- •1. Основные положения
- •1.1. Главные виды и источники загрязнения атмосферы
- •1.2. Нормирование загрязнений атмосферы
- •1.3. Рассеяние промышленных выбросов через дымовые трубы
- •1.4. Загрязнение атмосферы выхлопными газами автомобилей
- •1.5. Определение ширины санитарно-защитной зоны
- •1.6. Оценка ущерба, наносимого загрязнением атмосферы здоровью людей
- •2. Методы и приборы для контроля загрязнения воздушной среды
- •2.1. Газоанализаторы
- •2.2. Пылемеры
- •3. Виды заданий и исходные данные
- •3.1. Расчет ширины санитарно-защитной зоны
- •3.2. Расчет эффективности газоочистной установки
- •3.3. Расчет загрязнения атмосферы выхлопными газами автомобилей
- •3.3.7. В материалах, приведенных в разделе 2, выбирают аппаратуру для контроля параметров загрязнения воздуха и приводят ее описание. Библиографический список
- •Оглавление
2.2. Пылемеры
Значительную часть промышленных выбросов, загрязняющих воздушный бассейн, составляет пыль. Содержание пыли в атмосфере определяется как размерами выбросов промышленных предприятий, так и интенсивностью ее поступления от природных источников.
Методы измерения концентрации пыли делят на две группы: методы, основанные на предварительном осаждении, и методы без предварительного осаждения пыли. Основным показателем для гигиенической оценки состояния воздушной среды является масса взвешенной пыли с учетом ее дисперсности. Поэтому основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации пыли. К недостаткам следует отнести длительность отбора пробы, трудоемкость анализа. Преимущества методов второй группы - возможность непосредственных измерений в самой пылевоздушной среде, непрерывность измерений, высокая чувствительность. Существенный недостаток - влияние изменений свойств пыли, особенно дисперсного состава.
Для контроля пыли, свойства которой изменяются во времени в широких пределах, целесообразно использовать методы, основанные на предварительном осаждении пыли. Из них наиболее широко применяют радиоизотопный метод, на точность которого не влияет изменение химического состава пыли.
Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на использовании свойства радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли. Воздух предварительно фильтруют и затем определяют массу осевшей пыли по ослаблению радиоактивного излучения при прохождении его через пылевой осадок.
Массу пыли на фильтре определяют, исходя из зависимости [9]
I = Ioexp (-mm),
где IиIo- интенсивность радиоактивного излучения после прохождения его через пылевой осадок на фильтре и через чистый фильтр;m- массовый коэффициент поглощения радиоактивного излучения;m - масса осевшей на фильтре пыли.
Массовый коэффициент поглощения mзависит от вида и энергии излучения. При определении концентрации пыли радиоизотопным методом наиболее широко используют бета-излучение, так как оно обладает достаточной проникающей способностью и довольно хорошо подчиняется экспоненциальному закону.
Радиоизотопный пылемер Прима-03 предназначен для определения концентрации пыли в атмосферном воздухе и в воздухе производственных помещений. Схема этого пылемера показана на рис.10.
Толщина пылевого осадка определяется по поглощению бета-частиц. Запыленный воздух просасывается через фильтр с помощью воздуходувки 10. Пыль осаждается на фильтровальную ленту 2 типа НЭЛ-3, которая наматывается на кассеты 1 с помощью механизма перемотки ленты 6. Во время определения массы чистой ленты или пылевого осадка фильтровальная лента 2 помещается между источником бета-излучения 4 и детектором 9 с помощью механизма перемещения 5. При отборе пробы воздуха фильтровальная лента 2 устанавливается механизмом перемещения 5 над окном 3 газозаборного канала. Излучение, прошедшее через фильтр, регистрируется детектором 9. Выходной сигнал подается на блок обработки сигнала 8 и затем на индикатор 7.
Рис.10. Схема пылемера Прима-03
Основные технические характеристики Прима-03:
- интервал измеряемых концентраций 0,05-100 мг/м3;
- погрешность измерения 25 %;
- время отбора пробы 1- 45 мин;
- масса 5,5 кг.
К методам, основанным на предварительном осаждении пыли, относится и фотометрический метод. Этот метод измерения основан на определении оптической плотности пылевого осадка. Оптическую плотность пылевого осадка можно определять путем измерения поглощения или рассеяния им света.
Определение оптической плотности пылевого осадка по поглощению основано на определении интенсивности света I, прошедшего через слой[9]
I = Ioexp(-Cl),
где Io- интенсивность начального светового потока;C-концентрация
пыли, накапливаемой на фильтре; -показатель поглощения света,
приходящийся на единицу концентрации пыли; l- толщина слоя пыли.
Оптическая плотность D пылевого слоя равна
D=lg(Io/I) = 0,434Cl.
Измерение интенсивности света, рассеянного осевшей на фильтре пылью, положено в основу работы пылемера ФЭКП-3 [9]. Прибор состоит из поршневого насоса с пружинным приводом, фильтропротяжного механизма и фотометра. Фотометр состоит из миниатюрной лампы накаливания и двух фотоприемников, расположенных так, чтобы против одного находился чистый фильтр, а против другого - фильтр с пылевым осадком. Фотоприемники, в качестве которых используются фоторезисторы, включены в мостовую измерительную цепь. В измерительную диагональ моста включен прибор, фиксирующий результаты измерения концентрации пыли.
Основные технические характеристики пылемера ФЭКП-3 следующие:
- интервал измеряемых концентраций от 0 до 4000 мг/м3;
- погрешность измерения + 24%;
- минимальная определяемая концентрация пыли 10 мг/м3;
- время отбора пробы 1 - 1,5 мин.
В пылемере ДПВ реализован метод, основанный на измерении интенсивности света, прошедшего через осадок пыли. Оптическая схема ДПВ представлена на рис.11 [9].
Рис.11. Схема пылемера ДПВ.
Запыленный воздух с помощью аспиратора подается в классификатор 5, выполненный в виде пластинки с системой клапанов, в которых происходит разделение пыли на две фракции (больше и меньше 5 мкм). Оба пылевоздушных потока, каждый из которых содержит определенную пылевую фракцию, проходят через разные окна классификатора, покрытые с одной стороны пленкой из прозрачного полиэтилена, а с другой стороны - фильтром. Затем потоки проходят через фильтр, оставив на нем два пылевых пятна, и выбрасываются в атмосферу.
Оптическая плотность пылевых осадков определяется двухканальным фотометром. В измерительном канале свет от источника 3 проходит через заслонку 4, прозрачную полиэтиленовую пленку, классификатор 5, фильтр 6 и попадает на измерительный фотоприемник 7. В канале сравнения свет от того же источника через регулировочный винт 2 подается на фотоприемник сравнения 1. В качестве фотоприемников служат фоторезисторы, которые включены в мостовую измерительную цепь. Оптическую плотность пылевых осадков на фильтре определяют поочередно.
Основные технические характеристики пылемера ДПВ:
- интервалы измеряемых концентраций: 0-30; 0-60; 0-300; 0-600; 0-3000 мг/м3;
- погрешность измерений +10%;
- продолжительность одного измерения 1-5 мин.
К оптическим методам измерения концентрации пыли без предварительного ее осаждения относится метод интегрального светорассеяния. Он дает возможность определять массовую концентрацию частиц пыли по измерению суммарной интенсивности рассеянного света.
Интенсивность Iразрассеянного света определяется выражением
Iраз=z7(r)n7N,
где z - коэффициент пропорциональности; r- радиус частиц;N-
счетная концентрация частиц.
Значение показателя n зависит от размера частиц. Для частиц радиусом r<0,1 мкм n=6, для частиц радиусомr>1 мкм n=2, а для частиц с радиусом от 0,1 до 1 мкм n=6_2.
При рассеянии света полидисперсной пылью, размеры частиц которой изменяются в широком интервале, происходит усреднение результатов.
В результате исследований зависимости интенсивности светорассеяния Iразот концентрации Cдля полидисперсных частиц установлено, что [9]
С = 450Iраз/Iо, мг/м3.
Таким образом, метод интегрального светорассеяния позволяет измерять массовую концентрацию как монодисперсной, так и полидисперсной пыли. Однако при исследовании полидисперсной пыли возрастает погрешность измерения. Этот метод позволяет создать высокочувствительные пылемеры. Оптическая схема реализующего этот метод пылемера НИИМ-2 приведена на рис.12.
Свет от источника 1 формируется линзой 2 в параллельный световой пучок, который проходит через контролируемый пыле-газовый поток и фокусируется линзой 7 на светочувствительной поверхности фотоприемника 8. Источник света и фотоприемник устанавливают на противоложных сторонах газохода. Для предотвращения запыления окон 3,6 они непрерывно обдуваются потоком очищенного воздуха, подаваемого через отверстия 4, 5. Фотоприемник включен в мостовую схему с компенсацией температурной погрешности фоторезистора.
Однолучевые пылемеры имеют простые оптические схемы. К недостаткам следует отнести погрешности измерений, вызванные нестабильностью напряжения питания источника света и фотоприемника.
Рис.12. Схема пылемера НИИМ-2