Определение содержания углекислого газа в атмосферном воздухе

И в воздухе помещения

Атмосфера достаточно прозрачна для коротковолнового излучения Солнца и плохо пропускает длинноволновое (инфракрасное) излучение, переизлученное нагретой земной поверхностью, что вызывает относительно усиленный нагрев приземных слоев воздуха, называемый «парниковым эффектом». Пропускание атмосферой инфракрасного излучения зависит от содержания в ней «парниковых газов», к которым в первую очередь относятся диоксид углерода (CO₂), метан (CH₄), пары воды (H₂O), хлорфторуглеводороды (фреоны), гемиоксид азота (N₂O), а также тропосферный озон (O₃).

Принцип метода определения содержания углекислого газа в воздухе открытой атмосферы и внутри помещения основан на том, что при пропускании воздуха через поглотительный раствор, содержащий ионы аммония, протекает реакция нейтрализации по схеме:

 

H₂CO₃ + 2NH₄OH → (NH₄)₂CO₃ + 2H₂O

Завершение реакции – изменение окраски поглотительного раствора –устанавливается по фенолфталеину.

Цель работы: методом химического анализа определить содержание углекислого газа в атмосфере.

 

Оборудование и материалы: шприцы объемом 20–50 см³, лист белой бумаги, стеклянные емкости с крышками объемом 20 см³, цилиндр объемом 10 см³, поглотительный раствор (к 500 см³ дистиллированной воды добавляют 0,04 см³ 25%-ного водного раствора аммиака и 1-2 капли 1%-ного раствора фенолфталеина).

Порядок выполнения работы:

I. Определение содержания углекислого газа в атмосфере

На первом этапе работы проводят исследование воздуха открытой атмосферы (вне помещения). Для этого с помощью цилиндра отмеряют 10 см³ поглотительного раствора, помещают его в стеклянную емкость и плотно закрывают крышкой. С помощью шприца отбирают определенный объем воздуха и выпускают его в емкость с поглотительным раствором. Не вынимая шприц, энергично встряхивают емкость с поглотительным раствором до поглощения углекислого газа из воздуха в объеме поглотительного раствора. Эту процедуру повторяют до полного обесцвечивания раствора. Объем воздуха, пошедший на обесцвечивание раствора можно рассчитать, зная количество ходов поршня шприца при заборе воздуха и объем шприца, занимаемый воздухом.

Эксперимент повторяют с воздухом помещения (исследуемой зоны), для чего стеклянную емкость, предварительно ополоснутую дистиллированной водой, заполняют свежей порцией поглотительного раствора.

Х =

Расчет содержания СО₂ (в процентах) проводят по формуле:

,

где V − объем воздуха открытой атмосферы, пошедший на обесцвечивание поглотительного раствора, м³; V₁ − объем воздуха исследуемой зоны, пошедший на обесцвечивание поглотительного раствора, м3; 0,04 − содержание углекислого газа в воздухе, %.

II. Определение вентиляционного объема воздуха

Расчет необходимого вентиляционного объема воздуха (м³/ч ), т.е. объема свежего воздуха, который надо подавать в помещение на одного человека, чтобы содержание СО₂ не превысило допустимого уровня (0,1%), произвести по следующему соотношению:

L =

,

где К − количество литров СО₂, выдыхаемое одним человеком за один астрономический час при спокойной работе в положении сидя (для взрослого, в среднем − 22,6 л/ч); р − предельно допустимое содержание СО₂ в воздухе учебного помещения (0,1% или 1 л/м³); Х − концентрация СО₂ в исследуемой зоне (% или л/м³).

Зная вентиляционный объем воздуха, рассчитать коэффициент вентиляции (W), который показывает, сколько раз в течение 1 часа воздух помещения должен смениться, чтобы содержание СО₂ не превысило допустимого уровня:

W =

.

V в.к.=

Воздушный куб рассчитать по формуле:

,

где V_в.к − воздушный куб, м³, приходящийся на одного человека (физиологическая норма на человека в час – 15−20 м³, гигиеническая норма – 4,5−5,0 м³ на одного человека); V − объем исследуемой зоны (учебного помещения), м³; n − количество человек, находящихся в зоне.

Требования к отчету

В отчете приводят результаты расчетов содержания углекислого газа в воздухе помещения, вентиляционного объема воздуха, коэффициента вентиляции. Обосновывают полученные данные, предлагают мероприятия по снижению содержания углекислого газа в воздухе помещения.

 

Лабораторная работа № 3