Шаң концентрациясын шаңның алдын-ала шөгу көмегімен өлшеу әдістері.

Шаң концентрациясын шаңның алдын-ала шөгу көмегімен өлшеу әдістерінің келесі түрлері бар.

Салмақтық әдіс. Шаң концентрациясын өлшеудің салмақтық әдісінің маңыздылығы ауаның кейбір көлемі фильтрлі материалдан өткізіледі де, материалдардың шаңдануына дейінгі және кейінгі массасын анықтауда болып табылады.

Шаң концентрациясын мына формула бойынша есептейді:

 

(1.2)

 

мұндағы m - фильтрдегі шаң масса, v_b - фильтр арқылы ауа өтуінің көлемдік жылдамдығы; t - сынама алу уақыты.

Гигиеналық тұрғыдан қарағанда шаң сынамасының алынуының тиімді жылдамдығы адам тынысының жылдамдығына, яғни өкпелік вентиляцияның жылдамдығына (10-15 л/мин) тең сынама алудың жылдамдығы болып табылады.

Концентрацияны салмақтық әдіспен өлшеуді жүзеге асыру кезіндегі барлық операциялардың қателіктерін ескере отырып, бұл әдістің орташа қателігі ±30% болып табылады.

Массасы 1мг-нан аз болатын шаңнан сынама алу кезінде, қателік ±60%-ға дейін көтеріледі.

 

Сурет 10 - Ауаның шаңдылығын анықтау үшін қондырғы

 

Сурет 11 - 822 моделді аспиратор

Қазіргі кезде салмақтақ әдіс атмосфералық және өндірістік ғимараттың ауасының шаңдануымен қатар, өндірістік қалдықтардан шығатын газдарын өлшеу үшін кеңінен қолданылады. Әдіс Ресейде, Англияда, Францияда, Бельгияда, Нидерландыда және басқа да мемлекеттерде страндарт деп танылған. Бірақ барлық әдістердің ішінде ол еңбек сыйымдылықты (қиын еңбекті), сонымен қатар ең қиын операциялар болып шаңнан сынама алу болып табылады. Сонымен қатар әдіс барлық операциялардың толық автоматтандырылуы кезінде де кезеңдік (циклдік) болып табылады. Орнатудың сызбасы 10 суретте көрсетілген. Ауа жылдамдығының қоздырушысы ретінде көбінесе ауа үрлегіштен, электр қозғалтқыштан және төрт ротаметрден тұратын 822 модельді аспиратор (11 сурет) қолданылады. Ротаметр ауа шығынын өлшеуге арналған. Ол балқытпасы бар шыны таяқшадан тұрады. Түтікте шкала белгіленген; екеуінде – 0–ден 20 л/мин – қа дейін және екеуінде – 0-ден 1 л/мин-қа дейін. Алғашқы екі ротаметр ауаның шаңдануына сынама алу кезінде қолданылады, ал екіншісі – газдалуына.

Фильтрлейтін материал ретінде электр тұрақты қасиеттерінің арқасында жоғары фильтрация деңгейіне (100%-ке дейін) ие ФПП (Петряковтың перхлорвинилді фильтрлері) филтрлеуші материалдан жасалған дискілері бар АФА-ВП-10; АФА-ВП-20 аэрозольді аналитикалық фильтрлер қолданылады (12, а сурет). «В» әріпі фильтр салмақтық әдіс үшін жарамдылығын, 10 және 20 сандары фильтр шеңберінің ауданын көрсетеді (см²). Патронның конструкциясы 12, б суретте көрсетілген.

Денситометрлік әдіс. Шаң бөлшектерінің фильтрде шөгуіне және шаң шөгіндісінің оптикалық тығыздығын анықтауға негізделген. Ол салмақтық әдістің фотометрлеумен алмастырылған сынаманы өлшеуден басқа барлық операциялардың барлығынан тұрады. Бұл әдістің негізгі кемшілігі – нәтиженің шаңның оптикалық қасиеттеріне тәуелділігі.

Сурет 12 - Фильтр мен патрон қондырғысы:

а – АФА-ВП фильтрі: 1- қорғайтын қағаз сақиналар; 2- фильтр; 3 – конустық патронның корпусы; 4 – қысқыш гайка;

б – АФА-ВП-10 фильтріне патрон: 1 – қысқыш гайка; 2 – патронның корпусы.

Радиоизотопты әдіс. Шаң бөлшектерін жұтуда радиоактивтi сәуле шығару қасиетiн пайдалануға негізделген. Іс жүзінде ауада қалқымалы немесе шаң газ ағынында қозғалған шаңмен радиоактивтi сәуле шығарудың жұтылуын тiкелей өлшеу, шаңның аз мөлшерінде мүмкін емес.

Сумен шаңды ұстауға негiзделген әдiс. Судың лайлану дәрежесін, шаң- газ ағыныңдағы, су арқылы өтетін шаңның шоғырында қарастырады.

Механикалық діріл әдісі. Теңселіп тұрған элементке шаң тұнған кезде жиілігінің өзгерісін өлшеуге негізделген. Әдетте, серіппе ұстаушыға бекітілген, тербелмелі фильтр қолданылады.

Қысымның төмендеуін өлшеуге негізделген әдіс. Бұл ауа ағыны мен дисперсті фаза санына, фильтрдің қарсыласуы арасында тура байланыс барына негізделген. Шаң газды ағын белгілі жыдамдықпен фильтр арқылы өтеді және қысымның әртүрлілігін кіруінде және шығуында өлшейді. Бұл әдісті ағында шаң массасының концентрациясын үзіліссіз өлшеуге қолдануға болады.

Шаң концентрациясын алдын-ала тұндырусыз өлшеу әдістері. Бұл әдістер шаңды алдын-ала тұндыруды қажет етпейді және басты байланыссыз болып табылады. Оларда шаңның мөлшерін анықтау шаң газдық қоспада оптикалық, электрлік немесе басқа да жанама параметрлер арқылы жүргізіледі. Оларға келесі әдістер жатады.

Абсорбциялық әдіс. Шаң газдық ортадан өтетін жарық жұтылуының пайда болуына негізделген. Оның негізінде Бургер-Ламберт-Бер заңы жатыр, қабаттың оптикалық тығыздығы шаңның концентрациясына пропорциональ. Оның пропорцинальдығы тура емес, шаңдарды тура қара дене ретінде қарастыруға болмайды және олардың өлшемдері, формалары әртүрлі болады.

Интегральдық сәуле шашырау әдісі. Шашыраған жарықтың жиынтық қарқындылығын өлшеуге негізделген. Шаң бөлшектерінің жарық шашу қабілеттілігі факторлар қатарына байланысты: бөлшектердің сыну комплекстік коэффицентіне, шашырау бұрышынан бағытталған түсетін және сынған жарыққа. Әдіс жоғары сезгіштік шаң өлшеуіштер жасауға мүмкіндік береді (шаң өлшеуіш Sigrist сезімталдығы 0,005мг/м³) және әсіресе кіші көлемді концентрацияны өлшеуде әсері зор.

Лазерлік байқап көру әдісі. Лазерлік сәулені сіңіру және ыдыратудағы бөлшек қасиетіне негізделген. Жарықты- ыдырату бөлшектерімен өлшеу кезінде, лазер және сурет қабылдағыш жанында орналастырылады, және соңғысы сәуле ыдыратудың кері қарқындылығын тіркеп отырады. Лазерлік байқап көру әдісі шаң бөлу көздерінің салымдарын атмосфераның шаң көздерін әр түрлі қашықтықта анықтауға рұқсат бередi. Бұл әдіс атмосферадағы шаң концентрациясын стационарлық өлшеу сияқты, қозғалмалы шаң бөлудің көздерінде өлшейді. Электрлік әдістер негізінде электрлік параметрлер бөлшегінің шаңың дистанционды немесе контактылы әдістермен өлшеу жатыр. Оған келесі әдістер жатады.

Индукциялық әдіс. Зарядталған шаң бөлшектерінің камера арқылы қозғалуында пайда болған, электродта заряд камерасын өлшеудің индуцирондық анықтамасына негізделген. Мұнда электродтағы шаңды қоршап алудың қажеті болмайды. Индукциондық әдісті қолдану шаң өлшеуіштерді қарапайым құрылыммен құруға мүмкіндік береді, бірақ бұл әдісте үлкен кемшіліктер бар, осылай болғандықтан зарядтардың таралуы көптеген факторларға байланысты және уақыт өте келе үлкен шекте ауысуы мүмкін. Бұл әдіс әсіресе үлкен бөлшектер анализі үшін тиімді.

Контактылы-электрлік әдіс. Шаң бөлшектерінің қабілеттілігінің қатты материалдармен жанасып электрлендіруіне негізделген. Шаң өлшеуіштің негізгі элементтері электролизатор, онда шаң бөлшектерінің зарядталуы жүреді және ток алатын электрод, оған бөлшектер өздерінің зарядын береді. Бұл жағдайда ток алатын электрод бұғауындағы ток күші шаң бөлшектерінің концентрациясы өлшеуіші болып табылады. Электролизатор материалы ретінде-фторопласт, эпоксиддық шайыр құммен және графитпен, асбоцемент.

Сыйымдылық әдісі. Шаң бөлшектерінің оның пластиналарымен енуіңдегі конденсатор сыйымдылығын өлшеуге негізделген. Сыйымдылық әдісін қолданбастан бұрын, шаңның электрлік қасиетін ескерген жөн.

Пьезоэлектрлік әдiс. Пьезокристаллдармен бөлшек екпінінің пайда болуында, электрлік импульстардың жинақталуына негізделген. Әдісті 2 мкм-дан көп бөлшек диаметрін тіркеу үшін қолданамыз.

Газ тәріздес ластаушы заттарға сипаттама. Ашық ауаның ең көп ластануы,келесі зиянды газ тәріздес заттардың кластарына жіктейді.

1. Күкірт диоксиді (SO₂). Өткір иісті түссіз газ. Ол қазып алынатын отынның жағуында құрылады, және күкірт құрамды кен өңдірулерде күкіртті газ ауаға ұшып кетеді. Сонымен қатар целлюлоза шығаратын өндіріс, оны ауаға тонналап шығарады. АҚШ-ң жыл сайын ауаға 26 млн т шығаруы, теңдік жағдайында оған Еуропаның да қатысы бар ол 60 млн т шығаратыны есептелген. Осы жағдайда атмосфераға түсетін SO₂-ң 93% Солтүстік жарты шардан және Оңтүстіктен 7% шығарылады. АҚШ-да зияндылардың жартысынан көбі атмосфераның ластануы күкірт диоксидінен болады. Күкірт диоксидінің шығарылу салдары – қышқыл жаңбырға, сонымен қатар тыныс алу жолдарының ауруы (тұмау, жөтел, бронхит, демікпе), коньюнктивит, бас ауруына әкеледі. SO₂ -нің SO ₄^2- айналуы ылғалды атлантикалық жел жағдайында жылдамдайды, әсіресе қысқы жылу беру маусымында. Бұл үдерістер 20 ғасырдың бірінші жартысында белгілі болды, Лондонда мықты түтіндік SO₂ тастау нәтижесінде қалың тұман пайда болды, онда күкірт қышқылының тез түзілуі жүрді ол тұман деп аталды. Тұманда басқа күкірт диоксиді және басқа компоненттер қатары болды, ол пештерде отынның жануы және жылыту құралдарында сақталатын газдар және автотранспорттан шыққан газдар. SO₂ –ң организмге тигізетін әсерін, оның зияндылығын анықтаудағы негізгі қиындық, денсаулыққа қауіпті жиі басқа факторлармен бірігіп әсер ететіне байланысты. Одан басқа, күкірт диоксиді өсуге негативті түрде әсер етеді. Бұл тікелей өсімдік жамылғысына әсер етуі мүмкін, немесе жанама түрде қышқыл жаңбыр түрде және топырақ арқылы. Жердің аморфтүзушілік қасиеті жеткілікті болса, бірінші эффект басым болады.

2. Көміртек оксиді (CO). Көміртектің толық жанбауынан болады. Негізгі шығарылуы көлік транспортымен байланысты, оңтайлы жағдайда двигательдердің ішкі жануындағы отынның қышқылдануы тек белгілі жұмыс режиміне шығуда шығарылады. Ережеге сай, бұл қозғалтқыш қуаттылығының 3/4 бөлігін құрайды; қарама-қарсы CO ең жоғарғы шығарылуы бос жүруден болады. Көміртек оксидінің массасы, ауаға түсетін басқа зиянды заттарға қарағанда, көбі антропогендік іс-әрекеттен болады. Көміртек оксидінің түсі де, иісі де жоқ, оны біздің сезім мүшелеріміз байқай алатын жағдайда емес. Қанға түскенде, гемоглобин молекулалары үшін көміртек оксиді оттекпен бәсекелеседі. Гемоглобин - ақуыз, ол оттегіні клеткаларға әкеледі, көмірқышқыл газын шығарады. Ауада көміртек оксиді қаншалықты көп тұрса, соншалықты гемоглобин онымен байланысады және клеткаларға оттегі аз түседі. Сол себепті СО концентрациясының көтерілуі, өлімге әкелетін қауіпті уды тудырады. СО-ң (0,013% дейінгі) төменгі концентрациясында адамдарда дыбыстарды қабылдау қабілеті төмендейді, бас ауруы пайда болады, көру мүшесі әлсірейді, уақытша естен тануда болуы мүмкін. Егер концентрация 0,066% жетсе, онда толық естен тану, сал ауруы. СО концентрациясы 0,075% дейін жетсе, 1сағат арасында өліммен аяқталады.

3. Азот оксиді (N _xO_y). Азот оксидтері жоғарғы температура зонасында ауада азоттың қышқылдануынан құрылады. Сондықтан бұл заттардан шығарылуы, барлық түрдегі отынның жануында мәнді. Берілген мәліметтер бойынша, NO_х –ң 64%-ы көліктен, 18%-ы электр станцияларынан,12%-ы өндірістен шығарылады.

Осидтердің ең көп бөлігін шығарады (90%) - NO. Бірақ ол ауада өте қауіпті газ – азот диоксидіне (азот диоксиді азот оксидінен жеті есе улы) айналады. Монооксид пен оксидтің ролі бірдей бағаланады, себебі бұл газдар ауада тек бірге кездеседі. NO₂ – жағымсыз иісті газ. Бұл да СО сияқты, азот диоксиді гемоглобинмен байланыса алады, шырышты бұлттармен қатынаста азот диоксиді азот қышқылына айналып тыныс алу жолдарының ауруына алып келеді. Одан басқа, Лос-анджелестік тұманның себебі - фотохимиялық қышқылдар және бір қатарлы органикалық қосылыстар әрекеттескенде өте зиян қосылыс түзеді ол-пероксиацилнитраттар (ПАН). Өсімдіктерге азот оксиді 3 жолмен әсер етуі мүмкін: қышқыл қалдықтарынан, өсімдіктермен тікелей қатынас және жанама жолмен қышқылдардың фотохимиялық түзілуі арқылы, мысалы О₃ және ПАН сияқты.

4. Көмірсутектер(углеводороды)( метан, бензин жұптары, гексан және т.б.). Наркотикалық әсері бар және өте аз мөлшерінің өзінде бас айналуға, бас ауруына және т.б әкеледі. Кейбір көмірсутектер концерегондермен қауіпті болуы мүмкін, мысалы бенз(а)пирен.

5. Альдегидтер. Азот оксидтері және күн жарығы әсерінен басқа да химиялық қосылыстар немесе органикалық заттарды өңдеуде, қышқылдармен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Көп таралғаны - формальдегидтер. Ол тәбеттің жоғалуына, ұйқысыздыққа, әлсіздікке және бас ауруына әкеледі.

6. Қорғасын және басқа да ауыр металлдар қосылыстары. Қорғасын-жинақталған у, яғни ол біртіндеп адам организмінде жиналады. Атмосферада бар қорғасын үздіксіз саны, біздің организімімізде де бар. Қорғасын жілік майындағы эритроциттердің түзілу жылдамдығын төмендетеді және гемоглобин синтезін тежейді, ол балаларда ақыл-есінің артта қалуына және үлкендерде гипертонияға әкеледі. Қорғасынның ауаға түсуінің негізгі көзі-бояулар және тетраэтил қорғасын немесе тетраметил қорғасын қысымында бензиннің жануы.

7. Көмірқышқыл газы (СО₂). Түсі және иісі жоқ газ,отынның әртүрлі түрлерін жағу кезінде түзіледі. Бұл газ жекежай тұрады, өйткенi оны тiкелей ластағыш деп есептеуге болмайды. Негізгі қауіптілік – парниктік әсер, атмосферада СО₂ құрамының көбеюі, әлемдік жылынуға әкелуін ескертуі мүмкін (1.1 бөлімін қараңыз). Ауада көмірқышқыл газының 10% болса, адам бас ауруы, құлақтағы шуыл, ал 20% болса өлімге әкеледі.

Шынымен де ауада шартты немесе басқа да өндірістен, басқа да газ тәріздес зиянды заттар болуы мүмкін.