Углекислый газ способы определения

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Определением количества СО₂ широко пользуются как критерием оценки чистоты воздуха в помещениях для сельскохозяйственных животных и при расчетах вентиляции.

Углекислота – бесцветный газ, без запаха, кисловата на вкус. Масса 1 литра диоксида углерода при нормальных условиях (температуре 0°С и давлении 760 мм. рт. ст. ) 1,9769 г, 1 миллиграмм его занимает объем 0,509 см 3 (мл). Основным источником углекислоты в помещениях для животных является выдыхаемый воздух. Содержание СО₂ в воздухе животноводческих помещений допускается 0,25. 0,3 % или 2,5. 3 литра на 1м 3 воздуха (4911,51. 5893,91 мг/м 3 ).

Существуют несколько методов определения углекислого газа в воздухе: объемные методы – содержание СО₂ определяется при помощи газоанализаторов Холдена, Кудрявцева, Калмыкова; титрометрические методы Субботина-Нагорского и Гесса; сравнительный метод Прохорова.

Принцип титрометрических методов состоит в том, что диоксид углерода, содержащийся в определённом объёме воздуха, связывается едкой щёлочью – гидроксидом бария (Ва(ОН)₂). Концентрация едкого бария при этом меняется и по разности титров поглощающего раствора до и после поглощения СО₂ определяется количество углекислоты во взятом для исследования объеме воздуха.

Метод Д.В. Прохорова может быть использован как экспресс метод, основанный на сравнительном исследовании воздуха помещений и воздуха наружной атмосферы, в котором содержание СО₂ сохраняется на уровне 0,03. 0,04 %.

Дата добавления: 2015-10-21 ; просмотров: 11639 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Не задохнуться: замеры уровня CO2 в различных местах и ситуациях

На улице, в общественном транспорте, офисе, однушке, включая кухню, и в салоне автомобиля с закрытой заслонкой. В последнем случае шанс умереть отнюдь не призрачный, а вполне реальный, и его можно легко вычислить.

В чем проблема

Вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ. В выдохе его примерно 4,5%, в то время как в окружающем пространстве должно быть около 0,04%. Исследованиями доказано, что даже при достаточном количестве кислорода увеличение доли углекислого газа приводит к появлению головной боли, сонливости, сложности с концентрацией внимания, а при высоком содержании (5-7% и выше) к потере сознания.

В чем измеряется и сколько должно быть

Из-за малых величин концентрацию CO2 обычно выражают в количестве частей на миллион (ppm), что эквивалентно десятитысячным долям процента.

Ниже наименее пугающая картинка из интернета, которая расскажет как повышенная концентрация углекислого газа сказывается на самочувствии. Цифры на шкале — те самые ppm.

Важный вопрос – сколько может “надышать” человек? В интернете мне удалось найти такую цифру: за один час в закрытом помещении 20 м2 один человек поднимет уровень СО2 на 50 ppm. По моим собственным наблюдениям это вполне похоже не правду.

Ну а теперь к методике и замерам.

Чем измерялось

Все измерения проводились недорогим комнатным прибором HT-501, обзор которого я постил вот тут.

В нем установлен датчик CO2 шведской компании SenseAir. Приборчик может сохранять статистику с заданным интервалом и потом выгружать ее в специальную прогу на ПК. Делая замеры я просто носил прибор в руке или открытой сумке и потом изучал полученные данные.

Сами замеры производились в феврале.

Замеры на улице

В мегаполисе (Москве), если не подходить к дорогам с интенсивным движением, прибор показывает значения в пределах 400-450 ppm. В центре города на тротуарах оживленных улиц показатели могут подняться до 620 ppm.

Замеры в офисе

В нашем просторном опенспейсе с хорошей вентиляцией воздух был примерно как на улице — 450-500 ppm. Но в какой-то из дней вентиляция дала сбой, и типичным значением CO2 стало 950 ppm. Причем к вечеру оно поднималось до 1200 ppm.

Из личных ощущений: как только показатели уходили за 1100 ppm, у окружающих возникало коллективное желание проветрить. После короткого проветривания показатели опускались до 850 ppm.

Замеры в однушке

Если регулярно не проветривать, типичный уровень углекислого газа в квартире 28 м2 и потолками 2,5 м при нахождении в ней двух взрослых колеблется от 800 до 1300 ppm в зависимости от забортной температуры. И чем холоднее на улице, тем лучше начинает работать вентиляция (это в моем доме так, в других может быть по-другому).

Кухня 5,5 м2 с газовой плитой

Кухня — самое интересное место в плане замеров. При закрытой двери одна включенная в полсилы конфорка (на фото ниже) за 15 минут нагоняет более 2300 ppm (вентиляция при этом тянет исправно).

Тот же самый эксперимент, но с открытой дверью и выставленным на зимнее проветривание окном, дает за этот же промежуток времени цифру в 1600 ppm. Ну а если с закрытой дверью и две конфорки — через 15 минут будет 2700 ppm на столе и 3300 ppm на уровне головы в центре помещения.

Комната 15 м2

С закрытой дверью и закрытыми пластиковыми окнами двое взрослых и один ребенок за восемь часов сна поднимают уровень CO2 с 1000 до 2100 ppm. Если оставить окно на зимнее проветривание (щель), то уровень будет стабилизироваться примерно на 1350 ppm. Все то же, но с открытой дверью — 900-1200 ppm.

Почему открытие на зимнее проветривание дает такой заметный эффект? Просто воздух начинает протягиваться из щели окна через комнату и в вентиляцию. Если закрыть щель, комната становится полностью изолированным помещением.

Просто для справки: как себя чувствуешь, когда проснулся, а на датчике 2800 ppm? Духота, жара, тяжелая голова как с похмелья, хочется поскорее выйти на улицу или постоять, подышать у открытого окна.

Замеры в московском метро

Вообще в метро душновато. На станциях и переходах показатели колебались в пределах 750-1250 ppm. Причем день ото дня показатели менялись. В полупустом вагоне “Оки” (все сидячие заняты и немного стоячих) датчик фиксировал примерно 1300 ppm. А в час пик там начинался ад.

Когда люди набивались как селедка в бочку, датчик на уровне пояса стабильно фиксировал 1850 ppm. Поднять его на уровень головы и сделать замеры было уже невозможно. Думаю, он бы зашкаливал, поскольку все вокруг выдыхают именно в верхнее пространство.

Ощущение от нахождения в таких условиях: легкое головокружение, учащенное дыхание и огромное желание выйти и подышать немного. Как люди так катаются каждый день — не представляю.

В подмосковной электричке

В забитом тамбуре гуляют сквозняки, однако уровень CO2 находится примерно на отметке 1400 ppm. В самом вагоне ситуация хуже. При полностью занятых сидячих местах, но в отсутствии стоячих пассажиров, уровень углекислоты составил 2200 ppm.

В автомобиле

В качестве “тестовой площадки” выступал салон старенького Тигуана. В обычных городских поездках с одним водителем в салоне уровень CO2 колебался в пределах 400-600 ppm. В пробках можно было наблюдать примерно 650 ppm. Но самое интересное, разумеется, при включенной рециркуляции воздуха. Ровно за 15 минут CO2 подскакивал с 620 до 1780 единиц! Т.е. рост идет примерно по 80 ppm в минуту и, например, за час он мог бы скакнуть до 4800 единиц. В общем, теперь вы знаете, почему в машине нельзя спать с закрытыми окнами и оставлять в салоне детей или животных. Причем, таких смертельных случаев регистрируется достаточно много. Погуглите.

Выводы: кто виноват и что делать

Эта часть специально для тех, кто начал читать отсюда.

Начнем с общественного транспорта. В нем практически везде душновато, за исключением, пожалуй, маршруток с высокими потолками, где еще можно увидеть приемлемый уровень в 700 ppm.

Очень туго в метро в час пик и ничуть не лучше в электричках. Там зашкаливает даже когда есть сидячие места.

В офисах раз на раз не приходится. И примерно у половины населения опенспейсов возникает желание проветрить, когда уровень начинает превышать 1100 ppm.

В квартире этот уровень воспринимается по-другому, и проветрить хочется когда на датчике более 1300-1400 ppm. И главный совет всем владельцам пластиковых окон — проветривайте почаще, а лучше всегда оставляйте открытой щель зимнего проветривания (это когда ручка повернута градусов на 40 от вертикали).

Это зимой. А летом окна лучше держать открытыми.

Из прочего, самый ад — на кухне с газовыми плитами. Если включена вполсилы пара конфорок и закрыты окна и двери, то через 15 минут на уровне головы будет 3500 ppm. И это при хорошо работающей вентиляции.

Отдельный привет любителям поспать в машине с закрытыми окнами. Очень велик шанс не проснуться. То же можно сказать и про ситуацию, когда вы забыли открыть заслонку забортного воздуха после обгона чадящего грузовика. Показатели в салоне начинают шкалить очень быстро.

Пожалуй, это пока все. Единственное, где я еще хотел бы провести замеры, так это летом в лесу. Надеюсь доживу и проапдейчу данный материал.

Источник

Метод определения концентрации углекислого газа и окисляемости

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СО₂ И ОКИСЛЯЕМОСТИ ВОЗДУХА КАК ПОКАЗАТЕЛЕЙ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА И ВЕНТИЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ

Гигиенические показатели санитарного состояния и вентиляции помещений

1. Химический состав атмосферного воздуха: азота – 78,08%; кислорода – 20,95%; углекислого газа – 0,03-0,04%; инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон) – 0,93%; влаги, как правило, от 40-60% до насыщения; пыль, микроорганизмы, естественные и техногенные загрязнения – в зависимости от промышленного развития региона, типа поверхности (пустыня, горы, наличие зеленых насаждений и др.)
2. Основные источники загрязнения воздуха населенных мест, производственных помещений – выбросы промышленных предприятий, автотранспорта; пиле-, газообразование промышленных предприятий; метеорологические факторы (ветры) и тип поверхности регионов (пылевые бури пустынных мест без зеленых насаждений).
3. Источники загрязнения воздуха жилых помещений, помещений коммунально-бытового назначения и общественных помещений – продукты жизнедеятельности организма людей, которые выделяются кожей и при дыхании (продукты распада пота, кожного сала, омертвелого эпидермиса, другие продукты жизнедеятельности, которые выделяются в воздух помещения пропорционально количеству людей, срока их пребывания в помещении и количества углекислого газа, который накапливается в воздухе пропорционально перечисленным загрязнителям), и поэтому используется как показатель (индикатор) степени загрязнения этими веществами воздуха помещений различного назначения.
4. Учитывая, что через кожу и при дыхании выделяются, в основном, органические продукты обмена веществ, для оценки степени загрязнения воздуха помещений людьми было предложено определять другой показатель этого загрязнения – окисляемость воздуха, т.е. измерять количество миллиграммов кислорода, необходимого для окисления органических соединений в 1 м 3 воздуха с помощью титрованного раствора бихромата калия К₂Сr₂О₇. Окисляемость атмосферного воздуха обычно не превышает 3-4 мг/м 3 , в хорошо проветриваемых помещениях окисляемость находится на уровне 4-6 мг/м 3 , а в помещениях с неблагоприятным санитарным состоянием окисляемость воздуха может достигать 20 и более мг/м 3 .
5. Концентрация углекислого газа отображает степень загрязнения воздуха другими продуктами жизнедеятельности организма. Концентрация углекислого газа в помещениях увеличивается пропорционально количеству людей и времени их пребывания в помещении, но как правило, не достигает вредных для организма уровней. Только в замкнутых, недостаточно вентилируемых помещениях (хранилищах, подводных лодках, подземных выработках, производственных помещениях, канализационных системах и т.п.) за счет брожения, горения, гниения количество углекислого газа может достигать концентраций, опасных для здоровья и даже жизни человека.

Исследованиями М. П. Бресткина и ряда других авторов установлено, что повышение концентрации СО₂ до 2-2,5% не вызывает заметных отклонений в самочувствии человека, его трудоспособности. Концентрации СО₂ до 4% вызывают повышение интенсивности дыхания, сердечной деятельности, снижение трудоспособности. Концентрации СО₂ до 5% сопровождаются одышкой, усилением сердечной деятельности, снижением трудоспособности, а 6% – способствуют снижению умственной деятельности, возникновению головной боли, умопомрачению, 7% – может вызвать неспособность контролировать свои действия, потерю сознания и даже смерть, 10% – вызывает быструю, а 15-20% мгновенную смерть из-за паралича дыхания.

Для определения концентрации СО₂ в воздухе разработано несколько методов, среди которых метод Субботина-Нагорского с гидроокисью бария, методы Реберга-Винокурова, Калмыкова, интерферометрический. Вместе с тем в санитарной практике наиболее широко используется портативный экспрессный метод Лунге-Цеккендорфа в модификации Д.В.Прохорова (приложение 2).

Определение диоксида углерода в воздухе экспресс-методом Лунге-Цеккендорфа в модификации Д.В. Прохорова

Принцип метода основан на пропускании исследуемого воздуха через титрованный раствор углекислого натрия (или аммиака) в присутствии фенолфталеина. При этом происходит реакция Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃. Раствор фенолфталеина, который имеет розовую окраску в щелочной среде, после связывания CO₂ обесцвечивается (кислая среда).

Разведением 5,3 г химически чистого Na₂CO₃ в 100 мл дистиллированной воды готовят исходный раствор, к которому прибавляют 0,1% раствор фенолфталеина. Перед анализом готовят рабочий раствор разведением исходного раствора 2 мл до 10 мл дистиллированной водой.

Раствор переносят в склянку Дрекселя по Лунге-Цеккендорфу (рис. 11.1а) или в шприц Жанне по Прохорову (рис. 11.1б). В первом случае к длинной трубке склянки Дрекселя с утонченным носиком присоединяют резиновую грушу с клапаном или небольшим отверстием. Медленно сжимая и быстро отпуская грушу, продувают через раствор исследуемый воздух. После каждой продувки склянку встряхивают для полного поглощения CO₂ из порции воздуха. Во втором случае (по Прохорову) в шприц, наполненный 10 мл рабочего раствора соды с фенолфталеином, держа его вертикально, набирают порцию исследуемого воздуха. Затем энергичным встряхиванием (7-8 раз) воздух приводят в контакт с поглотителем, после чего воздух выталкивается и вместо него набирается одна за другой порции исследуемого воздуха до полного обесцвечивания раствора в шприце. Считают количество объемов (порций) воздуха, пошедших на обесцвечивание раствора. Анализ воздуха проводят в помещении и за пределами помещения (атмосферный воздух).

Результат рассчитывают по обратной пропорции на основании сопоставления количества израсходованных объемов (порций) груш или шприцев и концентрации CO₂ в атмосферном воздухе (0,04%) и в конкретном исследуемом помещении, где определяется концентрация СО₂. Например, в помещении израсходовано 10 объемов груш, или шприцев, на улице – 50 объемов. Отсюда, концентрация CO₂ в помещении = (0,04 x 50) : 10 = 0,2%.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) CO₂ в жилых помещениях разного назначения установленная в пределах 0,07-0,1%, в производственных помещениях, где CO₂ накапливается от технологического процесса, до 1-1,5%.

Рис.11.1а. Прибор для определения концентрации СО₂ по Лунге-Цеккендорфу (а – резиновая груша для продувки воздуха с клапаном; б – склянка Дрекселя с раствором соды и фенол-фталеина)

Рис. 11.1б. Шприц Жанне для определения концентрации СО₂ по Д. В. Прохорову

Методика определения и гигиенической оценки показателей воздухообмена и вентиляции помещений

Воздух жилых помещений считается чистым, если концентрация CO₂ не превышает предельно допустимых концентраций – 0,07% (0,7‰) по Петтенкоферу или 0,1% (1,0‰) по Флюге.

На этом основании рассчитывается необходимый объем вентиляции – количество воздуха (в м 3 ), которое должно поступать в помещение в течение 1 ч, чтобы концентрация CO₂ в воздухе не превысила предельно допустимых концентраций для данного вида помещений. Его рассчитывают по формуле:

где: V – объем вентиляции, м 3 /час;

К – количество СО₂, выделяемое одним человеком за один час (в покое 21,6 л/ч; во сне – 16 л/ч; при выполнении работы разной тяжести – 30-40 л/ч);

n – количество людей в помещении;

Р – предельно допустимая концентрация СО₂ в промилле (0,7 или 1,0‰);

Р₁ – концентрация СО₂ в атмосферном воздухе в промилле (0,4‰).

При расчете количества СО₂, которое выделяет один человек за один час, выходят из того, что взрослый человек при легкой физической работе производит в течение 1 минуты 18 дыхательных движений с объемом каждого вдоха (выдоха) 0,5 л и, следовательно, в течение часа выдыхает 540 л воздуха (18 х 60 х 0,5 = 540).

Учитывая, что концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе примерно 4% (3,4-4,7%), то общее количество выдыхаемого углекислого газа за пропорцией составит:

х = (540*4)/100 = 21,6 л/час

При физических нагрузках пропорционально их тяжести и интенсивности возрастает количество дыхательных движений, а потому возрастает и количество выдыхаемого СО₂ и необходимый объем вентиляции.

Необходимая кратность вентиляции – число, которое показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух помещения, чтобы концентрация СО₂ не превышала предельно допустимых уровней.

Необходимую кратность вентиляции находят путем деления рассчитанного необходимого объема вентиляции на кубатуру помещения.

Фактический объем вентиляции находят путем определения площади вентиляционного отверстия и скорости движения воздуха в нем (фрамуга, форточка). При этом учитывают, что через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздуха, близкий к кубатуре помещения и его нужно прибавить к объему, который проникает через вентиляционное отверстие.

Фактическую кратность вентиляции рассчитывают делением фактического объема вентиляции на кубатуру помещения.

Сопоставляя необходимые и фактические объемы и кратность вентиляции, оценивают эффективность обмена воздуха в помещении.

Нормативы кратности обмена воздуха в помещениях разного назначения

Помещение	Кратность обмена воздуха, ч
	вытяжка	приток
СНиП 2.08. 02-89 – больничные помещения
Палата взрослых	80 м 3 на 1 койку
Предродовая, перевязочная	1,5 раза/ч	2 раза/ч
Родовая, операционная, предоперационная	8 раз/ч
Послеродовая палата	80 м 3 на 1 кровать
Палата для детей	80 м 3 на 1 кровать
Бокс, полубокс	2,5 раза/ч в коридор	2,5 раза/ч
Кабинет врача	1 раз/ч	1 раз/ч
СНиП 2.08. 01-89 – жилые помещения
Жилая комната	3 м 3 /ч на 1 м 2 площади
Кухня газифицирована	90 м 3 /ч
Туалет, ванная комната	25 м 3 /ч
ДБН В. 2.2-3-97 – дома и сооружения учебных заведений
Класс, кабинет	16 м 3 на 1 человека	1 раз/ч
Мастерская	20 м 3 на 1 человека	1 раз/ч
Спортзал	80 м 3 на 1 человека	1 раз/ч
Учительская	1,5 раз/ч

Необходимый объем и кратность вентиляции положены также в основу научного обоснования норм жилой площади. Учитывая, что при закрытых окнах и двери, как сказано выше, через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздух, близкий к кубатуре помещения (т.е., его кратность равняется

1 раз/час), а высота помещения в среднем равняется 3 м, норма площади на 1 человека составляет:

Источник