Тема 6. Определение вредных веществ в воздухе животноводческих помещений
Цель занятия. Изучить методы оценки загрязнения воздуха животноводческих помещений вредными веществами.
Практические навыки. Научить студентов умению отбирать пробы воздуха для исследования, определять вредные вещества с помощью универсального газоанализатора (УГ-2) и, применяя химический анализ, определять содержание в воздухе аммиака, диоксида и оксида углерода, сероводорода.
Материалы и оборудование. УГ-2. Титрометрический метод: 0,05 н. раствор гидроксида бария, 1 мл которого способен поглотить 1мг СО2 (7,17 г гидроксида бария растворить в 1 л дистиллированной воды); 0,05 н. раствор щавелевой кислоты, 1 мл которого соответствует 1 мг СО2 (2,863 г щавелевой кислоты растворить в 1 л дистиллированной воды); индикатор – 1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина. Калибровонная бутылка с широким горлом, объемом около 1 л с пробкой, имеющей 2 отверстия, в которые вставлены стеклянные палочки; бюретки; колба на 50 мл; резиновая груша; барометр; термометр. Метод Прохорова: шприц на 10 мл; 25 %-ный раствор нашатырного спирта; 1 %-ный спиртовой раствор фенолфталеина.
Задание. 1.Ознакомиться с устройством и принципами работы аппаратов, используемых для отбора проб воздуха.
2. Провести анализ воздуха с целью определения содержания (по заданию преподавателя):
– в отобранной пробе – аммиака и сероводорода;
– в учебной лаборатории диоксида углерода (углекислого газа)
– в помещении, где имеются газовые приборы – оксида углерода (угарного газа).
|
|
|
3. Разработать мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха животноводческих помещений вредными веществами.
Методы отбора проб воздуха для химического анализа
Способы взятия проб воздуха разделяются на две группы: динамические и одномоментные.
К динамическим способам относятся аспирационные методы, основанные на всасывании анализируемого воздуха через поглотительные среды, которые задерживают определенное вещество. В зависимости от метода химического анализа в качестве поглотительных сред могут использоваться твердые сорбенты – активированный уголь, графит, каолин, силикагель, полимерные сорбенты (порапак, полисорб, хромосорб и тенакс), различные фильтры (типа АФА – аналитические фильтры аэрозольные), также поглотительные растворы.
Для протягивания воздуха через поглотительные среды и фильтры применяют различные аспирационные устройства (водяной, эжекторный АЭРА аспираторы, электрический и др.).
Аспиратор водяной состоит из двух сообщающихся стеклянных сосудов емкостью до 5–6 л. Бутыли градуируют и закрывают пробками с двумя трубками (рис. 32). При отборе пробы воздуха их располагают одну ниже другой. Верхний резервуар наполняют водой. Засасывание воздуха аспиратором через поглотители обеспечивается за счет заполнения воздухом, освобождающейся от воды верхней бутыли в процессе перетекания из нее жидкости в нижнюю бутыль. Скорость отбора воздуха регулируется с помощью винтового зажима. Объем отобранного воздуха равен объему вытекшей из бутыли воды.
|
|
|
Эжекторный аспиратор АЭРА – переносной прибор, действие которого основано на засасывании требуемого объема воздуха через поглотительные приборы с помощью эжекторного устройства. В приборе используется сжатый воздух.
Поглотительные приборы представляют собой стеклянные емкости определенной конфигурации. Различают поглотительные приборы Зайцева, Полежаева, Рихтера, с пористой пластинкой и др. (рис. 33).
Одномоментные способы отбора используются в случаях высокой концентрации веществ в воздухе, кратковременности технологического процесса, высокой чувствительности метода и заключаются в заполнении воздухом различных емкостей (бутыли, газовые пипетки, газовые мешки, камеры и т.д.) Газовые пипетки служат для отбора проб воздуха объемом от 100 до 1000 мл. Они снабжены двумя хорошо притертыми двухходовыми кранами.
|
|
|
Заполнение воздухом газовых пипеток можно проводить путем выливания из нее воды или нейтральной жидкости (насыщенный раствор хлорида натрия), с помощью резиновой груши путем многократного продувания исследуемым воздухом. Можно отбор пробы осуществить в предварительно вакуумированные газовые пипетки (рис. 34). Вакуум создают при помощи уравнительного сосуда с ртутью, насосом Камовского и др.
Методы определения аммиака в воздухе
Содержание аммиака в воздухе определяют качественными и количественными методами.
Качественное определение аммиака
Органолептический.По запаху аммиак ощущается при концентрации примерно 1,5-2,0 мг/м3.
При помощи индикаторной бумаги. Розовую лакмусовую бумажку смачивают дистиллированной водой и держат в воздухе помещения. При наличии аммиака бумажка будет слегка синеть. Куркумовая бумажка буреет, влажная желтая бумажка, окрашенная бромтимолблау, зеленеет или синеет.
На основе взаимодействия соляной кислоты с аммиаком.Пары соляной кислоты при соприкосновении с воздухом помещения, содержащим аммиак, образуют белый туман, состоящий из паров хлорида аммония.
|
|
|
Для количественногоопределения содержания аммиака в воздухе животноводческих помещений пользуются колориметрическим или титрометрическим методами.
Колориметрический метод – определенный объем воздуха пропускают через поглотители, наполненные титрованным раствором серной кислоты. Прибавляя реактив Несслера к растворам поглотителей, связывающих аммиак из пропущенного через них воздуха и к стандартному раствору хлорида аммония, получают окрашенные растворы, степень окраски которых сравнивают в фотоколориметре или в наборе колориметрических пробирок.
Титрометрический (или объемный) метод. Его применяют когда в воздухе содержится большое количество аммиака. Метод заключается в том, что определенный объем исследуемого воздуха пропускают через 0,01 н. или 0,05 н. раствор серной кислоты, которая поглощает аммиак, затем титруют серную кислоту 0,01 н. или 0,05 н. раствором гидроксида натрия с индикатором метилоранж. По уменьшению титра серной кислоты и по количеству пропущенного через поглотители воздуха устанавливают концентрацию аммиака.
Принцип работы газоанализаторов основан на измерении длины столбика индикаторного порошка, изменившего окраску в процессе просасывания через индикаторную трубку воздуха, содержащего вредные примеси. Просасывание воздуха осуществляется воздухозаборным устройством. Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке, пропорциональная концентрации анализируемого газа в воздухе, измеряется по шкале, градуированной в мг/м3.
В комплект прибора входят: воздухозаборное устройство со штоком, набор реактивов и принадлежностей, необходимых для приготовления индикаторных трубок.
Основной частью воздухозаборного устройства является резиновый сильфон с расположенной внутри коробки сжатой пружиной, которая удерживает сильфон в растянутом состоянии.
На штуцере с внутренней стороны надета резиновая трубка, которая вторым концом через нижний фланец соединяется с внутренней полостью сильфона. На наружный конец штуцера надета отводная резиновая трубка, к которой присоединяется индикаторная трубка.
На верхней плате имеется неподвижная втулка для направления штока при сжатии сильфона и отверстия для хранения штоков в нерабочем положении.
Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после предварительного сжатия сильфона штоком. На гранях, под головкой штока, обозначены объемы просасываемого при анализе воздуха. На поверхности штока имеются четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями, которые служат для регулирования просасываемого объема воздуха.
Рис. 35. Универсальный газовый анализатор типа УГ-2:
1 – калиброванный шток; 2 – резиновая трубка;
3 – корпус; 4 – фиксатор (стопорное устройство);
5 – индикаторная трубка.
Индикаторная трубка – стеклянная длиной 90–92 мм и внутренним диаметром 2,5–2,6 мм заполненная индикаторным порошком, который удерживается тонкими прокладками (0,5 мм) из ваты и пыжами из медной проволоки (диаметр 0,27 мм). Для предохранения индикаторного порошка от посторонних воздействий концы трубочек герметизируются колпачками из алюминиевой фольги и сургуча (или парафина), которые перед анализом удаляются.
Порядок работы. Шток вставляют в направляющую втулку воздухозаборного устройства. Давлением руки на шток сильфон сжимают до захода стопорного устройства в верхнее фиксирующее углубление в канавке штока. Индикаторную трубку освобождают от сургуча и фольги. Резиновую трубку воздухозаборного устройства соединяют с любым концом индикаторной трубки. Слегка надавив ладонью на шляпку штока, отводят стопор, после чего шток начинает двигаться вверх. В это время происходит просасывание через индикаторную трубку исследуемого воздуха, содержащего вредный газ, индикаторный порошок со стороны входа воздуха меняет свой цвет.
Так при определении аммиака на индикаторном порошке (фарфоровый порошок, обработанный раствором бромфенолового синего) образуется серо-синий слой. Длина окрашенного слоя пропорциональна концентрации аммиака в воздухе.
Когда стопор войдет в нижнее углубление канавки, будет слышен щелчок и движение штока прекратиться. Выжидают 1–2 минуты для того, чтобы уравнялось давление в сильфоне, затем отсоединяют индикаторную трубку. Прикладывают к соответствующей измерительной шкале индикаторную трубку так, чтобы начало изменения окраски порошка совпало с нулевым делением шкалы. Верхняя граница окрашенного столбика укажет по шкале концентрацию газа. При незначительной концентрации газа в помещении индикаторную трубку можно использовать дважды.
Для определения допустимой концентрации аммиака объем просасываемого воздуха должен составлять 250 (200) мл, а для определения токсической концентрации – 30 (100) мл.
Методы определения диоксида углерода (углекислого газа) в воздухе. Для определения наличия диоксида углерода в воздухе животноводческих помещений применяют методы Субботина-Нагарского (титрометрический), Д.В.Прохорова и универсальный газоанализатор УГ-2 с использованием специального индикаторного порошка.
Титрометрический метод. Принцип метода основан на поглощении диоксида углерода раствором гидроксида бария с последующим оттитровыванием избытка последнего раствором щавелевой кислоты. По изменению титра гидроксида бария вычисляют концентрацию диокиси углерода во взятом объеме исследуемого воздуха.
В начале проверяют титр раствора чистого гидроксида бария, для чего в колбу из бюретки наливают 20 мл 0,05 н. раствора гидроксида бария, добавляют 2 капли раствора фенолфталеина и титруют 0,05 н. раствором щавелевой кислоты до полного обесцвечивания.
В калиброванную бутылку набирают исследуемый воздух. Бутылку закрывают пробкой с двумя отверстиями, в которые плотно вставлены стеклянные палочки. При взятии пробы воздуха отмечают температуру и атмосферное давление.
Перед анализом вынимают палочки и через одно из отверстий в пробке вливают в бутылку из бюретки 20 мл титрованного раствора гидроксида бария. Снова вставляют в пробку стеклянные палочки. Раствор гидроксида бария в бутылке энергично встряхивают в течение 10 минут (раствор мутнеет). После этого из пробки вынимают одну палочку и через отверстие добавляют в бутылку 2 капли раствора фенолфталеина (раствор окрашивается в красный цвет). Вынув затем вторую палочку и, вставив в отверстие конец бюретки с раствором щавелевой кислоты, титруют раствором гидроксида бария до обесцвечивания.
По разности между количеством миллилитров раствора щавелевой кислоты, израсходованным при первом и втором титровании раствора гидроксида бария определяют содержание диоксида углерода в исследуемом воздухе. Полученное количество мл будет соответствовать количеству мг диоксида углерода в исследуемом воздухе.
Массу диоксида углерода переводят в объем (мл), учитывая то, что 1 мл диоксида углерода при нормальных условиях занимает объем 0,509 мл.
Чтобы вычислить процентное содержание диоксида углерода нужно привести объем воздуха в бутылке к нормальным условиям по формуле:
V7600 = (Vб ∙ В) / (1 + αt) ∙ 760,
где V7600 – искомый объем воздуха при нормальных условиях, мл; Vб–объем бутылки за вычетом 20 мл раствора гидроксида бария; В – барометрическое давление в момент наблюдения; α – коэффициент расширения газа, равный 0,003667; t– температура исследуемого воздуха, С0; 760 – нормальное барометрическое давление.
Для вычисления процентного содержания диоксида углерода в исследуемой пробе воздуха составляют пропорцию:
V7600 – 100
V – Х Х = (V ∙ 100) / V7600 ,
где Х – искомый процент содержания углекислого газа; V – количество мл углекислого газа в исследуемом объеме воздуха; V7600 – объем исследуемого воздуха, приведенный к нормальным условиям.
Определение содержания диоксида углеродапо методу Д.В. Прохорова(прост и доступен в производственных условиях).
Принцип метода основан на нейтрализации водного раствора нашатырного спирта с фенолфталеином диоксидом углерода воздуха. Чем больше количество диоксида углерода содержится в прокачиваемом через раствор воздухе, тем быстрее он обесцвечивается.
Сначала набирают в шприц 10 мл рабочего раствора, а затем 10 см3 атмосферного (наружного) воздуха. Шприц энергично встряхивают 7–8 раз для поглощения из воздуха диоксида углерода раствором. После этого выталкивают воздух из шприца и набирают новую порцию его. Так поступают до обесцвечивания рабочего раствора и записывают объем израсходованного воздуха.
Затем тщательно промывают шприц дистиллированной водой, наполняют новой порцией рабочего раствора и набирают в шприц уже исследуемый воздух помещения. Аналогичным образом повторяют исследования воздуха и записывают объем воздуха, пошедшего на обесцвечивание раствора.
Содержание диоксида углерода определяют по формуле:
Х = 0,03 ∙ А / П,
где Х – содержание углекислого газа , %; 0,03 – процентное содержание углекислого газа, %; А – объем пропущенного через рабочий раствор атмосферного воздуха, мл; П – объем пропущенного через рабочий раствор воздуха помещения, мл.
Методы определения сероводорода в воздухе
Качественное определение сероводорода в воздухе. Органолептический метод – сероводород по запаху напоминает запах испорченных яиц и ощущается при концентрации 1,2–3,4 мг/м3 воздуха.
При помощи индикаторной бумаги. Полоски фильтровальной бумаги, пропитанные 5–10 %-ным раствором нитропруссида натрия, в присутствии сероводорода приобретают красно-фиолетовую окраску.
Полоски фильтровальной бумаги пропитывают щелочным раствором уксуснокислого свинца (к 4 %-ному раствору уксуснокислого свинца прибавляют 30 %-ный раствор щелочи до растворения, выпавшего гидроксида свинца) высушивают и смачивают водой. При малых концентрациях сероводорода в воздухе фильтровальная бумага приобретает светло-коричневый цвет, а при больших – буро-черный с металлическим блеском.
Количественное определение сероводорода в воздухе. Титрометрический метод основан на поглощении сероводорода водным раствором йода с образованием йодистоводородной кислоты. Количество оставшегося йода определяют титрованием раствора гипосульфита натрия. По уменьшению титра раствора йода после прохождения через него воздуха судят о содержании сероводорода.
Экспресс-метод с помощью газоанализатора УГ-2. Методика такая же, как и при определении аммиака.
Определение сероводорода проводится индикаторными трубками, в которых поглотителем является фарфоровый порошок, обработанный раствором, состоящим из равных объемов раствора ацетата свинца и 2 %-ного раствора хлорида бария. В результате взаимодействия определяемого вещества и индикатора поглотитель окрашивается в черный цвет. Объем просасываемого воздуха 300 или 30 мл.
Определение примеси оксида углерода (угарного газа) в воздухе помещений выполняется универсальным газоанализатором типа УГ-2.
Воздух засасывают через индикаторную трубку с силикагелем, пропитанным раствором молибдата аммония и сульфата палладия, желтая окраска индикаторного порошка изменяется в зависимости от концентрации оксида углерода от серо-зеленой до сине-зеленой.
Основным реагентом является кремне-молибденовая кислота, которая в присутствии катализатора – палладия восстанавливается оксидом углерода с образованием молибденового синего. Объем просасываемого воздуха по методике должен составлять 220 или 60 мл.
Контрольные вопросы. 1.Какое влияние оказывают вредные вещества (NH3, СО2, СО, Н2S и др.) на состояние здоровья животных? 2. Назовите факторы, способствующие накоплению вредных газов в воздухе помещений для животных. 3. Каковы методы отбора и анализа проб воздуха для определения содержания в нем химических веществ? 4. Сущность методов и техника определения концентрации вредных газов в воздухе. 5. Расскажите об устройстве, принципе действия и порядке работы с прибором УГ-2 для экспресс-методов. 6. Укажите ПДК вредных газов для разных видов и групп животных. 7. Какие мероприятия используются для улучшения газового состава воздуха?
Дата добавления: 2021-04-07; просмотров: 559; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!