Экспресс метод определения со2 в воздухе

Методика работы

Определение запыленности воздушной среды производится чаще всего аспирационным весовым (гравиметрическим) методом. Метод основан на улавливании пыли из просасываемого через фильтр воздуха при скорости аспирации 10-20 л/мин.

Ход работы. Негигроскопичный аэрозольной фильтр (АФА), изготовленный из специальной ткани ФПП-15, взвесить вместе с бумажным кольцом на аналитических весах с точностью до 0,0001 г и укрепить в металлическом или пластмассовом аллонже (патроне) с помощью завинчивающегося кольца. Воздух в течение 5-10 мин пропустить через фильтр с помощью аспиратора, оснащенного рео- метром, позволяющим регулировать скорость аспирации. В условиях учебного исследования достаточно отбирать пробу в течение 2-5 мин со скоростью 10-20 л /мин. Осторожно вынутый из патрона фильтр повторно взвесить на аналитических весах. Из веса фильтра после отбора пробы вычитается его первоначальный вес. Объем протянутого воздуха вычисляется при умножении скорости аспирации (в л/мин) на время отбора пробы в минутах.

Расчет количества пыли производится по формуле:

где: Х – запыленность воздуха, мг/м3;

А2 – вес фильтра с пылью после отбора пробы, мг;

А1 – вес фильтра до отбора пробы, мг; V – объем протянутого воздуха, л.

2. Методы определения содержания некоторых химических веществ в воздухе помещений

Для анализа отобранных проб воздуха в санитарных лабораториях промышленных предприятий применяют разнообразные методы: оптические, электрохимические, хроматографические. Для быстрого определения степени загрязнения воздушной среды вредными веществами применяют экспресс-методы. Экспресс-исследования проводятся путем колориметрии растворов по стандартным шкалам или с применением реактивной бумаги, индикаторных трубок. В основе этих методов почти всегда лежат цветные реакции.

*Экспресс-метод определения концентрации диоксида серы (сернистого ангидрида)

Сернистый ангидрид (SO2) – бесцветный газ, обладающий острым, раздражающим запахом. Это наиболее распространенный загрязнитель атмосферного воздуха. Основным источником загрязнения SO2 являются предприятия теплоэнергетики (ТЭЦ, ГРЭС, котельные) и выбросы автотранспорта. В результате реакции SO2 с парами воды, присутствующими в атмосферном воздухе, образуется серная кислота, которая при определенных условиях в виде аэрозоля выпадает в составе «кислотных дождей». SO2 увеличивает общую распространенность респираторных заболеваний неинфекционной и инфекционной природы, вызывает развитие хронических ринитов, фарингитов, хронических бронхитов, часто с астматическими компонентами, воспаление слухового прохода и евстахиевой трубы. запыленность воздух химический аммиак

Принцип метода – восстановление йода сернистым ангидридом до НI. Ход работы. В поглотитель Полежаева налить 1 мл поглотительного раствора, состоящего из смеси 0,0001 н. раствора йода с крахмалом. Через поглотитель с помощью электроаспиратора протянуть воздух из бутыли со скоростью 10 мл /мин (при такой скорости можно легко сосчитать проходящие через поглотительный раствор пузырьки воздуха) до исчезновения окраски поглотительного раствора. Объем прошедшего через поглотитель воздуха определить, умножив 10 мл /мин на время аспирации в минутах. Концентрацию SO2 в воздухе определить.

Определение концентрации аммиака в воздухе Аммиак (NH3) – бесцветный газ с острым запахом. В воздушную среду поступает с выбросами промышленных предприятий, от животноводческих комплексов, антропотоксин жилых и общественных помещений. Аммиак обладает раздражающим действием на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз, вызывая приступы кашля, слезотечение и боль в глазах, головокружение и рвоту.

Ход работы. В поглотительный сосуд с пористой пластинкой внести 5 мл 0,01 н. раствора Н2SО4 и подсоединить к бутыли с анализируемым воздухом. Затем отобрать пробу с помощью электроаспиратора в течение 5 мин со скоростью 1 л/мин. Раствор из поглотительного сосуда в количестве 5 мл внести в пробирку и добавить 0,5 мл реактива Несслера, взболтать и через 5-10 мин фотометрировать в кюветах с толщиной слоя 10-20 мм при синем светофильтре, сравнивая с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам. При взаимодействии аммиака с реактивом Несслера образуется соединение, окрашенное в желто-бурый цвет. Интенсивность окраски пропорциональна количеству ионов аммония. Содержание аммиака в анализируемом объеме определить по предварительно построенному градуировочному графику. Для построения градуировочного графика приготовить шкалу стандартов.

Все пробирки шкалы обработать аналогично пробам, измерить оптическую плотность и построить график. Шкалой стандартов можно пользоваться и для визуального определения, ее готовят в колориметрических пробирках одновременно с пробами.

Содержание аммиака в исследуемом воздухе (в мг/м3) рассчитывается по формуле:

С = а / V,

где: а – количество аммиака в анализируемом объеме пробы, мкг; V – объем воздуха, отобранного для анализа, л.

* Экспресс-метод определения концентрации диоксида серы (углекислого газа) в воздухе закрытых помещений

Углекислый газ (СО2) – бесцветный газ без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Углекислый газ выделяется в воздух в результате естественных процессов дыхания людей и животных, процессов окисления органических веществ при горении, брожении, гниении. Кроме того, значительные количества диоксида углерода образуются в результате работы промышленных предприятий и автотранспорта, сжигающих огромные количества топлива. Наряду с процессами образования в природе идут процессы ассимиляции диоксида углерода – активное поглощение растениями в процессе фотосинтеза и вымывание СО2 осадками. Увеличение содержания диоксида углерода до 3% вызывает одышку, головную боль, снижение работоспособности. Смерть может наступить при содержании СО2 8-10%. Содержание СО2 – санитарный показатель, по которому оценивают степень чистоты воздуха помещения. Экспресс-метод определения концентрации СО2 в воздухе основан на реакции углекислоты с раствором соды.

Ход работы. В стеклянный шприц с градуировкой до 100 мл набрать 20 мл 0,005% раствора соды с фенолфталеином, имеющим розовую окраску, а затем набрать в тот же шприц 80 мл воздуха (до отметки 100 мл) и встряхивать в течение 1 мин.

Если не произошло обесцвечивания раствора, воздух из шприца осторожно выдавить, оставив в нем раствор, вновь набрать такую же порцию воздуха и встряхивать ее еще 1 мин. Если после встряхивания раствор не обесцветился, эту операцию следует повторить еще несколько раз до полного обесцвечивания раствора, добавляя воздух небольшими порциями, по 10-20 мл, каждый раз встряхивая шприц в течение 1 мин. Подсчитав общий объем воздуха, прошедшего через шприц и обесцветившего раствор соды, определить концентрацию СО2 в воздухе помещения по табл. 8.

Общая информация
Углекислый газ (оксид углерода (IV), диоксид углерода, СО2, двуокись углерода, угольный ангидрид) – газ, выделяемый в воздух всеми живыми существами. Углекислый газ тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза, поэтому он скапливается в низких непроветриваемых местах. Концентрация углекислого газа в воздухе (в атмосфере Земли) составляет в среднем 0,046 % (по массе) и 0,0314 % (по объему).

Углекислый газ относится к классу кислотных оксидов, т.е. при взаимодействии с водой он образует кислоту, которая называется угольная.
Угольная кислота химически неустойчива и в момент образования сразу же распадается на составляющие, т.е. реакция взаимодействия углекислого газа с водой носит обратимый характер:

CO2 + H2O ↔ CO2×H2O(solution) ↔ H2CO3.

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO2 = 2CO + O2.

Как и для всех кислотных оксидов, для углекислого газа характерны реакции взаимодействия с основными оксидами (образованными только активными металлами) и основаниями:

CaO + CO2 = CaCO3;

Al2O3 + 3CO2 = Al2(CO3)3;

CO2 + NaOH(dilute) = NaHCO3;

CO2 + 2NaOH(conc) = Na2CO3 + H2O.

Углекислый газ не поддерживает горения. Диоксид углерода выделяют в воздух все живые существа. Кроме того, огромные количества этого газа выбрасываются в воздух при гниении органических веществ, в результате вулканической деятельности, сгорании топлива, при пожарах и т.п. Содержание СО2 в атмосфере непрерывно повышается в результате деятельности человека.

Углекислый газ легко пропускает излучение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, которое поступает на Землю от Солнца и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является одним из парниковых газов, вследствие чего участвует в процессе глобального потепления, что обуславливает парниковый эффект.

Диоксид углерода не оказывает токсического действия на живые организмы: растения усваивают его в процессе фотосинтеза. Он нужен растениям точно так же, как людям кислород. Этот газ участвует в фотосинтезе и стимулирует раннее и более активное цветение, повышает устойчивость к болезням и вредителям, увеличивает плодоношение. Без углекислого газа растениям нет жизни. Углерод в его составе — один из важнейших питательных элементов.

У человека углекислый газ участвует во многих метаболических процессах. Он регулирует работу дыхательного и сосудисто-двигательного центра, возбудимость нервной системы, активность многих ферментов и гормонов, отвечает за электролитный состав крови, тонус центральной нервной системы, сосудов и бронхов, поддерживает обмен веществ.

Для нормального функционирования организма важен баланс углекислого газа и кислорода. Недостаток и избыток углекислого газа в организме приводит к гипокапнии и гиперкапнии.

Гипокапния — недостаток углекислого газа в крови. Чаще всего проявляется в виде головокружения, в худшем случае приводит к потере сознания. Возникает в состоянии паники или стресса при частом и глубоком дыхании. Гипокапния также развивается с возрастом, когда содержание СО2 в крови падает ниже 3,5 % от нормальных 6-6,5 %.

Гиперкапния — избыток углекислого газа в крови. Интоксикация углекислым газом проявляется в виде головной боли, тошноты, повышенного потоотделения, в крайних случаях — потери сознания. Возникает при длительном нахождении в замкнутом помещении с высоким содержанием CO2, но чаще всего в экстренных ситуациях, например, задержка дыхания под водой.

Находясь в избыточном количестве диоксида углерода в воздухе классной комнаты, он вызывает у учащихся снижение активности на уроке, повышенную утомляемость. А при концентрации СО2 на уровне 5% уже нельзя нормально работать и появляются признаки удушья (повышение концентрации углекислого газа в данной ситуации сопровождается соответствующим снижением концентрации кислорода, израсходованного при дыхании).

Цель работы
Оценка качества воздуха через количественное определение содержания углекислого газа с помощью индикаторных трубок. Приобретение навыков и умений работы с простейшими средствами экологического контроля качества воздуха – индикаторными трубками.

Индикаторные трубки являются удобным инструментарием для экспресс-контроля вредных химических веществ в газовых средах (воздухе, промышленных выбросах). Несмотря на то, что индикаторные трубки начали активно применяться еще в середине прошлого века, их использование в настоящее время приобретает все большую актуальность благодаря простоте, дешевизне, способности к количественному измерению, возможности осуществлять многокомпонентный анализ ограниченными средствами непосредственно на месте.

Конструкционно индикаторная трубка представляет собой специальным образом подготовленную, запаянную с двух концов герметичную стеклянную трубку определенного диаметра и длины, заполненную твёрдым носителем, который перед его внесением в трубку подвергается ряду предварительных технологических операций, в результате которых на него наносится индикаторная рецептура.
Непосредственно перед использованием трубки вскрывают путём отламывания их кончиков с двух сторон, и с помощью специального насоса-пробоотборника пропускают через них определенную пробу воздуха.
Концентрацию вредного вещества определяют по изменению интенсивности окраски (колориметрические индикаторные трубки) или по глубине образовавшегося при взаимодействии определяемого компонента с индикаторным порошком окрашенного слоя (линейно-колористические индикаторные трубки).

Индикаторные трубки позволяют точно измерить концентрацию углекислого газа. Они находят применение при количественном санитарно-химическом и экологическом контроле. Измерив концентрацию диоксида углерода при выполнении данной практической работы, Вы сможете сами определить условия, при которых можно повысить результативность занятий, а также получить представление о естественном (фоновом) содержании СО2 в атмосфере и возможности его изменения в процессе антропогенной деятельности.

Данная работа выполняется с помощью производимых ГК «Крисмас» мини-экспресс-лаборатории «Пчёлка-У/м» (далее – МЭЛ «Пчелка-У/м») либо комплекта индикаторных трубок (

ИТ на СО2

), насоса-пробоотборника/аспиратора (НП-3М или НП-4) и

емкости полиэтиленовой газовой ЕПГ

(все вместе далее – комплект).

Основное оборудование из состава МЭЛ «Пчелка-У/м» или комплекта:

Дополнительное оборудование из кабинета:

Ход работы

Перед началом работы внимательно прочитайте инструкцию по применению индикаторных трубок и аспиратора.

Вскройте индикаторную трубку на СО2 с обоих концов, используя отверстие в головке насоса-пробоотборника/аспиратора. Обратите внимание на первоначальный цвет наполнителя индикаторных трубок.

Соблюдайте осторожность при вскрытии индикаторной трубки во избежание порезов осколками стекла!
2.

Вскрытую индикаторную трубку вставьте в уплотнительную втулку насоса-пробоотборника/аспиратора, соблюдая направление прокачивания воздуха (указано стрелкой на поверхности индикаторной трубки).

3.
Прокачайте через индикаторную трубку необходимый по инструкции объём воздуха, сделав требуемое количество качаний насосом-пробоотборником/аспиратором.

Примечание. Корректно определяйте момент окончания прокачивания, пользуясь сигнальным устройством самого насоса-пробоотборника/аспиратора или секундомером. Правила пользования сигнальным устройством насоса-пробоотборника указаны в соответствующей инструкции.

Отметьте изменение окраски и длину столбика прореагировавшего наполнителя после прокачивания. Считайте концентрацию диоксида углерода по шкале (С, % об.), нанесённой на индикаторную трубку, или приложив её к соответствующей шкале внутри упаковки. При размытости границы раздела окрасок слоёв исходной и прореагировавшей индикаторной массы за результат измерения принимайте среднее значение.

Примечание. Для отбора проб воздуха на улице, в парке и т.п. местах с целью их дальнейшего анализа в условиях класса или лаборатории используйте камеру полиэтиленовую. Для этого достаточно наполнить её воздухом на месте отбора и герметично закрыть. Далее отобранный воздух из этой камеры анализируется с помощью индикаторной трубки как указано выше.

5.
Пересчитайте концентрацию СО2 из объёмных % в мг/м3 по формуле:

где:
С1 – концентрация газа в объёмных %;
С2 – концентрация газа в мг/м3;
M – молярная масса углекислого газа (М = 44);
104 – коэффициент пересчёта из объёмных % в мг/м3.

Обработка результатов и выводы