И измерительные приборы

Методы измерения концентрации пыли делятся на две общие группы:

1) методы, основанные на предварительном осаждении пыли (прямые);

2) методы без предварительного осаждения пыли (косвенные).

Преимущество методов первой группы - возможность измерения массовой концентрации аэрозоли. К недостаткам их следует отнес­ти циклический характер измерения, высокую трудоемкость, длительность пробоотбора при измерениях малых концентраций аэрозоля.

Преимуществом методов второй группы является возможность непосредственных измерений в самой пылевоздушной среде, непре­рывность измерений, высокая чувствительность и практическая без инерционность измерений, что позволяет использовать их в сис­темах автоматического контроля загрязнения атмосферы в автомати­зированных системах управления технологическими процессами. Существенным недостатком этих методов является влияние изменений дисперсного состава и других свойств аэрозольных частиц на ре­зультат измерения.

Краткая характеристика методов первой группы:

- весовой (выделение из пылегазового потока частиц и опреде­ление их массы путем взвешивания);

- радиоизотопный (поглощение радиоактивного излучения части­цами пыли);

- фотометрический (определение оптической плотности пылевого осадка путем измерения поглощения или рассеяния света);

- люминесцентный (ослабление интенсивности излучения флюо­ресценции за счет осаждения пыли на флюоресцирующем фильтре);

- пьезоэлектрический (изменение частоты колеблющегося эле­мента при осаждении на него частиц пыли);

- механических вибраций (изменение частоты колеблющегося элемента при осаждении на нем пыли);

- перепада давлений на фильтре (изменение разности давлений на входе и выходе фильтра до и после осаждения на нем пыли);

- счетный (выделение из пылегазового потока частиц и опреде­ления их дисперсного состава и количества путем подсчета).

Методы второй группы:

- абсорбционный (поглощение света при прохождении его через пылегазовую среду);

- интегрального светорассеяния (измерение суммарной интенсив­ности рассеянного света);

- счета частиц по интенсивности рассеянного света (измерение интенсивности рассеянного частицей света);

- голографический (получение фраунгоферовой голограммы);

- лазерного зондирования (поглощение или рассеяние лазерного излучения частицами пыли);

- электроиндукционный (измерение индукционного заряда при движении заряженных частиц);

- контактно-электрический (электризация частиц при соприкос­новении с твердым материалом);

- емкостный (измерение емкости конденсатора при введении частиц пыли между его пластинками);

- акустический (изменение параметров акустического поля при наличии частиц).

В России и ряде других стран гигиеническое нормирование и конт­роль пылевого фактора осуществляется по гравиметрическим показа­телям, выраженным в миллиграммах на кубический метр (мг/м³), ха­рактеризующим всю массу витающей в зоне дыхания пыли. В ряде за­рубежных стран учитывается только так называемая респирабельная или «тонкая» фракция (менее 5 мкм), наряду с кониметрическими данными - числом частиц в определенном объеме воздуха.

В данной лабораторной работе предусмотрено измерение запы­ленности воздуха весовым методом, принятым за основной.

Весовой метод основан на пропускании через предварительно взвешенный фильтр определенного объема исследуемого воздуха при помощи аспирационного устройства с последующим взвешиванием загрязненного фильтра.

Концентрация пыли при измерении этим методом выражается её массой, содержащейся в 1 м³ воздуха (мг/м³).

Для измерения концентрации пыли весовым методом используются аспирационные пылемеры (АЭРА – автоматический эжекторный рудничный аспиратор, аспиратор С-822, ПВ-1, ПВ-2М - пылемер весовой и др.).

Принципиальная схема аспирационного прибора представлена на рис.1.

Рис.1. Принципиальная схема аспирационного прибора

При наборе пробы определенный объем исследуемого воздуха с помощью побудителя тяги 5 в качестве которого могут быть ис­пользованы эжекторы, вентиляторы, воздуходувки, пылесосы и др., просасывают через фильтр 1, помещенный в пылезаборный патрон 2. Объем воздуха, просасываемого через фильтр (оптимальной является скорость отбора, равная скорости легочной вентиляции дыхания че­ловека 10-15 л/мин), регулируется краном 3 и измеряется расхо­домером 4 (реометр, ротаметр).

Для набора проб пыли применяется в основном фильтры АФА-БП-10 или АФА-ВП-20 (аналитические фильтры аэрозольные с весовым методом определения, площадью 10 или 20 см²) из синтетической ткани ФШ-15.

В реальных условиях отбор проб для определения содержания вредных веществ в воздухе производственных помещений должен про­водиться в зоне дыхания при характерных производственных услови­ях с учетом основных технологических процессов, источников выде­ления вредных веществ и функционирования технологического обору­дования (ГОСТ 12.1.005-88). В течение смены или на отдель­ных этапах технологических процессов в каждой точке должно быть последовательно отобрано такое количество проб (не менее пяти), которое явилось бы достаточным для достоверной гигиенической ха­рактеристики состояния воздушной среды.

Обработка замеров

Концентрация пыли в воздухе

, (1)

где m₀ – масса чистого фильтра до набора пробы, мг;

m₁ – масса фильтра с пылью, мг;

V₀ – объем воздуха, пропущенного через фильтр, приведенный в соответсвии с ГОСТ 12.1.005-88 к нормативным условиям: Т = 20 °С, Р = 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), м³,

, (2)

где Р – барометрическое давление, кПа;

t – температура воздуха на рабочем месте, °С

V₁ – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре t и давлении Р, м³,

, (3)

где q – объемный расход пропущенного через фильтр воздуха, л/мин;

t - время набора пробы, мин.