Контрольно-измерительное оборудование для решения экологических задач (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по курсам «Экологический мониторинг» и

«Технические средства и технология контроля источников загрязнения»

для студентов специальностей 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов 2010

ВВЕДЕНИЕ

Анализ экологической ситуации на территории РФ и в мире в целом свидетельствует о том, что обстановка остается неблагополучной, а загрязнение природной среды – высоким.

Природоохранные мероприятия в любой отрасли промышленности являются первостепенными. Но для решения экологических задач необходимо знать, какие загрязнения и в каком количестве присутствуют в данной среде. Для их определения существуют различные методы (биоиндикационные, физико-химические, аэрокосмические и другие) и приборы (газоанализаторы, фотоколориметры, психометры). Приборов для определения состояния окружающей среды множество. Самые распространенные и простейшие приведены в данных методических указаниях, которые познакомят студентов с назначением приборов, их техническими характеристиками и особенностями, а так же помогут в выполнении лабораторных работ.

1. ПЕРЕДВИЖНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Для анализа за изменением состояния окружающей среды в промышленных городах широко используют передвижную лабораторию экологического мониторинга, которая представлена на рис.1.

Рис.1. Передвижная лаборатория экологического мониторинга

Лаборатория состоит из переносных и стационарных измерительных приборов для анализа воды, воздуха и почвы.

Экологический контроль ведется по следующим параметрам:

- проводимость и солесодержание (1 мгСм/см -100 мгСм/см);

- токсичность;

- кислотность (измерение рН 1-19,99);

- анализ нефтепродуктов (00,5-50 мг/дм);

- содержание нитратов, нитритов; фосфатов аммония и др.;

- биологическое потребление кислорода (0-20 мг/л);

- непрерывный мониторинг ртути в воздухе производственных помещений, атмосферном воздухе, питьевой, проточной и сточной воде, в почве и донных отложениях;

- анализ атмосферного воздуха на СО; H2S; SO2; Сl2; О3; NOx (0-50 мкг/м3);

- контроль выбросов промышленных предприятий на О2; CO; СО2; NOx; SO2; CH4; H2S (0-10 г/м3);

- контроль воздуха рабочей зоны (0-200 ппм).

Лаборатория позволяет производить: отбор, хранение, консервацию, транспортировку проб для последующих исследований, а также метеорологические наблюдения для оценки экологического состояния.

2. АНАЛИЗ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ВОДЕ И ПОЧВЕ

2.1. Анализатор нефтепродуктов в воде и почве «НЕВОД»

Одним из распространенных приборов, предназначенных для анализа нефтепродуктов в воде и почве, является «НЕВОД», представленный на рис.2.

Рис.2. Прибор для анализа нефтепродуктов в воде и почве «НЕВОД»

Прибор предназначен для измерения массовой концентрации нефтепродуктов в сточных и природных водах методом инфракрасной фотометрии в соответствии с действующими методиками ПНДФ или РДПрименяется в нефтяной и нефтехимической промышленности на предприятиях автомобильного, морского и железнодорожного транспорта. Используется службами энерго-, водо - и газоснабжения, а также службами контроля состояния окружающей среды.

Основные особенности

Малые габариты и масса, позволяющие при наличии автономного источника питания производить измерения в полевых условиях. Возможность оперативного введения в память встроенного процессора калибровки по эталонному раствору нефтепродуктов любого состава. Возможность проведения анализа при использовании различных способов экстрагирования и пробоподготовки.

Анализатор «Невод» может комплектоваться экстракторами различных типов, вспомогательным оборудованием (воронки, хроматографические колонки и т. п.) и стандартными растворами нефтепродуктов. Дополнительно возможна поставка реактивов и аттестованных поверочных смесей, а также содействие в проведении периодической государственной поверки и обучения обслуживающего персонала.

В комплект поставки входят концентратомер с двумя кюветами, экстрактор с двумя колбами, блок питания, подставка под колбы.

Технические характеристики

диапазон измеряемых значений концентраций нефтепродуктов в воде, мг/дм3	от 0,04 до 100
абсолютная погрешность, мг/л	0,02+0,05xN (где N - измеряемая концентрация)
объем колбы экстрактора, мл	2000
объем измерительной кюветы, мл	5,4
рабочий диапазон температур, °С	от 10 до 35
габариты, мм: концентратомер экстрактор	250x125x80 463x280x240
масса, кг: концентратомер экстрактор	1,7 5,5

2.2. Анализатор нефтепродуктов АН-2

Анализатор АН-2 предназначен для определения содержания нефтепродуктов в воде. Анализатор может быть использован для приборного обеспечения РО

Диапазон измерения содержания нефтепродуктов в четыреххлористом углероде от 2 до 100 мг/л, что обеспечивает измерение содержания нефтепродуктов в воде в поддиапазонах от 0,05 до 1,0 мг/л, от 1,0 до 100 мг/л, от 100 до 1000 мг/л, от 1000 до 10000 мг/л.

Время экстрагирования нефтепродуктов из пробы воды четыреххлористым углеродом при работе экстракторов в автоматическом режиме - 5 мин 30 с ± 30 с. Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности концентрирования не превышает 2 мг/л при измерении содержания нефтепродуктов в четыреххлористом углероде от 2 до 10 мг/л и 3мг/л при измерении от 10 до 100 мг/л.

2.3. Анализатор нефтепродуктов ЛТН-1М

Лабораторный высокоточный термостат ЛТН-1М предназначен для определения вязкости нефтепродуктов в области положительных температур.

Технические характеристики

температура термостатирования	20, 40, 50, 80, 100°С
отклонение температуры в рабочей зоне	0,01°С
время установления рабочего режима	1,5 ч
количество стеклянных вискозиметров (ВПЖ‑2, ВПЖ-4)	до 4 шт
питание	220 В
потребляемая мощность	750 Вт
теплоноситель	нефтяное масло, глицерин
габаритные размеры	510x350x450 мм
вес	17 кг

2.4. Анализатор нефтепродуктов ТЛ-1

Аппарат для определения коксуемости нефтепродуктов марки ТЛ-1 предназначен для проведения метода по ГОСТ 19932 (по Кондрадсону).

Технические характеристики

определение коксуемости нефтепродуктов обеспечивается выполнением требований	ГОСТ 19932
продолжительность одного анализа	около 3 ч
питание	давление природного или искусственного газа от сети 1,18‑2,94 кПа.

3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ

3.1. Психрометры аспирационные МВ-4-2М и М-34М

Для определения метеопараметров наиболее широко применяются психрометры аспирационные марок МВ‑4-2М и М-34М (рис.3). Они предназначены для определения влажности воздуха в наземных условиях (в помещении и на открытом воздухе).

Работа психрометра основана на зависимости разностей температур сухого и смоченного термометров от влажности окружающего воздуха.

Рис.3. Психрометр аспирационный марки МВ-4-2М и М-34М

Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров по специальным психрометрическим таблицам или графику, а температура воздуха - по показаниям сухого термометра.

Технические характеристики

диапазон измерения относительной влажности воздуха при температуре от 5 до 40°С	от 10 до 100%
диапазон измерения температуры воздуха	от -25 до +50°С
погрешность в зависимости от температуры	от ±2 до ±6
время раскручивания пружины	не менее 6 мин. (МВ-4-2М)
скорость воздушного потока (аспирация) при работе вентилятора	не менее 2 м/с на 4-й минуте (МВ-4-2М); не менее 1,7 м/с на 6-й минуте (М-34М)
питание от сети переменного тока напряжением	220 В
потребляемая мощность	не более 30 Вт (М-34М)
масса	не более 1,1 кг (МВ-4-2М) не более 1,2 кг (М-34М)

3.2. Анемометр ручной электронный

Прибор предназначен для измерения усредненного значения скорости ветра в наземных условиях. Состоит из датчика ветра и пульта.

Технические характеристики

диапазон измерения скорости ветра	от 1 до 35 м/с
порог чувствительности	не более 0,8 м/с
предел допустимой основной погрешности	не более (0,5 ± 0,05V) (где V - скорость ветра)
питание	4 элемента типа 316 общим напряжением 5± 1 В
время непрерывной работы	не менее 10 часов
потребляемый ток	не более 0,05 А
условия эксплуатации: температура относительная влажность воздуха	от -20 до +50°С до 80%

3.3. Анеморумбометр М63М

Предназначен для дистанционного измерения мгновенной, максимальной и средней скоростей и направления ветра в стационарных условиях. В состав прибора входит датчик ветра и пульт.

Технические характеристики

диапазон измерения скорости ветра	от 1,5 до 60 м/с
диапазон измерения направления ветра	от 0 до 360 град.
основная погрешность при измерении: скорости ветра направления ветра	не более (0,5+0,05 V) м/с, где V - измеряемая скорость ветра ±10 град.
питание: от сети переменного тока от источника постоянного тока	напряжение 220 В напряжение 12 В;
габариты: датчика пульта	720x400x695 260x210x140
масса: датчика ветра пульта	6,2 кг 5 кг
условия эксплуатации: датчик пульт	температура от -50 до 50оС, относительная влажность 98%; температура от 5 до 50оС, относительная влажность до 80%.

3.4. Прибор контроля параметров воздушной среды

«МЕТЕОМЕТР МЭС»

Измеряемые параметры

- температура;

- относительная влажность:

- атмосферное давление;

- скорость воздушного потока.

Технические характеристики

встроенный микропроцессор;

нечувствительность к сильной запыленности

зарегистрирован в Госреестре средств измерений, №

возможность подключения к компьютеру

возможность работы от сетевого адаптера или аккумуляторов

Цифровой комбинированный прибор контроля параметров воздушной среды «МЕТЕОМЕТР МЭС» предназначен для измерения атмосферного давления (Р), относительной влажности (Н), температуры (Т) и скорости потока (V) внутри помещений и вентиляционных трубопроводов.

В приборе использованы оригинальные полупроводниковые датчики, способные работать в условиях значительной запыленности и наличия агрессивных газов.

Высокие метрологические характеристики обеспечиваются за счет автоматической коррекции погрешностей от влияния изменений температуры, давления, дрейфа нуля и наклона характеристики преобразования.

Прибор позволяет запоминать результаты измерений всех параметров с привязкой к номеру включения прибора.

4. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

4.1. Фотоколориметр КФК-5

Имеет девять светофильтров (400, 440, 490, 540, 670, 690, 750, 870, 980 нм) и три типа кювет. Возможно подключение прибора к компьютеру.

4.2. Малогабаритный фотоколориметр КФК-5М

Фотоколориметр концентрационный малогабаритный переносной КФК-5М предназначен для измерения в отдельных участках длин волн, выделяемых светофильтрами коэффициентов пропускания, оптической плотности и концентрации веществ в растворах после предварительной градуировки.

4.3. Фотоколориметр КФК-3

Колориметры фотоэлектрические предназначены для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных жидких растворов, а также измерения скорости изменения оптической плотности вещества и определение концентрации вещества в растворах. С помощью колориметров измеряются также коэффициенты пропускания рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в проходящем свете.

Технические характеристики

Наименование	КФК-3	КФК-5М
спектральный диапазон, нм спектральный интервал, выделенный монохроматором, нм, не более пределы измерения коэффициента пропускания, % пределы измерения оптической плотности погрешность измерения коэффициента пропускания, %	от 315 до 990 7 от 0,1 до 100 от 1 до 3 0,5	от 400 до 980 7 от 1 до 100 от 0 до 2 1

5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СВЕТОВОЙ СРЕДЫ

5.1. Люксметр-пульсометр АРГУС-07

Предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения. При этом источники освещения могут быть расположены произвольно относительно люксметра.

Показание коэффициента пульсации индицируется в процентах, при этом прибор определяет максимальное, минимальное и среднее значения освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значение коэффициента пульсаций.

Технические характеристики

диапазон освещенности 1-2x104 лк

спектральный диапазон 0,38-0,8 мкм

коэффициент пульсации 1-100%
предел допускаемой основной

относительной погрешности 8%

питание батарея типа «Крона» или аналог,

потребляемая мощность 0,02 Вт.

5.2. Люксметр-яркомер АРГУС-12

Предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения, и яркости самосветящихся объектов. На передней панели индикаторного блока размещены: переключатель пределов измерений и переключатель измерения освещенности / яркости.

Технические характеристики

диапазон освещенности 1-2x105 лк (4 поддиапазона)

диапазон измерения яркости 1-2x105 кд/м2 (4 поддиапазона)

спектральный диапазон 0,38-0,8 мкм

предел допускаемой основной

относительной погрешности 8-10%

питание батарея типа «Крона» или аналог,

потребляемая мощность 0,02 Вт

5.3. Дозиметр лазерного излучения ЛД-4

Предназначен для измерения экспозиции и облученности рассеянного и отраженного лазерного излучения. Базовая модель предназначена для измерений излучений следующих типов лазеров: гелий-неоновых; рубиновых; полупроводниковых; неодимовых; СО2. Прибор может быть оснащен опциями измерения в других спектральных диапазонах.

Технические характеристики

диапазон измерений	от 0,1 ПДУ до 200 ПДУ (ПДУ согласно СанПиН № 000-91)
спектральный диапазон доп. заказ	0,53 мкм; 0,63 мкм; 0,69 мкм; 0,9 мкм; 1,06 мкм; 10,6 мкм 0,2-0,45 мкм; 0,45-1,9 мкм; 1,9-20 мкм
диапазон длительности измеряемых импульсов	10 нс-5 мс
пределы частоты повторения импульсов	непрерывные, однократные, 0-12 Гц
индикация	цифровая
питание	автономное 25 В

5.4. Радиометр неселективный АРГУС-03

Прибор предназначен для измерения энергетической освещенности различных объектов. В качестве преобразователя используется термоэлемент, который преобразует поток теплового излучения в электрический сигнал, пропорциональный энергетической освещенности.

Прибор может использоваться для измерений тепловой облученности при оценке условий труда на рабочих местах.

Технические характеристики

диапазон энергетической освещенности 1-2x103 Вт/м2

спектральный диапазон 0,5-20 мкм

основная относительная погрешность 6%

питание батарея «Крона» или аналог,

потреб. мощность 0,02 Вт

5.5. Рефрактометр проточный РП-2В

Автоматический проточный рефрактометр предназначен для непрерывного измерения состава жидких сред по разности показателей преломления между контролируемым продуктом и продуктом с известным показателем преломления.

Технические характеристики

диапазон измерения разности показателей преломления между образцом и контролируемыми продуктами при работе с кюветами: К1 К2	100x10 1000x10
погрешность	1 %
температура контролируемого продукта	от 5 до 130°С
давление	не более 1 МПа
оптическая плотность контролируемого продукта	до 0,8
питание	частота 50 Гц, 220 В
потребляемая мощность	100 Вт
прибор взрывозащищенный

6. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ

6.1 Анализаторы качества воды: проводимость и солесодержание

Оборудование соответствует ГОСТам и нормативам по показателям качества питьевой воды, вод источников водоснабжения и вод в паротепловом хозяйстве.

Сводные данные по оборудованию, применяемому для анализа проводимости и солесодержания воды, а так же их краткая характеристика, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Оборудование, используемое для анализа проводимости и солесодержания воды

Наименование прибора	Краткая характеристика, комплект
Анион 7050	18 канал. (МВ/рН/рХ, М, С) +О2 +БПК + t°C с датчиком, t°C (диапазон: от -1000 до +1000 MB ЭДС; концентрация О2: от 0 до 20 мг/л; t°C: от 0 до 40°С)
Анион 7051	18 канал. (МВ/рт/рХ, М, С) +О2 + УЭП/СNаCE + t°C с датчиком УЭП, t°C (диапазон: от -1000 до +1000 MB ЭДС; концентрация О2: от 0 до 20 мг/л; t°C:от 0 до 40°С)
Переносная комплектлаборато-рия «Обь»	А 7051,8 НСЭ, штатив, датчик О2, мешалка, хим. посуда, материалы, аксессуары, кейс (диапазон: от -1000 до +1000 MB ЭДС; концентрация О2: от 0 до 20 мг/л; t°C: от 0 до 40°C)
Микропроцессор-ный рН-метр-иономер, И-500	PH/Eh концентрация ионов F-, Вr-, Се-, I-, NO3-, S2-, К+, Na+, Ag+, NH4+, Ca2+ и др. (диапазон: от -0,5 до 14 ед. рН -2000 до 2000 MB ЭДС)
Окончание таблицы 1
Наименование прибора	Краткая характеристика, комплект
Стандартный комплект «Экотест‑120» с 16 электродами	PH/EL1/+t°С (диапазон от-20 до +20ед. рХ; измерения концентрации от 3x10-3 до 5х104мг/л; ионов в растворе от 3х10-3 до 5х104 моль/л; от ‑4000 до +4000 MB ЭДС; t°C от – 20 до +150; массовая концентрация от 0,001 до 10000 мг/дм3)
Ионный хрома-тограф «Стайер портативный»	Анализ минеральных, органических ионов в природных, сточных, технологических, питьевых, в том числе бутилированных водах (диапазон измерения: анионов более -0,2 мг/л, катионов более 0,5 мг/л
6.2. Кислородомеры Сводные данные по оборудованию, применяемому для определения кислорода, а так же их краткая характеристика, представлены в таблице 2. Таблица 2 Оборудование для определения содержания кислорода в пробах воды
Наименование прибора	Краткая характеристика, комплект
Анион 7040	О2 + БПК + t°C, учет атмосферного давления (ручной ввод) с датчиком t°C и О2 (диапазон, от 0,01 до 40 мг/л; от 0,1 до.200%; t от 0 до +50°C)
Анион 7041	О2 (диапазон от 0,01до 100%; от 0,001до 20 мг/дм3) + t (от 0 до 50°C) учет атмосферного давления (ручной ввод) с датчиком t°C; О2 и проточной ячейкой
Оксиметр портативный АЖА‑101М	О2 + t°C (диапазон от 0 до 20 мг/л - дискретность 0,01%; от 0 до 50 мг/л - дискретность 0,01%; t от 0 до 50°C)
«Экотест-2000-БПК» (БПК-тестер)	О2 + t°C (диапазон: от-20 до +20 ед. рХ; от 1 до 14 ед. рН; t от ‑5 до +150°C; О2 от 0 до 20мг/дм3)
«Экотест-120-ХПК» автомат	РХ, ЭДС, t°C (диапазон: от -20 до +20 ед. рХ; от -4000 до +4000 ЭДС, MB; t от -20 до +150°C)
6.3. Прибор для определения токсичности воды Краткая характеристика прибора, используемого для определения токсичности воды, представлена в таблице 3. Таблица 3 Оборудование, используемое для определения токсичности воды
Наименование прибора	Краткая характеристика, комплект
«Биотестер-2» (вкл. интерфейс - комплект)	Определяется токсичность поверхностных, пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, а также водных вытяжек из почвы и донных осадков по хемотаксической реакции инфузорий (методика ПНДФ 14,1:2:3:4,в комплекте с информационно-справочной программой)
Анализатор продуктов в воде «Невод»	Диапазон измерения значения нефтепродуктов в воде: от 0,04 до 1000 мг/дм3; абсолютная погрешность (0,02+0,05N) мг/л, где N‑измеряемая концентрация
6.5. Дополнительное оборудование Для определения расхода воздуха и воды, освещенности помещений, уровня шума и вибрации, необходимых для характеристики производственных и жилых помещений, используют оборудование, приведенное в таблице 5. Таблица 5 Оборудование, используемое для определения расхода воздуха и воды, освещенности помещений, уровня шума и вибрации
Наименование прибора	Краткая характеристика, комплект
Аспиратор 822	2 канала с расходом воздуха от 0,2 до 1 л/мин., 2 канала с расходом воды от 1 до 20 л/мин.
Люксметр «Аргус-01»	Диапазон освещенности от 1 до 2х10 лк (4 поддиапазона); спектральный диапазон от 0,38 до 0,8 мкм; предел допустимой основной относительной погрешности 8%
Шумомер ВШВ-033-М2	Измеритель уровня шума и вибрации. Диапазоны: коэффициент виброизмерительного преобразователя ДН-3-М1 – 10 мВ с ускорением 2 м/с, ДН‑4‑М1 – 1 мВ с ускорением 2 м/с

7. ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ