Диффузионная трубка
Диффузионная трубка — это научное устройство, которое пассивно измеряет концентрацию одного или нескольких газов в воздухе и обычно используется для мониторинга среднего уровня загрязнения воздуха в течение периода от нескольких дней до месяца. [1] Диффузионные трубки широко используются местными властями для мониторинга качества воздуха в городских районах. [2] в гражданских научных проектах по мониторингу загрязнения, осуществляемых общественными группами и школами, [3] [4] и в закрытых помещениях, таких как шахты [5] и музеи. [6]
Строительство и эксплуатация
[ редактировать ]
Диффузионная трубка состоит из небольшой полой, обычно прозрачной, акриловой или полипропиленовой пластиковой трубки длиной примерно 70 мм с колпачком на каждом конце. Одна из крышек (белого цвета) либо полностью снимается для активации трубки (в случае отбора проб диоксида азота ), либо содержит фильтр, пропускающий только исследуемый газ. Другая крышка (другого цвета) содержит металлические сетчатые диски, покрытые химическим реагентом, который поглощает исследуемый газ при его попадании в пробирку. [7] Трубки, работающие таким образом, также известны как трубки Пальмеса в честь их изобретателя, американского химика Эдварда Палмеса. [8] [9] который описал использование такой трубки в качестве персонального датчика качества воздуха в 1976 году. [10]
Во время работы трубка открывается и вертикально крепится кабельными стяжками к чему-то вроде фонарного столба или дорожного знака открытым концом вниз, а закрытым цветным колпачком вверху. Контролируемый газ, концентрация которого в атмосфере более высока, диффундирует в нижнюю часть трубки и быстро поглощается химической крышкой. Поскольку он поглощен, процесс диффузии продолжается. По истечении определенного периода времени (обычно от двух недель до месяца) пробирку запечатывают и отправляют в лабораторию для анализа. Концентрацию исследуемого газа в атмосфере можно рассчитать, используя захваченное количество и законы диффузии Фика . [11]
Диффузионные трубки можно использовать для отбора проб различных газов, включая оксиды азота ( диоксид азота и оксид азота ), диоксид серы , аммиак и озон . Хотя все трубки для отбора проб этих газов работают посредством одного и того же процесса молекулярной диффузии, между ними есть важные различия. Например, в трубках для диоксида азота в качестве поглощающего (реактивного) химического вещества используется триэтаноламин, ТЭА, а в трубках для сероводорода непрозрачны (а не прозрачны), чтобы предотвратить ультрафиолетовым светом разрушение химических веществ внутри . Некоторые типы трубок позволяют одновременно отбирать пробы нескольких газов.
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Диффузионные трубки достаточно точны, относительно дешевы, просты в использовании, чрезвычайно компактны, пассивны (им не нужен источник питания) и имеют довольно длительный срок хранения; при тщательном позиционировании их можно разместить более или менее где угодно, в помещении или на открытом воздухе. [6] [12] Они дают разумное представление о долгосрочной средней концентрации загрязняющего газа, такого как диоксид азота, и позволяют легко сравнивать средние уровни загрязнения в разных местах или в разное время. Часто несколько трубок устанавливаются в одном и том же месте в течение последовательных месяцев в году, чтобы обеспечить долгосрочное сравнение уровней загрязнения. Местные власти также часто устанавливают несколько трубок в разных местах за один и тот же период времени, чтобы можно было выявить горячие точки загрязнения в городах и поселках.
Поскольку диффузионные трубки предназначены для того, чтобы их можно было оставлять на месте в течение нескольких дней или недель, они не указывают на краткосрочные колебания исследуемого загрязнителя, такие как повышение и понижение уровня газа в течение дня, разница между день и следующий, или между буднями и выходными, или количество раз, когда нормативные уровни загрязнения превышались, пока они действовали. Они также гораздо менее точны, чем высокочувствительное автоматизированное оборудование для мониторинга, используемое в придорожных кабинах для мониторинга загрязнения. Источники неточностей включают турбулентность воздуха (вызванную такими вещами, как движение ветра или работу кондиционеров), загрязнение от систем вентиляции зданий, ультрафиолетовый свет (теоретически поглощаемый пластиковой трубкой) и другие загрязняющие вещества. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Нэш, Дэвид Г.; Лейт, Дэвид (февраль 2010 г.). «Использование пассивных диффузионных трубок для мониторинга загрязнителей воздуха» . Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 60 (2): 204–209. дои : 10.3155/1047-3289.60.2.204 . eISSN 2162-2906 . ISSN 1096-2247 . ПМЦ 2838214 . ПМИД 20222533 .
- ^ «Техническое руководство по местному управлению качеством воздуха (TG16)» . Местное управление качеством воздуха . Департамент правительства Великобритании по окружающей среде и сельским делам. Апрель 2021 года . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ «Использование диффузионных трубок» . Care4Air . Городской совет Шеффилда . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ «Диффузионные трубки» . LoveCleanAir Южный Лондон . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ Педерсон, Джеральд, изд. (1985). Бюро горных исследований . Министерство внутренних дел США. п. 13.
- ^ Jump up to: а б Гживач, Сесили (2006). Мониторинг газообразных загрязнителей в музейной среде . Институт консервации Гетти. п. 48. ИСБН 9780892368518 .
- ^ Jump up to: а б Тарга, Жауме; Грузчик, Элисон. «Диффузионные трубки для мониторинга NO2 в окружающей среде: практическое руководство для лабораторий и пользователей» (PDF) . Местное управление качеством воздуха . Департамент правительства Великобритании по окружающей среде и сельским делам . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ Брукс, Брэдфорд; Дэвис, Уильям (1992). Понимание качества воздуха в помещении . ЦРК-Пресс. п. 110. ИСБН 9780849388460 .
- ^ Селла, Андреа (1 ноября 2016 г.). «Тюбик Пальмеса» . Химический мир . Королевское химическое общество.
- ^ Пальмес, Э; Ганнисон, А; ДиМаттио, Дж; Томчик, К. (1976). «Индивидуальный пробоотборник диоксида азота» . Журнал Американской ассоциации промышленной гигиены . 37 (10): 570–577. дои : 10.1080/0002889768507522 . ПМИД 983946 . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ Плезанс, Х (2004). «Отклик трубки Пальмеса при различных колебаниях концентрации в окружающем воздухе» . Атмосферная среда . 38 (36): 6115–6120. Бибкод : 2004AtmEn..38.6115P . дои : 10.1016/j.atmosenv.2004.08.011 . ISSN 1352-2310 . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ Болей, Дж; Лебре, Э; Хук, Ф; Ной, Д; Брунекриф, Б. (1967). «Использование диффузионных трубок Пальмеса для измерения NO2 в жилых домах» . Атмосферная среда . 20 (3): 597–600. дои : 10.1016/0004-6981(86)90103-4 . ISSN 0004-6981 . Проверено 28 февраля 2022 г.