Изучения принципов работы приборов экологического контроля на тэс

 

1. Классификация приборов экологического контроля.

К настоящему времени в России и в мире разработано большое количество разнообразных приборов контроля со­стояния окружающей среды. Ниже дано описание наибо­лее употребляемых в практике экологических приборов. Классификация проведена по следующим признакам.

. По видам изучаемой среды:

• приборы для измерения концентрации вредных ве­ществ в атмосфере (газоанализаторы различного типа, хроматографы, динамические масс-спектрометры);
• приборы определения качества воды (фотоэлектрокалориметры, ионометры, рефрактометры);
• приборы для исследования состояния почвы и твер­дых веществ (спектрометры, флуорометры, радиометры).

По методам получения информации:

• химический (реактивы и оборудование стационарных химических лабораторий, так называемая мокрая химия);
• физико-химический;
• оптический (спектрофотометры, фотоэлектрокалориметры, ионометры);
• электрохимический (ионометры, кондуктометры, полярографы);
• хроматографический (жидкостные и газовые хрома­тографы и различные хроматографические колонки);
• физический;
• радиометрический;
• электромагнитный;
• масс-спектрографический;
• шумометрический.

По условиям применения приборов:

• стационарные (приборы атомного и молекулярного спектрального анализа, хроматографы). Это прецизион­ные приборы, они требуют специальных условий для работы и специальной подготовки обслуживающего персо­нала;
• переносные приборы экологического контроля (чаще всего они называются приборами экспресс-анализа и используются, в частности, в передвижных экологических лабораториях). Эти приборы (радиометры, нитратомеры, комплекты для качественного анализа воды и почвы) имеют невысокую точность, но вполне применимы для проведения простейших экологических работ.

По учебно-производственному принципу:

• приборы 1-го (учебно-практического) уровня.

Их целесообразно применять в работе школьных экологических кружков и экспедиций. В частности, можно рекомендовать: дозиметр «Белла», нитратомеры ЭБИК/МОРИОН, анализатор качества почвы «АП-Дельта», комплект при­боров КИ, газоанализатор УГ-2, комплект приборов для анализа качества воды «Пчелка-У» с чеками, а также биолюминометр «Биотоке». Эти приборы достаточно дешевы;

• приборы 2-го (учебно-профессионального) уровня (основной уровень). Эти приборы должны знать выпуск­ники учреждений среднего профессионального образования по специальности «техник-эколог» и в меньшей сте­пени — по специальности «лаборант-эколог»;
• приборы 3-го (профессионального) уровня. Это при­боры, применяемые в промышленности, службах Санэпиднадзора и в науке. Это приборы дорогостоящие, и для их обслуживания нужны специально подготовленные кадры. Однако, по нашему мнению, техник-эколог дол­жен знать о таких новых, точных, снабженных компьютерами приборах, как атомный спектрофотометр, стати­ческий масс-спектрограф и пламенный спектрофотометр.

Контрольно-измерительные приборы — это устройства, которые служат для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерой.

Измерительные приспособления обеспечивают сравне­ние измеряемой величины с контрольной.

Контрольно-измерительные приборы классифициру­ют по:

• способу получения результатов измерения;

• способу отсчета показаний и характеру приме­нения.

По способу получения результатов изме­рения различают приборы сравнения (компарирующие), показывающие и суммирующие (интегрирующие).

Приборы сравнения (компарирующие) предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с мерой. К ним относятся, например, рычажные весы с гирями, лабораторные потенциометры и мосты и др.

Показывающие приборы определяют значение измеряе­мой величины (например, давление, температуру) по отсчетным приспособлениям: шкале, цифровому указателю и другим, предварительно проградуированным путем пря­мого или косвенного сравнения с мерами. Это наиболее многочисленный класс приборов.

Суммирующие (интегрирующие) приборы показывают суммарное значение измеряемой величины за время ей­ствия прибора (например, расходомеры-паромеры).

По способу отсчета показаний и харак­теру применения различают приборы с непосредст­венным отсчетом и с управляемым отсчетом.

Приборы с непосредственным отсчетом дают показания автоматически, без участия наблюдателя (амперметры, термометры, автоматические потенциометры и др.).

Приборы с управляемым отсчетом требуют для получе­ния отсчета некоторых операций по наладке и регулиров­ке их отсчетных устройств (неавтоматические мосты, оп­тические пирометры и др.).

По характеру применения измерительные приборы подразделяют на указывающие, самопишущие (регистри­рующие), сигнализирующие и регулирующие.

Указывающие приборы дают возможность наблюдателю производить отсчет измеряемой величины только в дан­ный момент.

Самопишущие приборы снабжены устройствами для ав­томатической записи измеряемых величин.

Сигнализирующие приборы имеют специальные приспо­собления для включения звуковой или световой сигнали­зации, когда измеряемая величина достигает определен­ного заданного значения.

Регулирующие приборы поддерживают значение изме­ряемой величины — параметра — на заданном уровне или по заданной программе в соответствии с требованиями технологического процесса (например, регуляторы уров­ня, температуры и др.).

По метрологической классификации мерыи измери­тельные приборы делят на образцовые и рабочие.

Образ­цовые меры и измерительные приборы предназначены для воспроизведения единиц измерения, поверки и граду­ировки рабочих измерительных приборов.

Рабочие меры и измерительные приборы предназначены для измерений в производственных условиях.

https://studfile.net/preview/7062295/page:8/

2. Основные приборы 1,2,3 уровней. Устройство, назначение, принципыработы. Приборы 1-го уровня

Устройство для экспресс-определения токсичности воды «Биотоке»

Назначение прибора

Устройство «Биотоке» предназначено для контроля качества питьевой воды; для экологического мониторинга промышленных предприятий, использующих воду и/или имеющих промышленные стоки; для контроля почв и продукции сельскохозяйственного производства.

Устройство прибора

Устройство «Биотоке» представляет собой портатив­ный биолюминометр; с помощью биосенсора «Эколюм» он позволяет производить определение индекса общей химической токсичности водных образцов, включая тя­желые металлы, пестициды, гербициды, минеральные удобрения, препараты бытовой химии и пр.

Технические характеристики прибора:

— допускаемая относительная суммарная погрешность результата измерений (в единицах цифровой индикации) интенсивности биолюминесценции — 10% при довери­тельной вероятности 0,95%;

• время измерения одного анализа — не более 10 мин;
• необходимое количество водного раствора образца без дополнительной подготовки — 1 мл;
• диапазон температур — 15—25 °С;
• время активации биосенсора «Эколюм» — 30 мин (дистиллированная вода);
• срок хранения в сухом виде — не менее 6 месяцев (ТУ 6-09-20-236-93).

Газоанализатор уг-2

(в настоящее время имеет ограниченное применение)

Назначение прибора

Газоанализатор УГ-2 предназначен для экспресс-ана­лиза воздуха, в котором присутствуют газы СО, СО₂, NO_X, H₂S, CL, СН₄; этиловый спирт и органические про­изводные бензола (толуол, ксилол и т. д.). В комплект прибора входят индикаторные трубки. Применяют на промышленных, сельскохозяйственных предприятиях и в быту с целью контроля атмосферного воздуха.

Методика работы с прибором

1.Выбрать объем (К_прв) просасываемого воздуха (для сероводорода К_{пр в} = 300 мл; для СО₂ К_{пр в} = 60 мл).

2.Приготовить трубку-индикатор с наполнителем, различным для каждого анализа (наполнение трубки-ин­дикатора проводят при необходимости по методике, описанной для каждого анализа по отдельности).

3. Отпустить фиксатор прибора и ввести поршень для набора пробы вниз до защелкивания.

4. Освободить стеклянную трубку-индикатор от герме­тизирующего материала и подсоединить к резиновому шлангу воздухозаборника. отпустить фиксатор. Первый щелчок означает, что откачка воздуха из камеры воздухозаборника начата с ус­тановленной контрольной риски поршня. Второй щелчок означает, что воздух из камеры достиг второй контроль­ной риски, но при этом прокачка трубки-индикатора еще не завершилась.

Оценка результатов анализа

Оценку результатов анализа проводят по индивиду­альной для каждого газа шкале, входящей в комплект прибора.

Объем просасываемого воздуха — V_npB (в мл), время хода поршня от верхней контрольной риски к нижней — Г (в с) и общее время просасывания исследуемого возду­ха т (в с) для каждого конкретного анализа имеют свои значения, которые приведены в методике определения конкретного газа. Например, для NO_X: V_npB'= 30 мл; Т = = 220—300 с; т = 420 с; градуировочная шкала — от 0 до 50 мг/м³.

Технические характеристики прибора:

• погрешность показаний — ±10%;
• время измерения (подготовка газоанализатора к работе и время отбора газа) — 10 мин.

https://ohranatruda.ru/ot_biblio/norma/393163/#i231406

 

ПРИБОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Необходимость измерения параметров окружающей среды для человека стала актуальной с началом использования интенсивных промышленных технологий. В первую очередь это относится к крупным энергетическим объектам, вырабатывающим тепловую энергию за счет сжигания топлива. Кроме того, определенные химические производства выбрасывают в атмосферу множество вредных примесей. В крупных промышленных центрах концентрация таких примесей может показаться вредной для здоровья человека. Как следствие, необходимо контролировать и устранять подобные факторы. Вблизи объектов, непосредственно выбрасывающих вредные вещества, определена промышленная зона, воздух в которой более загрязнен и контролировать которую необходимо более оперативно и постоянно. С этой целью промышленность, аналитическоеприборостроение разработаны специальные приборы для контроля концентрации различных веществ в газовой смеси. Такие приборы называются газоанализаторы.

Наиболее часто для контроля среды используют приборы, определяющие концентрацию следующих газов: SO₂, NO, NO₂, CO₂, CO, C_nH_m, пыль.

Для контроля содержания таких веществ применяют газоанализаторы стационарные. Общий подход к построению такого прибора следующий:

Существенная часть такого прибора — преобразователь, который концентрацию того или иного газа преобразует в электрический сигнал. Этот узел определяет точность измерения, его характеристики практически полностью переносятся на результат.

Особенность преобразователей:

1. Каждый преобразователь различает (настроен) на одно вещество, хотя в смеси их множество. Поэтому точность результата, как правило, не выше б ≥ 5-10 %.

2. Со временем чувствительные элементы преобразователя стареют, теряют свое качество, следовательно, требуют ухода, проверки.

3. Концентрация пыли также влияет на результат измерения. Поэтому в воздухозаборную магистраль ставят фильтры.

Преобразователи могут работать в режиме непрерывного измерения (циклического), а также в режиме единичных измерений. Непрерывные измерения требуют постоянной работы компрессора.

В преобразователе используют разные принципы для получения электрического сигнала.

1. Самым точным методом преобразования считается спектр-анализ, когда газовая смесь возбуждается внешним источником и ионы примесей излучают сигналы: световые, электромеханические, на которые настроены приемники. Наиболее известным прибором считается Криссталл-2000 — хромотограф, который определяет состав смесей сразу полный. Прибор производится на биомашпроме. Основной недостаток: выполнен в лабораторном выполнении и смесь-объект нужно принести.

2. Серия приборов типа ГИАМ-1, 2, 10, 12 — приборы промышленного назначения, предназначенные для измерения одного из трех веществ (SO₂, NO (NO₂), CO (CO₂). Устанавливаются обычно на ТЭЦ вблизи преобразователей энергии. В основе преобразователя хемилюминесцентный метод, суть которого в том, что при облучении газовых смесей жесткими лучами (рентгеновские) отдельные составляющие смеси начинают светиться. Ф/элементы, расположенные в камере, улавливают это свечение, преобразуя его в уровень напряжения.

В зависимости от спектра излучения (приемника) прибор построен на измерении того или иного газа. Точность измерения не лучше — 0: 20 %.

3. Ф434 L прибор для измерения тех же компонентов, также настраивается на один из них. Это во многом аналогичный аналогоприбор, который использует световой метод преобразования. Эти приборы стационарные, имеют жесткую воздухозаборную магистраль (трубу). Основной недостаток таких приборов — сам принцип преобразования (исключены вибрации, постоянная t ^о, большой объем воздуха). Более перспективными считаются приборы, имеющие адсорбционный принцип преобразования. Газовая смесь просачивается через специальное вещество — «таблетку», /// проводимость которых изменяется в зависимости от состава таблетки. Такой метод оперативен, позволяет одновременно анализировать несколько компонентов (при параллельном включении магистралей). Основной недостаток: насыщение чувствительного элемента.

Современные индикаторы позволяют в течение полугода эксплуатировать без подстройки. По этому принципу выпускаются переносные приборы серии «Политест», в составе которых 4 индикатора. Приборы позволяют контролировать состав газовой смеси промышленных зон. Габаритные размеры такого прибора, включающего устройство печати — не больше «дипломата».

Более перспективными считаются индикаторы газовых смесей, выполненные на полупроводниковых кристаллах. В них также используется адсорбционный принцип, но степень насыщения значительно меньше.

На кристалле, размером 10 х 10 мм выполнен специальный рисунок Ме (например, решетка), проводимость которой зависит от концентрации веществ в поверхностном слое кристалла. По величине тока судят о составе того или иного компонента.

Измерительные приборы для определения концентрации газов необходимы как в промышленности энергетики, так и в социо-бытовых условиях. Наиболее перспективными считаются полупроводниковые преобразователи, имеющие малое энергопотребление и высокую чувствительность. Оперативный контроль состава газовой смеси необходим не только для промышленных установок, но и для жилой зоны атмосферы города.

https://helpiks.org/9-70448.html

 

https://pandia.ru/text/78/353/698.php

Анализ экологической ситуации на территории РФ и в мире в целом свидетельствует о том, что обстановка остается неблагополучной, а загрязнение природной среды – высоким.

Природоохранные мероприятия в любой отрасли промышленности являются первостепенными. Но для решения экологических задач необходимо знать, какие загрязнения и в каком количестве присутствуют в данной среде. Для их определения существуют различные методы (биоиндикационные, физико-химические, аэрокосмические и другие) и приборы (газоанализаторы, фотоколориметры, психометры). Приборов для определения состояния окружающей среды множество. Самые распространенные и простейшие приведены в данных методических указаниях, которые познакомят студентов с назначением приборов, их техническими характеристиками и особенностями, а так же помогут в выполнении лабораторных работ.

1. ПЕРЕДВИЖНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Для анализа за изменением состояния окружающей среды в промышленных городах широко используют передвижную лабораторию экологического мониторинга, которая представлена на рис.1.

Рис.1. Передвижная лаборатория экологического мониторинга