Практична робота №3

Тема: Визначення вмісту вуглекислого газу (оксиду карбону (IV))

Мета роботи: Навчитись визначати вміст вуглекислого газу, зробити експрес – аналіз повітря

Основні поняття: експрес – аналіз, вуглекислота, отруйні гази, концентрація СО₂

Завдання до роботи. Опрацювати теоретичні відомості. Виконати необхідні розрахунки та відповісти на питання за наведеними задачами.

Короткі теоретичні відомості.

СО₂ не належить до отруйних газів (об'ємна частка в атмосферному повітрі стано­вить 0,027%), однак молекули оксиду карбону (IV) затримують інфрачервоне випроміню­вання Землі, впливаючи тим самим на температуру приземного шару; від його концент­рації залежать процеси фотосинтезу і дихання.

Обладнання і матеріали: барометр, відкривач індикаторних трубок, індикаторні трубки (IT) для визначення оксиду карбону (IV), поліетиленовий мішок місткістю 3—5 л, насос-аспіратор, термометр.

Хід роботи

3.1. Експрес-аналіз повітря на вміст С0₂

Відкривають IT на С0₂ з обох кінців (звертають увагу на колір наповнювача) і під'єднують його з боку виходу повітря до насоса. Роблять зазначену в інструкції кількість закачувань насосом, просмоктуючи крізь IT повітря приміщення (вулиці, парка). Відзначають зміну забарв­лення і довжину стовпчика наповнювача, що прореагував після прокачування.

Для точних аналізів вимірюють і записують значення температури повітря (t, °С) і атмо­сферного тиску (Р, мм рт. ст.) у момент прокачування повітря насосом.

Розміщують IT поряд зі шкалою, зображеною на етикетці, і визначають концентрацію С0₂ С стовпчиком, що змінив забарвлення. Приводять значення концентрації, виміряне за температури t і тиску Р, до нормальних умов. Розрахунок здійснюють за формулою:

, мг/м³,

3.2. Експрес-аналіз повітря, яке видихається, на вміст С0₂

Розпрямляють сухий і чистий поліетиленовий пакет. Роблять видих у пакет, наповнюючи його газами, що видихаються. "Загерметизовують" пакет, затиснувши його горловину рукою.

Беруть заздалегідь приготовлену і відкриту IT, вставляють у насос. Трохи відкривають пакет і швидко вміщують туди IT з насосом, після чого пакет знову "загерметизовують", за­криваючи рукою. Здійснюють зазначену в інструкції кількість закачувань насосом, просмок­туючи крізь IT повітря з мішка.

Обчислюють об'ємну частку С0₂ в повітрі С₁ за формулою:

, %

де С₂ — концентрація газу, мг/м³; М — молярна маса С0₂ (М = 44). Одержані результати заносять у таблицю 3.1:

Таблиця 3.1

Місце відбору проб	Умови аналізу		Масова концентра­ція, мг/м^3	Об'ємна частка, %
	Температура, °С	Атмосферний тиск, мм рт. ст.
Приміщення Вулиця Парк

Практична робота №4

Тема: Оцінка впливу автотранспорту на стан повітря

Мета роботи: Ознайомитись з впливом автотранспорту на стан повітря, визначати завантаженість ділянки вулиці автомобільним транспортом, оцінити ступень забрудненості атмосферного повітря відпрацьованими газами на ділянці магістральної вулиці (за концентрацією СО)

Основні поняття: завантаженість, відпрацьовані гази, інтенсивність руху

Завдання до роботи. Опрацювати теоретичні відомості. Виконати необхідні розрахунки та відповісти на питання за наведеними задачами.

Короткі теоретичні відомості.

4.1. Визначення завантаженості ділянки вулиці автомобільним транспортом

Автотранспорт, чисельність якого на вулицях міст і сіл України постійно зростає, негативно впливає на самопочуття їх мешканців, чинячи як пряму, так і опосередковану дію: шум, забруднення повітря й ґрунтів, ущільнення ґрунтів тощо. Викиди автотранс­порту, що містять вуглеводні, оксиди нітрогену, сульфуру, карбону, сажу, надзвичайно небезпечний бензпірен тощо, зумовлюють появу смогів та кислотних дощів, почастішан­ня респіраторних захворювань населення. Особливо значне забруднення спостерігається поблизу перехресть вулиць, де автомобілі змінюють швидкість або мотори працюють на холостому ходу.

Викиди шкідливих речовин у відпрацьованих газах автотранспорту регламентуються стандартами; вміст свинцю і оксидів сульфуру обмежується стандартами на пальне. Остан­нім часом із метою зменшення негативного впливу автотранспорту на довкілля і здоров'я людей вживаються заходи, серед яких і заборона на використання домішок тетраетил-плюмбуму (тетраетилсвинцю) в пальному, перехід на природний газ.

4.2. Визначення завантаженості вулиць автотранспортом

Оцінку завантаженості вулиць автотранспортом визначають за інтенсивністю руху:

• низька інтенсивність руху - 2,7-3,6 тис. автомобілів за добу;

• середня інтенсивність руху - 8-17 тис. автомобілів за добу;

• висока інтенсивність руху - 18-27 тис. автомобілів за добу.

Хід роботи

Студенти розподіляються на групи по 3 особи (двоє підраховують з обох боків вулиці, третій оцінює ситуацію), які після інструктажу займають спостережні пункти по обидва боки вулиць (із пожвавленим рухом автотранспорту - в центрі міста; з незначним рухом; на ділян­ках, де багато транспортних розв'язок і світлофорів тощо).

Збирати матеріал можна як упродовж одного практичного заняття, так і в різні години доби протягом тривалого часу.

Інтенсивність руху автотранспорту визначають методом підрахунку автомобілів різних ти­пів - 3 рази по 20 хв під час кожного терміну вимірювань (о 8-й, 13-й і 18-й год). Записи заносять у таблицю 4.1:

Таблиця 4.1

Тип автомобіля	Кількість автомобілів в різний період доби, шт.
	8 год	13 год	18 год
Легкої вантажності Середньої вантажності Важкої вантажності Автобус Легковий

Автомобілі поділяють на три категорії: з карбюраторним двигуном, дизельні, автобус "Ікарус".

Здійснюють оцінку руху транспорту на окремих вулицях, будують графіки, обговорюють способи зменшення негативного впливу транспорту на стан довкілля. Результати можна пода­ти у вигляді графіків (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Кількість автомобілів у різні години доби

Знаючи види викидів і концентрацію окремих забруднювачів у відпрацьованих газах автотранспорту, можна розрахувати ступінь забруднення повітря на висоті людського зросту чи іншій висоті.

4.3. Оцінка ступеня забрудненості атмосферного повітря відпрацьованими газами на ділянці магістральної вулиці (за концентрацією СО)

Ступінь забрудненості повітря автотранспортом залежить не лише від інтенсивності руху, вантажності машин, кількості та характеру викидів, а й типу забудови, рельєфу місцевості, напряму вітру, вологості й температури повітря. Тому всі ці особливості слід зазначати.

Ухил визначають візуально чи з допомогою екліметра, швидкість вітру - анемомет­ром, вологість повітря - психрометром, вміст СО, пилу, оксидів нітрогену і сульфуру, вуглеводнів визначають за стандартними методиками.

Зазначають наявність насаджень, які поглинають пил та інші забрудники, зменшують шумове навантаження, регулюють мікроклімат (вміст вологи, кисню, С0₂, йонів, фітонцидів).

Усі ці впливи різних чинників під час визначення концентрації СО враховує формула:

,

де А - фонове забруднення атмосферного повітря (А=0,5 мг/м³); N - сумарна інтенсив­ність руху автомобілів на ділянці вулиці (шт./год); К_т - коефіцієнт токсичності автомо­білів за викидами в повітря СО; К_г - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості; К_н -коефіцієнт, що враховує зміну забруднення атмосферного повітря оксидом карбону, за­лежно від величини поздовжнього нахилу; К_с - те саме відносно швидкості вітру; К_в - те саме відносно вологості повітря; К_п - коефіцієнт збільшення забрудненості атмосферно­го повітря оксидом карбону біля перехресть.

Коефіцієнт токсичності автомобілів визначають як середньозалежний для потоку ав­томобілів за формулою:

,

де Р_і - склад руху, частки одиниці; значення К'_т визначають за таблицею 4.2.

Таблиця 4.2

Тип автомобіля	Коефіцієнт К'т
Важкий вантажний (мікроавтобус)	2,3
Середній вантажний	2,9
Легкий вантажний	0,2
Автобус	3,7
Легковий	1,0

Значення коефіцієнта К_а, що враховує аерацію місцевості, визначають за таблицею 4.3.

Таблиця 4.3

Тип місцевості за ступенем аерації	Коефіцієнт Кa
Транспортні тунелі	2,7
Транспортні галереї	1,5
Магістральні вулиці і дороги з багатоповерховою забудовою з обох боків	1,0
Вулиці та дороги з одноповерховою забудовою	0,6
Міські вулиці та дороги з однобічною забудовою, набережні,
естакади, високі насипи	0,4
Пішохідні тунелі	0,3

Для магістральної вулиці К_а = 1

Значення коефіцієнта К_н, що враховує зміни забруднення повітря СО відповідно до величини повздовжнього нахилу вулиці, визначають за таблицею 4.4.

Таблиця 4.4

Повздовжній ухил, град	Коефіцієнт Кн
0	1,00
2	1,06
4	1,07
6 8	1,18 1,55

Коефіцієнт К_с, що враховує вплив швидкості вітру на вміст СО в повітрі, визначають за таблицею 4.5:

Таблиця 4.5

Швидкість вітру, м/с	Коефіцієнт Кс
1	2,70
2	2,00
3	1,50
4	1,20
5	1,05
6	1,00

Коефіцієнт К_в (враховує вплив відносної вологості повітря на концентрацію СО) поданий у таблиці 4.6:

Таблиця 4.6

Відносна вологість повітря, %	Коефіцієнт Кв
100	1,45
90	1,30
80	1,15
70	1,00
60	0,85
50	0,75
40	0,60

Значення коефіцієнта К_п для різних типів перехресть наведені в таблиці 4.7.

Таблиця 4.7

Тип перехрестя	Коефіцієнт Кп
Регульоване перехрестя:
світлофорами звичайне	1,8
світлофорами регульоване	2,1
саморегульоване	2,0
Не регульоване:
зі зниженою швидкістю	1,9
кільцеве	2,2
з обов'язковою зупинкою	3,0

Підставивши значення наведених коефіцієнтів, обчислюють концентрацію оксиду карбону на певній ділянці магістралі за різних метеорологічних умов або на ділянках з різною забудовою. Доходять висновків, які чинники більше, а які менше впливають на забрудненість повітря оксидом карбону, що міститься у викидах автотранспорту.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5

Тема: Забруднення атмосфери нафтопродуктами при їх перевезенні і заправці та шкідливими викидами МТП

Мета роботи: Ознайомитися з основними видами шкідливих викидів автотранспорту та нафтопродуктів при їх перевезенні, переливанні, заправці тощо в атмосферу

Основні поняття: Викиди легких вуглеводів (моторне паливо), нормативи викидів карбюраторних і дизельних автомобілів

Завдання до роботи.

Розрахувати викиди в атмосферу під час експлуатації машинно-тракторного парку сільськогосподарського підприємства, де проходили практику, під час перевезення, зливання і заправлення нафтопродуктів. За вихідні дані взяти витрати господарством бензину, дизельного палива, масла за рік.

Короткі теоретичні відомості.

Характерною особливістю технічного прогресу сьогодення є моторизація всіх галузей промисловості і сільського господарства, зростання використання нафтопродуктів.

До недавнього часу основним джерелом забруднення була промисловість, в теперішній час таким є транспорт. Так, понад 40% оксиду вуглецю, 46% вуглеводнів і близько 30% оксиду азоту від загальної кількості цих речовин, що потрапляють в атмосферу, припадає: на транспорт. На Україні експлуатується понад 2 млн. вантажних та близько 7 млн. легкових автомобілів.

Сучасне сільське господарство характеризується інтенсифікацією виробництва, що обумовлює значне зростання обсягу механізованих робіт і перевезень вантажів. Встановлено, що на транспортні процеси в сільському господарстві припадає до 35% всіх витрат праці і до 40% затрат енергії. Для роботи двигунів внутрішнього згоряння здебільше використовується дизельне паливо, бензин або газ.

Проводяться також дослідні роботи з використанням суміші вказаних та альтернативних палив (водень, спирт тощо).

Від належного транспортування, зберігання і заправлення машин паливо-мастильиими матеріалами сільське господарство зазнає відповідних економічних та екологічних втрат.

Розрізняють кількісні втрати (витік через нещільність, розливання під час транспортування і заправлення, випаровування через несправні клапани і при малому заповнені резервуарів тощо) та якісні втрати паливо-мастильних матеріалів (попадання в паливо води і механічних домішок, розрідження моторних і трансмісійних масел паливом).

Дослідженнями доведено, що під час транспортування втрати становлять 1,5 %, під час зберігання – 0,5%, під час заправлення - 2 % і під час експлуатації машин – 7,5%.

В Україні сьогодні ще широко використовується тетраетилсвинець у процесі виробництва високооктанових автомобільних бензинів. Етилюванню підлягають близько 50% автомобільних бензинів, вміст свинцю в них досягає 0,36 г/л. В той час, в Англії, Німеччині – 0,15 г/л; в США – 0,013 г/л. Важкі фракції нафтопродуктів, попадаючи в навколишнє середовище, осідають на дні та берегах водоймищ, створюють довгодіючі джерела забруднення води. У разі попадання в грунт - порушують життєві процеси, що протікають у ньому.

Від забруднення навколишнього середовища нафтопродуктами страждають і рослини, і тварини. Небезпека забруднення нафтопродуктами навколишнього середовища ще більше підсилюється у зв'язку з їх рухомістю і здатністю самотранспортуватися.

Додаткова і інформація.

Під час заливання нафтопродуктів з автоцистерни у резервуари та під час заправлення транспортних засобів в атмосферу виділяються пари вуглеводнів. їх кількість залежить від виду нафтопродуктів, швидкості їх надходження з автоцистерни в резервуари та із заправних колонок у наливні баки машин.

Швидкість надходження в резервуар рідких нафтопродуктів самопливом становить 4,5м³ за 20 хв., а в автозаправках - 40 л/хв., або 2,4м /год. Максимальний разовий викид парів вуглеводнів під час заправлення автомобілів дорівнює, г/с: бензином - 0,044; дизельним паливом - 0,013.

Таблиця 5.1

Нормативні викиди в атмосферу шкідливих речовин під час роботи автотранспорту

Речовина	Одиниця вимірювання	Карбюраторний двигун	Дизельний двигун
CO	т/т	0,20	0,02
NO2	т/т	0,04	0,04
S02	т/т	0,002	0,02
Вуглеводні	т/т	0,04	0,06
Сажа	т/т	0,006	0,02
Бензопірін	г/т	0,23	0,31
Свинець	г/кг	0,50	-

Максимальний разовий викид парів під час заливання становить, г/с: бензину - 0,246; гасу - 0,103; дизельного палива - 0,075; мазуту - 0,06; масел - 0,0152.

Згідно з нормативно-технічною документацією, нормування якості виробничого середовища здійснюється з метою встановлення гранично допустимих норм впливу на навколишнє середовище, що гарантує екологічну безпеку працівників. В Україні розроблені та діють нормативи ГДК, перевищення яких за певних умов негативно впливає на здоров'я людини.

У випадку присутності в повітрі декількох речовин, які мають здатність до сумарної дії, сума їх концентрації не повинна перевищувати одиниці при розрахунку за виразом:

, (5.1)

де С₁, С₂, С₃ - відповідно фактичні концентрації оксиду вуглецю, двоокису азоту, формальдегіду в приміщенні;

ГДК₁, ГДК₂, ГДІС₃ - гранично допустимі концентрації тих самих речовин [3].

Частку шкідливих домішок, що проникають у повітряне середовище через нещільність двигуна та його газоповітряний тракт, встановлюють за допомогою замірів у реальних умовах або розрахунковим методом.

Однак не для всіх тилів двигунів існують аналітичні залежності для визначення концентрацій шкідливих речовин, тому реальні концентрації шкідливих домішок визначаються заміром в реальних умовах або розрахунковим методом. Зокрема, кількість шкідливих домішок, які виділяються при роботі швидкохідних не газощільних дизелів потужністю до 735,5 кВт, визначається за залежністю

, (5.2)

де Р - кількість газу, мг/год.;

N_e - ефективна потужність дизеля за мінімальної кількості обертів, кВт;

К_ц, К_к - вміст окремих складових у відпрацьованих газах циліндра і картера, мг/л.

При експлуатації кислотних акумуляторних батарей виділяються водень, кисень, двоокис сірки, сурм'янистий та миш'яковий водень, вуглекислий газ, а також аерозоль сірчаної кислоти (акумуляторні гази) у вигляді туману. Водень та кисень виділяються внаслідок електролізу води.

Сурм'янистий водень (стибін) отримується при взаємодії атмосферного водню з сурмою, котру додають для надання міцності пластинам. Частина сурм'янистого водню розчиняється в електроліті, в активній масі та в сепараторах, а більша частина разом з воднем надходить у повітря. Виділення сурм'янистого водню помітно збільшується зі збільшенням газовиділень з акумулятора.

Миш'яковистий водень (арсин) утворюється в невеликих кількостях внаслідок протікання реакцій між миш'яком та сірчаною кислотою. Миш'як у вигляді незначних домішок міститься у свинці та в сірчаній кислоті. Арсин - з'єднання нестійке, що легко розкладається на миш'як та водень. Вуглекислий газ виділяється з акумуляторів в незначній кількості при використанні в них сепараторів з дерева.

Кількість водню (л/г) що виділяється при заряджанні кислотних акумуляторів, розраховується за виразом

, (5.3)

де І₁, І₂,..., І_n - величина зарядного струму;

n - кількість акумуляторів в батареї, яка заряджається.