachek-5 — общий хлор (0—14 мг/л); свободный хлор (хлорамины) (0—10 мг/л);
Aquachek — нитраты (0—225 мг/л), нитриты (0—10 мг/л);
Mercoquant-10024 — аммоний (NH4);
Mercoquant-10004 — ионы Fe2+;
Mercoquant-10005 — ионы Мп2+;
Mercoquant — рН (2—9);
Lachema — рН (0—12);
Bactochek EC — количество кишечных палочек.
Методика работы с приборами и приспособлениями
Для проведения анализа необходимо вынуть из пенала индикаторную полоску и подставить ее под струю воды. Через 1—2 мин сверить индикацию полоски со стандартной шкалой, изображенной на пенале комплекта. Полоску Bactochek EC для определения бактерий после смачивания следует поместить в стерильный пакет и хранить в термостате 18—22 ч при / = 25—30 °С.
Определение содержания растворенного кислорода в воде производят с помощью прибора-индикатора, анализирующий электрод которого опускают в стеклянный цилиндр или колбу с анализируемой пробой воды.
В комплекты Ки-28014 и Ки-28066 входят радиометр «Сосна» и нитратомер типа ЭБИК.
Фотометр «Merit» SQ 118 и аналитическая система «Спектроквант»
Назначение фотометра «Merk» SQ 118
Измерение концентрации ионов, вредных веществ в водных растворах, почве и твердых отходах.
Прибор снабжен вольфрамовой галогенной лампой, фильтрованным ротором и 12 светофильтрами; работает в диапазоне длин волн 365—820 нм. Рассчитан для работы с прямоугольными или круглыми кюветами.
Технические характеристики фотометра:
-
время прогрева — 5 мин;
-
рабочая температура — 10—35 °С (при заданной точности); 0—50 °С (при расширенной точности);
-
относительная влажность воздуха — 25—70%;
-
объем памяти — 250 методов введения параметров, 250 результатов.
Аналитическая система «Спектроквант» — программа, в банке данных которой содержится значение диэлектрической проницаемости среды D, что позволяет отказаться от подготовки стандартных растворов и построения гра-дуировочных графиков.
Порядок работы аналитической системы:
-
с помощью клавиши ввода вносят номер метода;
-
готовят эталонный и анализируемый растворы;
-
замеряют рН (кислотность) измеряемого раствора;
-
переводят фотометр в режим ожидания;
-
программируют время реакции (длительность — 5 мин);
-
после сигнала зуммера определяют содержание необходимого компонента в растворе (методом сравнения эталонной и анализируемой проб).