Тема: Автоматизовані системи спостереження і контролю за атмосферним повітрям
Автоматизовані системи спостереження і контролю атмосферного повітря (АСКНС-АГ) або (АНКОС-АГ) призначені для постійного контролю за змінними у часі та просторі характеристиками забруднення і метеорологічними параметрами повітряного простору. Залежно від характеру та об'єму робіт їх поділяють на такі типи:
1) промислові системи. Вони контролюють викиди промислових підприємств, ступінь забруднення промислових майданчиків і прилеглих до них територій. Оснащені датчиками для фіксування характерних інгредієнтів викидів підприємств, а також метеодатчиками, які розміщують з урахуванням шкідливості викидів, рози вітрів, особливостей розміщення житлових масивів. За звичай, такі системи функціонують у структурі підприємств;
2) міські системи. їх призначено для контролювання рівня забруднення повітря міста викидами підприємств, транспорту, для вимірювання метеопараметрів. Завдяки їх функціонуванню встановлюють розмір забруднення територій з урахуванням сезону року і кліматичних факторів, параметри і частку кожного джерела забруднення, прогнозують небезпечність ситуації. Системи формуються з двох рівнів. На І рівні здійснюють вимірювання концентрацій забруднюючих речовин і деяких метеопараметрів, перетворення виміряних значень фізичних величин, реєстрацію цих значень на машинних носіях, формування повідомлень і збереження інформації. На цьому рівні типові автоматичні станції визначають основні забруднювачі: CO — оксид вуглецю (О — 160 мг/м3); S02 — діоксиду сірки (0 — 5 мг/м3); N02, NO та суму оксидів азоту (0 — 7,5 мг/м3); суму вуглеводнів за винятком метану (0 — 45 мг/м3); 03 — озон (0 — 0,15 мг/м3); метеопараметри: швидкість, напрямок вітру, температуру повітря. Завершується перший рівень передачею даних в центр обробки інформації.
На II рівень інформація надходить від пересувних постів, стаціонарних газоаналітичних лабораторій. На цьому рівні обробляють результати, прогнозують небезпечні ситуації, розраховують необхідні результати і передають споживачам.
Міська система автоматичного спостереження і центр оброблення даних забезпечують систематичне вимірювання заданих параметрів, автоматичний збір інформації з автоматизованих станцій, збирання інформації від неавтоматизованих ланок спостереження, оперативне оцінювання ситуації, короткостроковий прогноз.
Аналіз даних про концентрацію домішок триває не менше 20—30 хв., що відповідає терміну відбору проб в поглинальні прилади. Видавання автоматизованою системою інформації може тривати від кількох хвилин до кількох годин.
У міську систему включені промислові автоматизовані підсистеми;
3) регіональні системи. Переважно вони не мають своїх контрольно-замірювальних станцій, а отримують інформацію з міських і промислових систем. Призначені для статистичної обробки і аналізу даних про забруднення навколишнього природного середовища на значних територіях, на базі яких проводять дослідження та прогнозування, розробляють науково обґрунтовані рекомендації щодо його охорони;
4) загальнодержавні системи. Вони отримують відомості про забруднення та стан атмосферного повітря від регіональних систем, супутників Землі та космічних орбітальних станцій;
5) глобальні системи. їх використовують для досліджень атмосферних змін на основі міжнародних спостережень.
Автоматизовані системи спостереження і контролювання атмосферного повітря різних типів обов'язково оснащені автоматичними системами відбору проб та приладами автоматичного визначення забруднюючих речовин (газоаналізаторами).
Газоаналізатори та їх характеристика. На стаціонарних пунктах спостереження за забрудненням атмосферного повітря (ПСЗ) найчастіше використовують газоаналізатори (прилади для визначення якісного та кількісного складу газової суміші), які дають змогу в автоматичному режимі визначати і записувати на діаграмну стрічку концентрації певних речовин протягом доби. Найчастіше використосовують газоаналізатори різних типів для визначення діоксиду сірки, оксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів і озону.
Газоаналізатор ГКП-1. Автоматичний кулонополярографічний газоаналізатор ГКП-1 призначений для виявлення в повітрі концентрації діоксиду сірки. Основним його елементом є датчик, що містить такі вузли:
— систему забору й очищення повітря від пилу (забірний пристрій на корпусі датчика, протипиловий фільтр ФГ-6 на каретці, дві з'єднувальні фторопластові трубки);
— електрохімічну чарунку з оргскла (рис. 3.5);
1 — вхідний штуцер; 2 — електроди; 3 — штуцер для виходу повітря; 4 — відвід для зливу кислоти; 5 — порівнювальні електроди; 6 — задня стінка чарунки; 7 — верхня мітка рівня кислоти; 8 — камера для запасного електроліту; 9 — вертикальний канал для заливання кислоти (3 % або 5 % водний розчин H2S04) та засипання електродної суміші (піролюзит с вугіллям); 10 — канал для засипання йоду (фракція 2—3 мм).
РИС. 3.5. Електрохімічна чарунка кулонополярографічного газоаналізатора
— систему підтримки постійної витрати ((50±4) л/год або (0,83±0,07) л/хв.), що забезпечує прокачування повітря через електрохімічну чарунку;
— систему термостатування, що забезпечує підтримку всередині датчика постійної температури 18—20°С при роботі в зимових умовах.
Перед початком роботи необхідно перевірити справність газоаналізатора. Після увімкнення його в мережу перемикач шкал встановлюють на діапазоні 0—10 мг/м3. При цьому можливі дві неробочі ситуації: зашкалювання стрілки потенціометра ліворуч, праворуч або встановлення на значеннях, близьких до крайніх праворуч (20—ЗО поділок). При зашкалюванні стрілки ліворуч необхідно поміняти місцями проводи робочого сигналу на затискачах чарунки, праворуч (датчик недавно заправлений реактивами) — залишити працювати прилад на 24—36 год., встановивши перемикач в положення «КЗ». Потім слід перевірити значення витрат повітря, фонового струму, герметичність датчика, достовірність значень газоаналізатора, систему термостатування (у зимовий період).
При перевірці обсягу витрати повітря і герметичності датчика користуються заздалегідь відкаліброваним ротаметром, який під'єднують до вхідного штуцера на верхній кришці датчика. Якщо витрата нижче за норму, ротаметр приєднують до вихідного штуцера чарунки. Нормативна витрата повітря на вихідному штуцері і занижена на вхідному свідчать про порушення герметичності внаслідок неповного з'єднання каретки і корпусу датчика. Якщо на вихідному штуцері також виявлено занижену витрату повітря, потрібно приєднати ротаметр до вихідного штуцера тонкого очищення, від'єднавши повітровід. Нормативна витрата повітря свідчить про не герметичність системи «електрохімічна чарунка — фільтр грубого очищення», зумовлену посиленням опору чарунки внаслідок забруднення отвору вимірювального електрода або фільтра грубого очищення при відпрацюванні латунної стружки й осаду солі на ній. Ці дефекти можна усунути, промивши електрод етиловим спиртом і дистильованою водою та перезарядивши фільтр грубого очищення. Якщо витрата повітря виявилася заниженою і на вході фільтра тонкого очищення, слід перевірити, чи не забитий фільтр, чи немає тріщин в корпусі та ін. Не встановивши причин візуально, витрату
повітря регулюють за допомогою регулювального гвинта «Р» на корпусі СРГ-5.
Контроль «нуля» приладу (значення фонового струму) є важливим елементом експлуатації ГКП-1. Фоновий струм справного приладу по шкалі 0—1 мг/м3 повинен перебувати в інтервалі 3—ЗО поділок. При перевищенні ЗО поділок (електрохімічна чарунка сильно забруднена) чарунку промивають і перезаряджають. Потім знов встановлюють «нуль».
Іноді внаслідок тривалої і безперервної роботи ГКП-1 чутливість електрохімічної чарунки погіршується, внаслідок чого занижуються значення концентрації діоксиду сірки в атмосферному повітрі. У цьому разі для перевірки справності приладу використовують дозатор діоксиду сірки (рис. 3.6), порівнюючи покази газоаналізатора ГКП-1 з показами контрольного приладу або з результатами хімічного аналізу. Підключивши за допомогою з'єднувальної трубки 9 дозатор до датчика ГКП-1, визначають «нуль» приладу.
1 — дифузійна чарунка (пробірка діаметром 20—ЗО мм, довжиною 100—200 мм, заповнена еквімолекулярною сумішшю кристалічних сульфіту натрію й щавлевої кислоти або насиченим водним розчином діоксиду сірки); 2 — дозатор — вихідний скляний капіляр, що вводять у трійник під час подачі діоксиду сірки при перевірці приладу (дозатор забезпечує витрату повітря 5 мл/хв.); З — термостат; 4 — термометр; 5 — джерело стиснутого повітря (камера гумова); 6 — ручний насос; 7 — фільтр; 8 — газозмішуюча лінія; 9 — з'єднувальна трубка; 10 — заглушка, що встановлюється замість дозатора 2 після перевірки приладу.
Рис. 3.6. Дозатор діоксиду сірки
Спочатку це роблять при закритому заглушкою відводі трійника, а потім замість заглушки в газозмішувач вводять вихідний капіляр дозатора і через 15—20 хв. встановлюють покази. Абсолютне значення концентрації визначають шляхом обчислення нуля. Дозатор попередньо градуюють або контрольним приладом, або хімічним методом.
Для градуювання дозатора хімічним методом (турбодиметричним) готують 5—7 пробірок з 5 мл поглинального розчину (пероксид водню або хлорат калію) в кожній. Капіляр від дозатора занурюють до самого дна в пробірку на 30—50 хв. У пробірку набирають 25—ЗО мкг діоксиду сірки. Відібрані проби аналізують і розраховують середнє значення оптичної щільності. Розбіжність отриманих значень концентрації в 5—7 пробірках не повинна перевищувати ±15 %. За градуйованим графіком знаходять середню кількість діоксиду сірки в пробі (мкг) і визначають концентрацію в мкг/л або мг/м3 за формулою:
С = У/(0,83-г), (3.2)
де у — кількість газу, мкг; t —• час відбору проби, хв.; 0,83 л/хв. — витрата повітря газоаналізатором.
Покази газоаналізатора, що перевіряється, не повинні бути нижчі від отриманих хімічним методом, в іншому разі електрохімічну чарунку необхідно перезарядити. Перед перевіркою дозатор повинен бути увімкнений і працювати не менше 5—6 год. за безперервного пропуску повітря, тобто в холостому режимі відповідно до регламенту.
При експлуатації газоаналізатора ГКП-1 необхідно своєчасно проводити профілактичні роботи. Для цього кожні 2—3 дні оглядають його ззовні, контролюють нульову лінію, корегують час просування стрічки. Один раз на тиждень дозаправляють чарунки електролітом, досипають суміш пиролюзита з вугіллям, перевіряють витрати повітря і правильність показників. Щомісяця, а влітку двічі на місяць, здійснюють:
— промивання допоміжних електродів і засипання свіжої суміші. Йод засипають маленькими порціями через спеціальний канал доти, поки його шар не торкнеться нижньої поверхні електрода, а дистильовану воду доливають в камеру із запасним електродом до верхньої помітки. Оскільки після цього фоновий струм може зрости, перевіряють нульове значення приладу. Якщо воно більше 20 малих поділок шкали « 0— 1», прилад вмикають вхолосту на кілька годин до зменшення нульового значення (перемикач поставити в положення «КЗ»). Після установки постійної нульової лінії необхідно перевірити чутливість чарунки за допомогою дозатора;
— повне перезарядження чарунки і перевірка її фонового струму, перезарядження фільтра грубого очищення, профілактичний ремонт потенціометра.
Крім того, один раз у квартал перезаряджають фільтр тонкого очищення і промивають зовнішні і внутрішні забірні лінії розчином будь-якого синтетичного миючого засобу, гарячою водою, спиртом, холодною водою.
Концентрації діоксиду сірки, що вимірюють за допомогою ГКП-1, записують на стандартній спеціальній стрічці самописця. Для діапазону вимірювань 0— 10 мг/м3 ціна поділки на стрічці дорівнює 0,01 мг/м3, для діапазону 10—100 мг/м — 0,1 мг/м3.
Для того щоб обробити стрічку самописця, її треба відрізати. На ній повинні бути зафіксовані: найменування міста, номер поста спостережень, рік, місяць, число. Ці дані записуються у сітки, які вказують початок доби, між ординатами в 24 або 01 год. Операції по обробці стрічки самописця і форма заповнення журналу аналогічні до таких процедур для ГМК-3.
Метрологічне обслуговування ГКП-1 здійснюється відповідно до вимог «Тимчасової інструкції по організації обслуговування газоаналізатора ГКП-1 на мережі спостережень Держкомгідромету ».
Газоаналізатор 667ФФ. Автоматичний газоаналізатор 667ФФ призначений для забезпечення інструментального контролю за концентрацією діоксиду сірки. Принципом його роботи є флюоресцентний метод, суть якого полягає в реєстрації флюоресцентного випромінювання молекул діоксиду сірки, яке виникає під дією ультрафіолетового випромінювання. Збудження молекул діоксиду сірки відбувається в спектральній області 220— 240 нм, яка виділяється за допомогою первинного світлофільтра із спектра випромінювання імпульсної ксенонової лампи ІСК 20-1. У спектральній області 220—240 нм молекули води й оксидів азоту не впливають на флюорес- ценцію. Процес збудження описується формулою:
S02+h1> SOz*, (3.3)
де h — постійна Планка, v1 — частота коливань збуджуючого випромінювання.
Збуджена молекула переходить в основний стан після випромінювання кванта світла:
S02*> SO2+hv2, (3.4.)
де v2 — частота коливань випромінювання при флюоресценції в діапазоні довжини хвиль 200—400 нм. Інтенсивність випромінювання пропорційна концентрації діоксиду сірки.
Реєструють флюоресцентне випромінювання молекул діоксиду сірки за допомогою фотоелектронного помножувача (ФЕД) у спектральній області 260— 370 нм, що виділяється повторним світлофільтром. Для зменшення впливу засвічування ФЕД збуджуючим випромінюванням, а отже, зменшення адитивної похибки реєстрація флюоресценції здійснюється під кутом 90° до напрямку збуджуючого випромінювання. Повну компенсацію фонового випромінювання ФЕД забезпечує циклічний режим роботи газоаналізатора. Періодично (через ЗО с) підпалюють лампи ІСК 20—1. При відсутності підпалу реєструють тільки фоновий сигнал, який виникає за рахунок темнового струму ФЕД; під час підпалу реєструють фоновий сигнал ФЕД плюс сигнал флюоресценції. Різниця сигналів дає інформацію, вільну від похибки, яка може бути спричинена темновим струмом ФЕД.
Градуюють газоаналізатор за допомогою вбудованого мікродозатора на основі термостатної ампули з рідким діоксидом сірки (градуйований газ) і атмосферного повітря, очищеного від діоксиду сірки за допомогою спеціального фільтра (нульовий газ).
Допоміжним, але необхідним, вузлом газоаналізатора є осушувач газової проби. Волога, що знаходиться в повітрі, спричиняє часткове гасіння флюоресценції, що зумовлює зниження чутливості приладу, а отже, збільшення основної приведеної похибки. Осушення газової суміші відбувається в дифузійному осушувачі.
Для забезпечення функціонування дифузійного осушувача і створення необхідної витрати проби, що проходить через реакційну камеру, в газових трактах блоку аналізу розрідження становить до 400 гПа. Постійне розрідження підтримують за допомогою регулювальника тиску.
Газоаналізатор 667ФФ01 вимірює масову концентрацію діоксиду сірки в діапазонах: 0—0,5; 0—1,5;0—5,0 мг/м3 (допустима основна похибка приладу не перевищує ±20 %).
Вимоги до експлуатації газоаналізатора й обробки результатів вимірювань викладені в «Методичних вказівках експлуатації автоматичних газоаналізаторів діоксиду сірки на мережі Держкомгідромету РД 52.04—138—87»
. Газоаналізатор ГМК-3. Автоматичний оптико - акустичний газоаналізатор ГМК-3 (рис.3.7) призначений для визначення в повітрі концентрації оксиду вуглецю.
Оптико-акустичний метод вимірювання оксиду вуглецю ґрунтується на фізичному принципі поглинання випромінювання інфрачервоного діапазону хвиль з центром смуги поглинання 4,7 мкм приймачем — замкнутою камерою, заповненою сумішшю оксиду вуглецю з аргоном. При поглинанні випромінювання оксиду вуглецю в приймачі виникають пульсації температури і тиску, які сприймаються мікрофоном і перетворюються на електричні сигнали. Пульсації тиску виникають внаслідок модуляції випромінювання механічним
1 — джерело випромінювання; 2 — порівнювальна кювета; 3 — кювета з газовою сумішшю, що аналізується; 4 — оптико-акустичний приймач; 5 — мікрофон; 6 — обтюратор.
Рис. 3.7. Принципова схема оптико-акустичного газоаналізатора
обтюратором. При цьому амплітуда коливань пропорційна вмісту оксиду вуглецю в газовій суміші, що аналізується.
(3.1)
Коефіцієнт поглинання є визначається за формулою:
є = є0-(Р/Р0ПТ0/Т)я,
де Р і Т — тиск і температура; m, п — коефіцієнти, що залежать від умов вимірювання і газу, що аналізується; Т0, Р0 і єа — температура, тиск і коефіцієнт поглинання за нормальних умов.
Оскільки коефіцієнт поглинання залежить від тиску і температури, то для зменшення ймовірності помилок, зумовлених впливом температури, внутрішній об'єм газоаналізатора термостатують. На результати вимірювань впливають також діоксид вуглецю (вуглекислий газ) і пари води, оскільки їх спектри поглинання перекривають спектри поглинання оксиду вуглецю. З газової суміші вологу видаляють за допомогою пристрою підготовки проб (рис. 3.8).
1 — скляний резервуар ємністю 100—150 мл з ангідроном; 2 — скляний резервуар ємністю 200—300 мл (для дискретних проб) або 2000—3000 мл (для безперервної реєстрації) з силікагелем, насиченим хлористим кобальтом.
Рис. 3.8. Пристрій підготовки проб
Перед початком вимірювань необхідно встановити системи осушування повітря, що досліджується, і виставити нульові значення; перевірити вплив пристроїв підготовки проб і каталізатора на покази газоаналізатора.
Для отримання нульової газової суміші замість продування азотом іноді використовують фільтруючі коробки від спеціальних протигазів (типу «СО» або «М»), заповнені гопкалитом (гопкалитові патрони), які встановлюють між фільтрами 1 і 2 на період перевірки нульового значення. Підключають пристрої підготовки проб і гопкалитові патрони за допомогою поліхлорвінілової трубки (якомога коротшої).
Необхідною процедурою є перевірка герметичності газових систем. Для цього вихід системи, що перевіряється, закривають заглушкою, до входу підключають манометр і балон з азотом. У системі створюють тиск приблизно 29,4 кПа. Якщо протягом 30 хв. перепад тиску не перевищує 0,49 кПа, то система герметична, в іншому разі вона вважається не герметичною. За таких обставин необхідно знайти за допомогою мильного розчину місця витоку газу й усунути розгерметизацію стиків системи.
Для перевірки впливу пристроїв підготовки і каталізатора на покази газоаналізатора слід після прогрівання подати на його вхідний отвір нульову суміш і встановити на реєструючому приладі нульове значення; за наявності каталізатора перекрити порівняльну кювету, подати на вхід газоаналізатора контрольну суміш оксиду вуглецю (за ТУ 6—21—31—78) з балона і зняти покази Nl7 відтак відкрити порівняльну кювету і через 5 хв. зняти покази N2■ Якщо різниця цих показів (N1-N2) перевищує половину межі основної похибки газоаналізатора (±2 мг/м3), слід провести регламентні роботи з каталізатором.
З метою контролювання впливу повітрозаборного тракту на покази газоаналізатора необхідно подати почергово контрольну суміш з оксидом вуглецю з балона на вхід газоаналізатора і на вхід повітрозаборного тракту з пристроєм пробопідготовки. Якщо різниця показів перевищує половину межі допустимої основної приведеної похибки газоаналізатора, промивають газовий тракт, перевіряють герметизацію системи або вдаються до інших заходів щодо зниження різниці показів (Nx-N2)-
Для визначення нестабільності напруги джерела живлення (220 В) протягом тижня по три рази на добу (всього 21 вимірювання) за допомогою вольтметра вимірюють рівень напруги в мережі. Якщо її зміни перевищують встановлені значення (220±22/ЗЗВ), то необхідно встановити стабілізатор напруги.
Газоаналізатор ГМК-3 можна використовувати для аналізування дискретних (разових) проб повітря і для безперервної реєстрації рівня забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю (діапазон його вимірюваних концентрацій: 0—40 мг/м3 (±10%); 0—80 мг/м3 (±5%)) в районі розташування лабораторії «ПОСТ», за умови, що температура навколишнього середовища для датчика приладу становить 10—35°С, вміст вологи в аналізованому повітрі — 1 г/м3, вміст механічних домішок — 1 г/м3.
Аналізують дискретні проби повітря у такій послідовності:
1) приєднання до робочої кювети пристрою пробопідготовки, перекриття (з метою зменшення об'єму проби) порівняльної кювети;
2) продування газоаналізатора азотом (з балона) або повітрям (через пристрій) з метою отримання нульової газової суміші;
3) встановлення за допомогою ручки «Встановлення нуля» стрілки реєструючого приладу на поділку 1—2 мг/м3. Це значення приймають за нульове;
4) приєднання пробовідбірника з пробою, що аналізується (наприклад, з камерою, яка містить приблизно 1,5 л повітря, що аналізується);
5) пропущення аналізованої газової суміші протягом З—4 хв. через газоаналізатор, проведення вимірювання;
6) від'єднання пробовідбірника, продування робочої кювети азотом (з балона) або повітрям, заздалегідь пропущеним через пристрій отримання нульової газової суміші;
7) підключення наступного пробовідбірника після повернення стрілки вимірювального приладу у вихідне нульове положення;
8) фіксування номера проби, місця (номер поста), дати і часу її відбору, концентрації оксиду вуглецю в пробі на діаграмній стрічці (праворуч від лінії виміряної концентрації);
9) розрахування концентрації домішки множенням ціни поділки шкали на кількість поділок. Результат заокруглюють до десятих мг/м3 і записують на стрічці самописця. Ціну поділки визначають за даними останнього калібрування приладу. Наприклад, при продуванні газоаналізатора перевірювальною газовою сумішшю концентрацією 37 мг/м3 відхилення пера самописця становило 90 поділок. Звідси ціна поділки становить: 37: 90=0,41 мг/м3.
Під час аналізу дискретних проб атмосферного повітря необхідно дотримуватися таких рекомендацій:
— вимикати збудник витрати при продуванні робочої кювети азотом;
— продувати порівняльну кювету азотом перед початком вимірювань (але не рідше одного разу на добу);
— якщо наступні вимірювання планується провести раніше ніж через 24 год., після аналізу проб повітря не вимикати прилад з мережі, оскільки час його нагрівання перед аналізом становить не менше 3 год.;
— замкнути вихід системи із входом пристрою пробопідготовки, а стрічкопротяжний механізм вимкнути, якщо прилад залишився увімкнутим.
За безперервної роботи газоаналізатора (найефективніший і найдоцільніший режим) на його діаграмній стрічці записують назву газу, що вимірюється, вказують номер поста, його місцезнаходження, тип і заводський номер приладу, швидкість протягування стрічки, дату і час встановлення стрічки. Під час регламентних робіт на стрічці самописця роблять відмітки про їх початок і закінчення, записують дані перевірки і настройки нульового значення і чутливості, зауваження до роботи приладу. Ці дані дублюють у журналі спостережень, в який заносять також відомості про перелік виконаних при відвідуванні поста робіт.
Обробляють результати безперервної реєстрації концентрації оксиду вуглецю на стаціонарних постах у такій послідовністі: проведення лінії нуля; розмітка часу; визначення концентрацій, усереднених за 20 хв.; визначення максимального значення концентрації; визначення часу існування концентрацій вище за 1,5 і 10 ГДК.
При проведенні лінії нуля з'єднують дві найближчі нульові помітки. Якщо лінія концентрації перетинається з лінією нуля, то покази, які лежать нижче лінії нуля, вибраковують. При обробленні стрічок потрібно відняти нульові значення. Якщо відмітки часу збігаються з відмітками на стрічці, кожний часовий інтервал буде відповідати відстані на стрічці в сантиметрах після розподілу добового запису на стрічці на 24 частини. Середні значення концентрації оксиду вуглецю (за 20 хв.) обчислюють як середнє арифметичне з ті даних. Максимальне значення концентрації оксиду вуглецю вибирають з 20-хвилинних інтервалів, записують на стрічці і підкреслюють червоним олівцем.
Усі значення концентрації відмічають на діаграмній стрічці з точністю до 1 мг/м3 у середині інтервалу, до якого вони належать. Визначають інтервал часу з концентрацією оксиду вуглецю, вищою ГДК, за піками, які перетинають лінію відповідного значення ГДК. Для цього до піків прикладається палетка з прозорої плівки. Час перевищення рівня ГДК визначають з точністю до 5 хв. Якщо таких випадків кілька, їх підсумовують за кожним п'ятихвилинним інтервалом (1,5 і 10 ГДК) за добу, дані записують на діаграмній стрічці. Палетку прикладають до діаграмної стрічки так, щоб вертикальні лінії 0, 1, 2, 3 збігалися з часовими поділками, а осьова лінія поділяла площу під кривою на дві рівні частини.
Газоаналізатор 645-XJI. Автоматичний хемілюмінесцентний газоаналізатор 645-XJI всіх модифікацій призначений для інструментального контролю оксиду азоту N0, діоксиду азоту N02 і суми оксидів азоту NOx.
Метод ґрунтується на вимірюванні кількості виділеного світла в хімічній реакції фотографічним методом. Використовують реакцію озону з оксидом азоту, внаслідок якої утворюється діоксид азоту в збудженому стані:
NO + 03> N02* + 02.
Необхідний для перебігу цієї реакції озон виникає в генераторі озону газоаналізатора внаслідок реакції кисню, очищеного від пилу, і вологи атмосферного повітря при високовольтному розряді. Із збудженого діоксид азоту переходить в основний стан з віддачею енергії інфрачервоного випромінювання, яке знаходиться в області спектра 620—2500 нм з максимумом при 1200 нм:
NOz* > N02 + hv.
Приймачем випромінювання є фотоелектронний помножувач ФЕД. Інтенсивність випромінювання пропорційна кількості взаємодіючих молекул, тобто концентрації оксиду азоту.
Першим етапом визначення концентрації діоксиду азоту в суміші, що аналізують, є відновлення діоксиду азоту до оксиду азоту в спеціальному конверторі газоаналізатора на каталізаторі, нагрітому до 200°С. У цьому режимі роботи конвертора вимірюється випромінювання сумарної концентрації оксидів азоту (NO + N02). Потім концентрація діоксиду азоту визначається за різницею електричних сигналів:
(NO + N02) - NO > N02.
Отже, газоаналізатор 645-XJI дає змогу трьома каналами вимірювати концентрації оксиду азоту, діоксиду азоту та суми оксиду і діоксиду азоту. З метою підвищення його чутливості в реакційній камері створюється оптимальне розрідження (600—800гПа).
Газоаналізатори 645-XJI можуть працювати в складі автоматичних станцій контролю забруднення атмосферного повітря, в автономному режимі у лабораторіях типу «ПОСТ» та інших лабораторних приміщеннях. При виконанні вимірювань температура навколишнього середовища повинна бути 10—35°С. Різкі зміни температури, що зумовлюють конденсацію вологи, недопустимі. Для уникнення коливань напруги в мережі живлення необхідно встановити стабілізатор СИ-500М АЕЗ. 232.002 ТУ.
Установлення й експлуатація газоаналізатора 645-XJI повинні відбуватися згідно з вимогами «Технічного опису й інструкції по експлуатації Ра 2.840.138 ТО» і методичних вказівок «Експлуатація автоматичних газоаналізаторів оксидів азоту на мережі ДержкомгідрометуРД 52.04-141 87».
Обробляють стрічку газоаналізатора відповідно до загальних вимог.
Газоаналізатор 623НН. Автоматичний газоаналізатор 623НН призначений для забезпечення інструментального контролювання суми вуглеводнів. Його робота ґрунтується на полуменево-йонізаційному методі. Концентрацію вуглецю в повітрі визначають за зміною струму полуменево-йонізаційного детектора (ПІД), який збільшується при введенні в полум'я водню органічних речовин. Високоомний вимірювальний перетворювач перетворює струм іонізації на вихідну напругу.
Газоаналізатор зроблений за двоканальною схемою: потік атмосферного повітря, що аналізується, ділиться на дві однакові частини. На один ПІД, де реєструється загальна сума вуглеводнів, повітря надходить без змін. Інша частина потоку проходить через пристрій розділення вуглеводнів, де відбувається відокремлення метану від інших вуглеводнів. Другий ПІД реєструє тільки метан. Значення концентрації суми вуглеводнів за вирахуванням метану є різницею електричних сигналів з обох датчиків.
Вимоги до експлуатації газоаналізатора й обробки результатів вимірювань викладені в методичних вказівках
«Експлуатація автоматичних газоаналізаторів вуглеводнів на мережі Держкомгідромету. РД 52.04-139 — 87».
Отже, методи відбору проб повітря, їх аналізу в хімічній лабораторії, без сумніву, важливі і необхідні для ефективного функціонування системи спостережень за забрудненням атмосферного повітря. Однак при отриманні інформації про стан забруднення атмосферного повітря цілодобово ефективніше застосовувати газоаналізатори, які вимірюють в автоматичному режимі концентрації певних забруднюючих речовин, фіксують їх максимальні й мінімальні значення, формують базу даних про місячне, квартальне, річне забруднення атмосферного повітря, що є основою для оцінювання і прогнозування стану приземного шару повітря.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 23