Методы измерения параметров состояния окружающей среды и экологических показателей транспортных объе...

План

Введение

1.                 Методы оценки загрязнения газовых потоков

2.                 Методы оценки параметрических загрязнений

3.                 Методы оценки загрязнения водной среды, почв, грунтов и растительности

Список литературы

Введение

Количественная оценка промышленно-транспортных воздейст­вий на окружающую среду необходима для:

— определения значимости отдельных факторов и выявления со­ответствующих закономерностей;

— разработки эффективных механизмов управления природо­охранной деятельностью и рациональным использованием природ­ных ресурсов в промышленности и на транспорте.

Она осуществляется в результате мониторинга промышлен­но-транспортных объектов и окружающей среды, т.е. слежения за промышленно-транспортными объектами как источниками загряз­нений и изменением состояния окружающей природной среды, а также предупреждения о создающихся критических ситуациях, вред­ных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

Особенности мониторинга объектов промышленности и транс­порта, диктующие требования к измерительным приборам, обо­рудованию, программным средствам и расчетным методикам, связаны с:

— множественностью подвижных источников загрязнения пере­менной интенсивности выбросов во времени и в пространстве;

— распределенностью источников загрязнений на значительной площади территории;

— наличием большого числа параметров, которые необходимо измерять регулярно или непрерывно с высокой степенью достовер­ности.

В связи с этим возникают особые требования к конструкции приборов, использованию специальных методов измерений и оцен­ки экологически значимых показателей транспортных средств, ма­териалов, технико-эксплуатационного состояния инженерных сооружений, параметров состояния окружающей среды. Речь идет о создании комплексной системы мониторинга на основе аэрокос­мического зондирования и наземного оперативного сопровожде­ния с использованием стационарных и передвижных постов наблюдений.

Обязательным условием успешной работы такой системы явля­ется широкое использование специальных программных средств и математических методов обработки, анализа массивов текущей ин­формации о промышленно-транспортных объектах и изменении со­стояния окружающей среды, восстановления информации о харак­теристиках транспортных потоков, уровнях загрязнения воздуха, воды, почвы, растительности на значительной площади территории (до 1000 км2), используя в качестве исходных данных результаты из­мерений этих параметров в отдельных (репрезентативных) точках пространства. Эти методы и средства необходимы для визуализации и представления результатов мониторинга в форме, удобной для принятия эффективных управляющих решений.

1.                 Методы оценки загрязнения газовых потоков

Для определения концентраций вредных примесей в атмосфер­ном воздухе вблизи автомагистралей и в отработавших газах двига­телей используются разные методы оценки, когда анализируются индивидуальные пробы газа, взятые дискретно и при непрерывных измерениях.

Основные требования к отбору проб газа и его анализу следую­щие:

—все части системы отбора должны быть инертны по отноше­нию к исследуемому компоненту;

—температура системы отбора проб должна поддерживаться на уровне, исключающем конденсацию паров или взаимодействие ком­понентов исследуемой газовой смеси друг с другом;

—объем пробы должен быть точно измеренным и достаточным для обеспечения требуемой точности измерений.

Автоматические приборы непрерывного действия используются для оперативного контроля уровня загрязнения атмосферного воз­духа вблизи интенсивных источников выбросов (объектов энергети­ки, автомагистралей, химических производств и др.). Для определе­ния токсичности автомобилей (двигателей) используют приборы анализа индивидуальных проб на определенном режиме работы дви­гателя или при испытаниях по ездовым циклам, а также приборы не­прерывного действия.

В газоаналитической аппаратуре реализуются следующие мето­ды измерений:

1.                 Непосредственное измерение показателя, характеризующего вредное вещество, без изменения химического состава пробы газа.

Используются приборы, построенные на принципах избирательной абсорбции света в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой час­тях спектра, парамагнетизма, изменения плотности, теплопроводно­сти, показателя преломления света.

 2. Вредное вещество, подлежащее измерению, переводится путем химических реакций в состояние, обладающее свойствами, доступ­ными автоматическому измерению. Используются приборы фото­метрического, гальванометрического, потенциометрического, тер­мохимического принципов действия.

В конструкциях наиболее распространенных анализаторов раз­личных газов используются разнообразные методы (табл.1).

Таблица 1. Методы анализа загрязнения воздуха

Абсорбционный метод спектрального анализа газов основан на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Специфичность спектра погло­щения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглоще­ния. Это обусловливает возможность избирательного анализа газов.

Сущность метода заключается в следующем: если поочередно (путем обтюрации) пропускать поток монохроматического инфра­красного (ИК) излучения, образованный после прохождения им ин­терференционного фильтра, через кювету с используемой газовой смесью и без нее, то на приемнике ИК-излучения будет регистриро­ваться переменный сигнал, который несет информацию о количест­ве ИК-энергии, поглощенной анализируемым газом с частотой об­тюрации и, следовательно, о концентрации анализируемого газа. Анализаторами этого типа производится в частности оценка кон­центрации СО в атмосферном воздухе.

Недисперсионные оптико-акустические (инфракрасные) газоана­лизаторы широко применяются при контроле содержания СО, про­пана СзH8, гексана С6H14 в отработавших газах бензиновых двигате­лей при работе на холостом ходу и под нагрузкой. Разработаны и комбинированные приборы для одновременного определения содержания суммарных углеводородов, СО в отработавших газах и частоты вращения коленчатого вала в двигателях автомобилей и мотоциклов.

В энергетике используются газоанализаторы, в которых для оценки концентраций газовых примесей вместо инфракрасных излу­чателей используются ультрафиолетовые.

Здесь концентрации примесей также определяются по спектру поглощения. При прохождении светового луча через газовую среду часть его энергии поглощается или рассеивается. Молекула опреде­ленного вещества (SO2, NO, NO3, NH3) поглощает энергию в своем специфическом диапазоне длин волн. Измерение концентраций в ав­томатическом режиме рассматриваемых веществ происходит одно­временно без сложной процедуры сканирования спектра.

Электрохимический метод газового анализа основан на исполь­зовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувст­вительных элементов и определенного химического покрытия, которое непосредственно контактирует с анализируемой средой и на котором происходит адсорбция анализируемого вещества. В за­висимости от того, какие физические свойства, зависящие от коли­чества адсорбированного вещества, измеряются, датчики делятся на потенциометрические, кулонометрические, полярографические и др.

Электрохимические газоанализаторы отличаются сравнитель­ной простотой, низкой чувствительностью к механическим воздей­ствиям, малыми габаритами и массой, незначительным энергопо­треблением.

Пламенно-ионизационные газоанализаторы используются для из­мерения суммарной концентрации углеводородов различных клас­сов, контроль которых избирательными методами анализа весьма сложен. Они обеспечивают надежное измерение в диапазоне концен­траций 10—10 000 млн-1, отличаются высокой чувствительностью (до 0,001 млн1) и малой инерционностью. Позволяют раздельно оп­ределять содержание метана и реакционноспособных углеводоро­дов, образующих в атмосфере фотохимический смог.

Метод основан на ионизации углеводородов в водородном пламени. В чистом водородном пламени содержание ионов не­значительно. При введении углеводородов в пламя количество об­разующихся ионов значительно возрастает и под действием прило­женного электрического поля между коллектором и горелкой возникает ионизационный ток, пропорциональный содержанию уг­леводородов. Некоторые из газоанализаторов данного типа имеют встроенный генератор водорода, что позволяет отказаться от внеш­них источников этого газа — газогенераторов или баллонов с водо­родом.

Хемилюминесцентный метод газового анализа применяется для измерения концентраций NOx, О3 и основан на реакции этих компо­нентов, подающихся одновременно в реакционную камеру, которая имеет вид:

NO+O3→ NO2 (NO2')+O2

Возбужденная молекула NO2 ' (образуется 5—10% от общего ко­личества молекул NO2) отдает избыток энергии в виде излучения (в диапазоне волн длиной 600—2400 нм, с максимумом при 1200 нм)

NO2' → hv+NO2

Интенсивность излучения, измеряемого фотоумножителем, про­порциональна концентрации оксидов азота. Озон получают в гене­раторах в результате воздействия тлеющего разряда или ультрафио­летового излучения на кислородсодержащую смесь (воздух).

Для определения концентрации Оз в атмосфере используют ре­акцию озона с органическим красителем на поверхности активиро­ванного вещества, при которой также наблюдается хемилюминесценция.

Страницы: 1, 2