Реферат: Методы измерения параметров состояния окружающей среды и экологических показателей транспортных объектов

Пламенно-ионизационный

Хемилюминесцентный

Флуоресцентный, пламенно-фотометрический

Радиометрический, гравиметрический

Электрохимический

СО, О₃

Углеводороды, органические вещества

NO, NO₂ , О₃

SO₂ , H₂ S

Пыль

СО, SO₂ ,H₂ S

Абсорбционный метод спектрального анализа газовоснован на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Специфичность спектра погло­щения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглоще­ния. Это обусловливает возможность избирательного анализа газов.

Сущность метода заключается в следующем: если поочередно (путем обтюрации) пропускать поток монохроматического инфра­красного (ИК) излучения, образованный после прохождения им ин­терференционного фильтра, через кювету с используемой газовой смесью и без нее, то на приемнике ИК-излучения будет регистриро­ваться переменный сигнал, который несет информацию о количест­ве ИК-энергии, поглощенной анализируемым газом с частотой об­тюрации и, следовательно, о концентрации анализируемого газа. Анализаторами этого типа производится в частности оценка кон­центрации СО в атмосферном воздухе.

Недисперсионные оптико-акустические (инфракрасные) газоана­лизаторы широко применяются при контроле содержания СО, про­пана СзH₈ , гексана С₆ H₁₄ в отработавших газах бензиновых двигате­лей при работе на холостом ходу и под нагрузкой. Разработаны и комбинированные приборы для одновременного определения содержания суммарных углеводородов, СО в отработавших газах и частоты вращения коленчатого вала в двигателях автомобилей и мотоциклов.

В энергетике используются газоанализаторы, в которых для оценки концентраций газовых примесей вместо инфракрасных излу­чателей используются ультрафиолетовые.

Здесь концентрации примесей также определяются по спектру поглощения. При прохождении светового луча через газовую среду часть его энергии поглощается или рассеивается. Молекула опреде­ленного вещества (SO₂ , NO, NO₃ , NH₃ ) поглощает энергию в своем специфическом диапазоне длин волн. Измерение концентраций в ав­томатическом режиме рассматриваемых веществ происходит одно­временно без сложной процедуры сканирования спектра.

Электрохимический метод газового анализаоснован на исполь­зовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувст­вительных элементов и определенного химического покрытия, которое непосредственно контактирует с анализируемой средой и на котором происходит адсорбция анализируемого вещества. В за­висимости от того, какие физические свойства, зависящие от коли­чества адсорбированного вещества, измеряются, датчики делятся на потенциометрические, кулонометрические, полярографические и др.

Электрохимические газоанализаторы отличаются сравнитель­ной простотой, низкой чувствительностью к механическим воздей­ствиям, малыми габаритами и массой, незначительным энергопо­треблением.

Пламенно-ионизационные газоанализаторыиспользуются для из­мерения суммарной концентрации углеводородов различных клас­сов, контроль которых избирательными методами анализа весьма сложен. Они обеспечивают надежное измерение в диапазоне концен­траций 10—10 000 млн-¹ , отличаются высокой чувствительностью (до 0,001 млн¹ ) и малой инерционностью. Позволяют раздельно оп­ределять содержание метана и реакционноспособных углеводоро­дов, образующих в атмосфере фотохимический смог.

Метод основан на ионизации углеводородов в водородном пламени. В чистом водородном пламени содержание ионов не­значительно. При введении углеводородов в пламя количество об­разующихся ионов значительно возрастает и под действием прило­женного электрического поля между коллектором и горелкой возникает ионизационный ток, пропорциональный содержанию уг­леводородов. Некоторые из газоанализаторов данного типа имеют встроенный генератор водорода, что позволяет отказаться от внеш­них источников этого газа — газогенераторов или баллонов с водо­родом.

Хемилюминесцентный методгазового анализа применяется для измерения концентраций NO_x , О₃ и основан на реакции этих компо­нентов, подающихся одновременно в реакционную камеру, которая имеет вид:

NO+O₃ → NO₂ (NO₂ ')+O₂

Возбужденная молекула NO₂ ' (образуется 5—10% от общего ко­личества молекул NO2) отдает избыток энергии в виде излучения (в диапазоне волн длиной 600—2400 нм, с максимумом при 1200 нм)

NO₂ ^' → hv +NO₂

Интенсивность излучения, измеряемого фотоумножителем, про­порциональна концентрации оксидов азота. Озон получают в гене­раторах в результате воздействия тлеющего разряда или ультрафио­летового излучения на кислородсодержащую смесь (воздух).

Для определения концентрации Оз в атмосфере используют ре­акцию озона с органическим красителем на поверхности активиро­ванного вещества, при которой также наблюдается хемилюминесценция.

Кроме того, используют в качестве газа-реагента этилен высо­кой степени очистки. Под действием ультрафиолетового излучения озон вступает в реакцию с этиленом, которая сопровождается лю­минесцентным излучением в области длин волн 330—650 нм. Газоанализаторы этого типа отличаются высокой чувствительностью и селективностью, а при наличии встроенного озонатора, высоким уровнем автоматизации и длительным сроком автономной работы без обслуживания.

Метод ультрафиолетовой флуоресценциииспользуется в прибо­рах для контроля SO₂ и H₂ S. Явление флуоресценции заключается в способности определенных веществ излучать свет под воздействием излучения источника возбуждения.

Для молекул SO₂ это облучение пробы газа светом в области длин волн 200—500 нм (максимум при 350 нм), когда эти молекулы переходят из возбужденного состояния в нормальное, разряжаясь частично через флуоресценцию.