новая папка 1 / 304013

УДК 502.3:504 (076.5) ББК 20.18я7

Е 92

Рецензент - кандидат технических наук, доцент Е.Л. Горшенина

Ефремов, И.В.

Е 92 Анализ воздушной среды с помощью набора «НХС-воздух»: методические указания / И.В. Ефремов, В.А. Солопова; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург : ОГУ, 2014. – 20 с.

Методические указания предназначены для проведения лабораторных работ с набором «НХС-воздух». Работы с набором предполагают учебное моделирование загрязнений воздуха, а также анализ воздушной среды с помощью индикаторных трубок. В методических указаниях приведена краткая теоретическая часть, позволяющая студенту самостоятельно освоить данный вопрос, представлена методика выполнения работы и инструкция по технике безопасности.

Методические указания предназначены для бакалавров, изучающих курс системы защиты среды обитания.

УДК 502.3:504 (076.5) ББК 20.18я7

© Ефремов И.В., Солопова В.А., 2014 © ОГУ, 2014

2

Содержание

1Цель работы……………………………………………….…………………....4

2Теоретическая часть………………….…………………………………………4

2.1 Общие сведения о вредных веществах………………………..………..……4

2.2 Нормирование содержания вредных газов и паров в воздухе расположения жилых зданий………………………..………………………….…………………6

3Экспериментальная часть ……..…………………..….………………………7 3.1 Применяемые приборы и оборудование………………..………..………...7 3.2 Приготовление учебных смесей……………………………………………..8 3.3 Порядок применения индикаторных трубок при анализе воздушных смесей……………………………………………………………………………..11

4Указания по технике безопасности………………………………….………13

4.1 Общие меры предосторожности…………………………………………..13

4.2 Характеристика опасных реактивов для моделирования химических загрязнений………………………………………………………………………15

5Порядок проведения эксперимента…………………………………………18

5.1 Ход работы и обработка полученных результатов……………………..18

6Вопросы для самоконтроля…………..…………….…………………...…...19

Список использованных источников…………………….…………………….20

3

1 Цель работы

Изучить методику анализа воздушной среды и определения концентрации вредных веществ с помощью набора «НХС-воздух».

2 Теоретическая часть

2.1 Общие сведения о вредных веществах

Рост и интенсификация всех отраслей промышленности приводит к значительному загрязнению химическими веществами среды обитания человека,

увеличению контакта с ними в процессе производства и в быту. Для осуществления контроля объектов окружающей среды и производственного воздуха необходимо знание вида и концентрации присутствующих в воздухе загрязнителей [1].

Возможными путями проникновения вредных веществ в организм человека являются органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожный покров. Вредные вещества хорошо растворимые в жирах и липидах, могут проникать в организм через кожу (бензол, ксилол, дихлорэтан, цианиды.)

После попадания в организм человека вредные вещества проявляют селективное (избирательное) действие.

По характеру воздействия на организм вредные вещества подразделяются на:

-общетоксические;

-раздражающие;

-сенсибилизирующие;

-канцерогенные;

-мутагенные;

-влияющие на репродуктивную функцию.

Примером общетоксичных вредных веществ являются ароматические углеводороды и их производные (бензол, толуолы, ксилол, анилин и др.), ртуто- и

фосфорорганические соединения, хлорированные углеводороды (дихлороэтан). В

4

платина, альдегиды и т.п.) действуют как аллергены, то есть вызывают увеличение

чувствительности организма к этим веществам, изменения кожи, заболевания

крови, астматические явления.

К канцерогенным вредным веществам относят полициклические ароматические углеводороды (бензопирены, продукты перегонки каменного угля и нефтепереработки, ароматические амины, пыль асбеста и др.). При попадании и накапливании в организме человека вызывают развитие злокачественных опухолей.

Мутагенные вредные вещества (этилен амин, уретан, органические перекиси,

иприт, оксид этилена, формальдегид, гидроксиламан) вызывают поражение

генетического аппарата зародышей и соматических клеток организма.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию, необходимо

отметить бензол и его производные, сероуглерод, хлоропрен, свинец, сурьму,

марганец, ядохимикаты, никотин и соединения ртути. Все они приводят к

снижению функций воспроизведения потомства.

Вредные вещества, попадающие в организм в виде газов, паров или пыли воздействуют на ткани и биохимические системы, нарушают процессы нормальной

жизнедеятельности. Действие вредных веществ проявляется в виде хронических и

острых отравлений, летального исхода. Отравления и заболевания, возникающие

при воздействии вредных веществ на производстве, называются

профессиональными заболеваниями. Действие вредных веществ на организм зависит от многих факторов: физико-химических свойств, фазового состояния,

состояния организма, условий работы и т.д. Токсичность вредных веществ возрастает с увеличением их летучести, растворимости и дисперсии.

5

2.2 Нормирование содержания вредных газов и паров в воздухе

расположения жилых зданий

При проведении мониторинга воздушной среды в местах расположения жилых зданий, зонах отдыха, парках и т.п. (т.е. в относительно благополучных зонах)

необходимо определять содержание химических загрязнителей-токсикантов в концентрациях на уровне предельно допустимой концентрации для воздуха населенных пунктов.

ПДК – предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

ПДК с.с.– это средне суточная предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест в мг/м³. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания.

Критерии качества атмосферного воздуха в ЕС – уровень, установленный на основе научных знаний, с целью исключения, предотвращения или сокращения вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду в целом. В случае превышения установленных критериев качества атмосферного воздуха по каждому загрязняющему веществу он должен быть достигнут в течение заданного периода времени, после чего он не может быть превышен [3].

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на

4класса опасности:

1.Чрезвычайно опасные

2.Высоко опасные

3.Умеренно опасные

4. Малоопасные

6

3 Экспериментальная часть

3.1 Применяемые приборы и оборудование

Набор химико-аналитических средств «НХС-воздух» может быть использован для решения задач оценки содержания вредных веществ в воздухе с использованием индикаторных трубок [4].

Входящее в состав набора оборудование и принадлежности позволяют выполнять учебное моделирование загрязнений воздуха, а также эксресс-анализ воздушной среды на содержание токсичных веществ с достаточной долей достоверности.

Набор «НХС-воздух» выпускается в двух модификациях:

- НХС-воздух-1- базовая модификация, предназначена для работы в составе лабораторной установки БЖС-7, предназначенной для анализа воздуха, по ограниченному перечню загрязняющих веществ - летучих органических соединений и относительно несложным методикам создания воздушных загрязнений;

- НХС-воздух-2- расширенная модификация, предназначенная для работы в составе установки БЖС-7 по перечню актуальных загрязнителей неорганической и органической природы, с применением различных методик моделирования.

Набор «НХС-воздух» предназначен для определения в воздухе производственных помещений концентрации:

-аммиака (NH3);

-ацетона (C3H6O);

-бензина;

-диоксида азота (NO2);

-диоксида серы (SO2);

-диоксида углерода (CO2);

-сероводорода (H2S);

-толуола (C7H8);

-хлора (Cl2);

7

- этанола (С2H5OH).

В качестве реактивов для приготовления модельных загрязнений воздуха можно использовать аммиак, концентрированную азотную и соляную кислоту,

ацетон, стружку меди, спички, сульфит железа, толуол, этанол.

В состав прибора входит емкость полиэтиленовая мягкая объемом 10 л с двумя резьбовыми штуцерами, зажимы, насос пробоотборник НП-3М с паспортом,

пинцет, пипетка-капельница, два химических стакана вместимостью 50 мл, бумага фильтровальная, защитные очки и перчатки.

3.2 Приготовление учебных смесей

Задачи проведения мониторинга воздушной среды в местах расположения жилых зданий необходимо решать и при изучении методов и средств очистки загрязненности воздуха, в частности, в составе лабораторной установки БЖС-7.

Данные задачи решаются с применением высокочувствительных методик и приборов,

освоение которых неспециалистами вызывает серьезные трудности, причем сами приборы в образовательных учреждениях, как правило, отсутствуют.

Изучение методов и оборудования по очистке воздуха в составе установки БЖС-7 проводится с применением метода моделирования загрязнений и их аналитического определения с помощью индикаторных трубок.

Одним из экспрессивных методов определения токсичных веществ в воздухе является линейно-колористический метод с применением индикаторных трубок. Он основан на получении цветной реакции при взаимодействии определяемого вредного вещества с реактивом индикаторного порошка. При протягивании исследуемого воздуха через трубку, индикаторный порошок окрашивается на некоторую длину, которая прямо пропорциональна количеству исследуемого вещества.

Метод моделирования загрязнений воздуха широко используется на практике

(например, при разработке приборов и измерительных систем и их калибровке; при

8

испытании систем, работающих в агрессивных средах; при токсикологических исследованиях и др.).

Данный метод представляет собой способ воспроизведения реальных факторов химического воздействия на окружающую среду в микромасштабах, позволяющих экспериментатору работать с набором индивидуально либо в процессе фронтальных работ. В экспериментах используются микроколичества вредных веществ и их моделей. Метод моделирования представляет собой также способ воспроизведения химических загрязнений воздуха, не наносящий ущерба окружающей среде и не требующий утилизации отходов.

Сущность метода моделирования химических загрязнений воздуха состоит в приготовлении учебных модельных смесей компонента-загрязнителя с воздухом посредством дозированного выделения препаративно получаемого газообразного компонента в замкнутой камере известного объема.

3.2.1 Аммиак Аммиак получают при испарении насыщенных паров из раствора водного

аммиака.

3.2.2 Ацетон, бензин, этанол Получение насыщенных паров этих веществ производится над капельно-

жидким растворителем. 3.2.3 Оксид азота(II)

Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с избытком меди при комнатной температуре дает возможность получить оксид азота:

3Cu+8HNO3=3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O 3.2.4 Оксид азота(IV)

Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с избытком металлической меди при комнатной температуре дает возможность получить диоксид азота:

Cu+4HNO3 =2NO2↑+Cu (NO3)2+2H2O

9

3.2.5 Оксид серы (IV)

Оксид серы получается при сжигании головки спички либо элементарной

серы:

S+O2=SO2

3.2.6 Сероводород Сероводород получают воздействием концентрированной соляной кислоты с

избытком сульфида железа(II) при комнатной температуре: FeS+2HCl=H2S↑+FeCl2

3.2.7 Хлор Хлор получается при взаимодействии концентрированной соляной кислоты с

избытком сухой хлорной извести при комнатной температуре: CaOCl2+2HCl=CaCl2+Cl2↑+H2O.

Либо при взаимодействии концентрированной соляной кислоты с избытком сухого перманганата калия при комнатной температуре:

2KMnO4+16HCl=5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O.

Приготовление модельных смесей компонента-загрязнителя с воздухом на установке БЖС- 7 основано на внесении предварительно рассчитанного количества вещества соответствующего компонента в установку через камеру-смеситель, в

качестве которой используют колбу КГУ-3-1-4000-29/32ТС.

При условии равномерного распределения компонента по объему камеры и установки, массу вещества, которая должна быть внесена в камеру для достижения в ней заданной величины концентрации, рассчитывают по формуле

где Cв - заданная величина концентрации компонента в камере, мг/м3;

V- объем воздуха в установке, включая объем камеры-смесителя, м3;

Kn - эмпирический коэффициент потерь.

10