实验项目 作业区空气环境与气体污染物的测定

实验项目 作业区空气环境与气体污染物的测定

一、实验目的

1. 掌握表征作业区气候条件的基本参数，如温度、湿度，气压、卡它度等的测定方法及常用仪器。

2. 掌握空气试样的采取方法和主要有毒有害气体浓度的检气管检定法。 二、实验内容与实验步骤

本次实验的内容分为两个部分：第一部分为作业区气候条件的测定；第二部分为空气中有毒有害气体浓度的测定。 一）气候条件的测定

气候条件测量主要包括空气的温度、湿度、风速、气压以及表征温度、湿度、风速三者综合状态的卡它度测定【其中风速的测定安排在通风实验课中进行】。 1. 空气温度的测定

空气温度测量仪器主要有水银温度计、半导体温度计、自记温度计等。常用的是水银温度计，测定方法是将其悬挂于测定地点，等待3～5 min后直接读取水银柱上升的刻度数即可。 2. 空气湿度的测定

湿度是衡量空气中含水蒸汽量的一个指标, 又分有绝对湿度和相对湿度两种。 1) 绝对湿度：绝对湿度也就是空气中实际含湿量，它是指每立方米或每千克空气中所含的水蒸汽质量。单位为:帕（Pa ）, 千帕（KPa ）。

当空气中水蒸汽含量达到该温度下所能容纳的最大值时，空气处于饱和状态，该状态下的空气称为饱和空气。

2) 相对湿度: 相对湿度是指某一体积空气中实际含有的水蒸汽量与同温度下的饱和空气水蒸汽量之比的百分数，单位为%。一般用符号ψ表示相对湿度。 3) 相对湿度的测定

空气的相对湿度常用干湿球湿度计来测定。这种类型的湿度计装有两支相同的水银温度计，其中一支温度计的液球包有浸湿的优质棉布或纱布，称为湿球温度计，另一支则不包纱布，称为干球温度计。将干湿球湿度计悬挂于被测空气中，湿球温度计显示的温度为湿球温度，干球温度计显示的就等于气温。测出气温（干球温度）及湿球温度后，根据两者的差值查仪器的附表，便可得到被测空气的相

对湿度。干湿球湿度计可做成不同的型式，如挂式干湿球湿度计、手摇湿度计、通风干湿表及遥测湿度计等。

通风干湿表：又名小风扇湿度计，它由干球温度计、湿球温度计和一个通风器组成。两个温度计的液球外面均罩着一个双层的护管，护管的外表面很光亮。以使其反射热幅射，通风器内有发条和风扇，风扇由于旋紧的发条所积蓄的能量逐渐释放而使之转动并产生气流，使温度表有稳定的通风，这样，温度表的测值便是在一定的气流状态下的空气温度。

使用方法：观测前应先用蒸馏水湿润湿球温度表的棉布套，湿润棉布的时间，夏季在观测前4min ，冬季在观测前15min 。将通风干湿表悬挂在测定地点，应保障仪器周围的障碍物距温度计球至少有0.5m 远。以避免障碍物本身的热辐射对温度表测值的影响。然后将发条上紧，等通风器转动4min 以后，进行温度表的读数。观测者应站在下风方向，读数要迅速准确；根据干球温度和湿球温度便可查表得出被测空气的相对湿度。

测量湿度用的仪表除了干湿球温度计以外还有毛发湿度计，因为毛发的长度随着湿度的变化而变化，即相对湿度增加，毛发伸长，反之，毛发缩短。毛发湿度计就是将脱脂毛发固定在毛发湿度计的垂架上，由于湿度的改变，毛发伸长或缩短，带动联动机构，使指针转动，直接读出相对湿度。属于这种类型的有挂式毛发湿度计，立式毛发湿度计以及自记湿度计等。 3. 大气压力的测量

测压常用仪表有水银气压计和空盒气压计。

水银气压计是借助于一端封闭、另一端插入水银槽内的玻璃管中的水银柱高度来测量大气压力的。拧转水银气压计的游尺调节手柄，使游尺基面与管内水银柱弯月面相切，便可进行读数。

空盒气压计则是利用真空膜盒随着大气压力变化而变化的原理制造的。使用前，应先校准气压计的指示值，然后带至被测地点，进行测定。空盒气压计还有一种自记式的，它带有传动机构和记录装臵，可用来连续记录被测地点气压的变化情况，可分为日记型和周记型两种。 4. 卡它度的测定

1）散热强度：指物体表面单位表面积在单位时间内向外散发的热量。单位为毫

焦/厘米2 ·秒（mJ/cm2）。散热强度是气温、湿度和风速的函数, 即:

散热强度＝f(气温, 湿度, 风速)

2）卡它度：卡它度是用卡它计来测定的。卡它计的原型是毛细管酒精温度计，下部的贮液器的表面模拟人的皮肤，中间有两个刻度35℃和38℃，这二个刻度的平均值为36.5℃，正好模拟人的正常体温。这样测出的卡它度便表征空气的温度、湿度和风速对贮液器表面（拟作人体皮肤）综合作用的冷却能力。它是一种评价作业环境气候条件的综合指数。

每支卡它计上都有一个常数，称为卡它常数，用F 表示，它表示卡它计从38℃降到35℃时，贮液器表面每一平方厘米的面积上的散失热量的毫卡数。 卡它计的贮液球上包上纱布，将纱布浸润后测得的卡它度称为湿卡它度，未包纱布的称为干卡它度。干卡它度表示辐射和对流作用下的散热，而湿卡它度除了表示辐射和对流作用外，还包括蒸发散热。 3）操作方法：

（1）将卡它计的贮液球臵于60～80℃的热水中加热，使球内酒精上升，至卡它计上端小球充满一半时为止；

（2）自热水中取出卡它计，迅速将球面水全部擦干（测定湿卡它度时，将纱布上的水稍加拧干，不滴水即可）；

（3）将卡它计悬挂在测定地点，用秒表记录酒精柱从38℃下降至35℃所需要的时间T ；

（4）计算卡它度K ：

F F

K w =

T T

Kd ——干卡它度，mm ∕cm2；Kw ——湿卡它度，mm ∕cm2；F ——卡它常数，mcal

K d =

∕cm2；T ——38℃/100℉降至35℃/ 95℉所需要时间，s 。

二）气体污染物浓度的测定

为了对空气中有毒有害气体含量进行仪器分析，必须在测定地点采取一定气

体试样送化验室分析。 1. 空气试样的采集方法

根据被测物质在空气中存在的状态和浓度，以及所用分析方法的灵敏度，可选择不同的采样方法。采集空气中样品的方法一般分为直接采样法和富集采样法两大类。

1）直接采样法：注射器采样法，塑料袋采样法，真空瓶（管）采样法； 2）富集采样法：溶液吸收法，固体吸附法（颗粒状吸附剂/纤维状滤料/筛孔状滤料/），冷冻浓缩法，静电沉降法，个体计量法。 2. 气体污染物浓度的测定方法

一般地说, 空气中有毒有害气体含量的测定方法大致可以分为两类：一种是在现场采取空气试样，带至化验室用化学分析法或仪器进行分析，常用的仪器有气相色谱法，NOx 分析仪，SO2微量分析仪以及CO 、CO2微量分析仪等；另一种方法是用检知管进行快速检定，可直接在现场迅速测出结果。 另一种分类方法：

检气管是在一个固定有限长度内径的玻璃管内, 装填一定量的用化学试剂浸泡过的载体作指示剂，用塞料加以固定, 再将玻璃管的两端密封加工而成。 用于检气管的试剂有指示剂和保护剂。指示剂：选择能与被测气体发生颜色反应的物质并且尽量在较小的载体表面上能与最小量的被测气体作用, 生成明显的带色物质；保护剂：防止干扰物质与指示剂发生反应而产生干扰和防止指示剂吸收水分而变质。所以应采用能与干扰物质发生反应而不与被测气体发生反应的试剂作保护剂。

按检测方法分为比长、比色、比容式检测管。比长式检测管。一定体积的样品通过检测管使指示粉产生变色, 根据变色长度来确定被测气体的单位体积含量, 这类检测管灵敏度、准确度最高, 应用最为广泛。比色式检测管。通过一定体积

的样品, 根据指示粉产生的变色强弱度来确定被测气体的单位体积含量。比容式检测管(又称柱状检测管) ，通过一定体积的样品, 根据指示粉产生的一定颜色或变色长度所需采样体积来确定被测气体单位体积含量。

表三 常见检气管

3. 检气管的测定方法

本实验以CO 的快速检定为例，掌握检知管的基本原理和使用方法。 1）检知管的作用原理

CO检知管分为比长式和比色式两种：

比长式CO 检知管的工作原理是：比长式CO 检测管是用吸附了五氧化二

碘和发烟硫酸的硅胶制成。利用五氧化二碘制成的白色粉末，在发烟硫酸催化作用下，与CO 反应生成碘的原理制成的。当CO 气体通过检测管时，测试区由白色变为褐色环状，可以定性分析CO 浓度。试剂颜色变化越长，所测CO 浓度越高。

比色式CO 检知管的工作原理是：硫酸钯和钼酸氨吸附在硅胶上呈黄色，钼酸氨与硅胶生成硅钼综合物，遇一氧化碳气体 ,硫酸钯中的钯离子把一氧化碳氧化成二氧化碳，钯离子还原成钯，新生钯将硅钼络合物还原成钼兰，钼兰使指示粉变色，根据变色的程度和标准色板作比较，确定一氧化碳的浓度。 （2）操作方法

用北川式气体取样器或医用注射器采样测定，具体步骤如下：

① 将气体取样器的三通开关阀的手柄放在水平位臵，在测定地点将活塞手柄来回抽动几次，使仪器气缸中不存留其它地点的空气，然后抽取一定量的待测气体（活塞杆上有刻度）；

② 将三通阀的手柄转至45º位臵，使气缸密封，将检知管两端锯开，按正确的方向插在检定器的检知管插入口上；

③ 再将三通阀手柄旋至垂直位臵，在规定时间内以一定的速度推动活塞，使气样从检知管中通过。

④ 比长式CO 检知管待被测气体通过检知管后可直接读数，便得出了CO 的含量。比色式检知管则还需要根据当时的温度等待一定的时间，然后与标准比色板进行比较，得出色阶等级，再根据色阶等级和温度查表，便可得出被测空气中CO 的含量。

实验项目 空气中粉尘浓度及分散度的测定

第一部分 粉尘重量浓度的测定

一、实验目的

掌握空气中粉尘重量浓度的测定方法及操作技术； 二、滤膜测尘法的基本原理

粉尘浓度有数量浓度和质量浓度两种表示法。数量浓度是指单位体积空气中含有粉尘的颗粒数，质量浓度是单位体积空气中含有粉尘的毫克数，我国采用质量浓度，现场通常采用滤膜测尘法测定粉尘浓度。

滤膜是一种带有静电，不易吸湿的微孔纤维滤料。

滤膜测尘系统可参考教材，

将滤膜称重，装入测尘漏斗，由于抽气机的作用使含尘空气通过滤膜，粉尘被阻留在滤膜上，用流量计和调节阀控制流量 ,用秒表计下取样时间，取样后, 从漏斗中取下滤膜在天平上称重，通过公式进行计算。 空气中粉尘质量浓度可由下式计算：

C =

G 1-G 0

⨯1000 m g /m 3

V ⋅T

C ——粉尘质量浓度，mg/m3；G1——采样前滤膜的质量，mg ；G0——取样后滤膜加粉尘的质量，mg ；V ——采样流量，l/min；T ——采样时间，min 。 三、作业场所的取样位置与原则

1）应在工人呼吸带采样，采样高度距地面1.5m ；

2）应在产尘点的回风流中进行取样, 多台机器同时作业时应在最后一台的回风流中取样。

3）测尘漏斗的入口应迎向风流, 阵发性产尘点与工人操作同时采样，连续性产尘点应在作业开始20min 后采样。

4）为了使测定结果准确可靠，应保证滤膜的质量在取样后有一定的增加，即滤膜上的采尘量应大于1mg ，但最大不得超过20mg 。

5）采样流量一般为 30～35 l/min。采样时间为 20～30min 。

6）在排尘管道中测尘，风速较高，含尘量也大 ,一般应道循等速取样的原则。即测尘漏斗入口抽气速度等于测点处的风流速度。

7）在某一测点测尘，得到的是某一点的含尘量， 如果需要求得某一断面上的平均含尘量，应将该断面分成若干个等面积（其个数视断面大小及对测定结果的要求而定），在每个小面积上布臵一个测点，将测得的结果求和后加以平均，方可得出这一断面上的平均含尘量。

8）在湿度大的环境中测尘时，应避免水珠的影响，滤膜取样前后均放入装有硅胶的玻璃干燥器中，取样后干燥一小时左右再进行称重。 四、实验内容及操作方法

本实验室的实验装臵是用给尘器将粉尘送入风道模型中，含尘空气则通过巷道模型从风机出口排出。

1.用粉尘采样器取样，测定模型巷道出口空气中的合尘量

l） 天平安放与调整：天平应放在平稳的实验台或桌子上，首先调整水平，然后调整量位，使指针正确指在量位上；还应用标准砝码检查天平的感量，若在允许范围之内，则天平可以使用；

2）从干燥器中取出ø40mm 的测尘滤膜，用镊子去掉两面的保护层，将滤膜小心放臵于天平上称重，得出滤膜重G0；

3）利用装样柱将滤膜装入滤膜夹，要求平整，无折，然后将滤膜夹装入测尘漏斗；

4）将粉尘采样器安放在模型巷道出口进行采样；

5）接通电源，整流变压装臵的电表便有电压或电流指示, 再启动仪器主体上的开关，电机运转，指示灯亮，迅速调节电流输出挡及电位器, 使流量达到给定值, 本实验定为30 l/min,用秒表记时, 本次实验取样时间为1Omin 。

6）在测定过程中, 应注意流量的变化, 随时加以调整，以减少误差，取样完毕，立即切断电源, 取下测尘漏斗；

7）小心地从测尘漏斗中取下滤膜，将其放好，在天平上称量出取样后滤膜的质量G1；

8）通过公式计算含尘量, 结果保留一位小数。

第二部分 粉尘计数分散度的测定

一、实验目的

掌握粉尘分散度的测定方法及操作技术。 二、计数分散度的含义和测定方法

粉尘的分散度是指粉尘粒径的分布情况。计数分散度用粉尘粒径分级数量百分数表示，我国通常将粉尘分为四个粒径等级，即10um四级，分别求出四个等级的尘粒所占粉尘颗粒总数的百分数，便得出了粉尘的计数分散度。

计数分散度可以用光电粒子计数器、粒谱仪、激光粒度分析仪等仪器进行测定。

三、激光粒度分析仪原理

基本原理：利用颗粒对光的散射现象，即大颗粒产生的散射角小，小颗粒产生的散射角大的原理测量粉体样品的粒度分布。采用激光作为光源，用基于

米氏散射理论的数据处理软件分析测试数据的颗粒测试仪器。

实验项目 噪声级的测量

一、实验目的

掌握声级计的使用方法、噪声级的测量以及测定结果的修正与计算。 二、声级计的工作原理与校准使用

测定噪声级用普通声级计即可。常用的便携式声级计有SJ1、SJ2及ND-10型等。 1. 工作原理

普通声级计主要由电容传声器、阻抗变换器、衰减器、放大器 、计权网络、检波器、指示器及电源等组成。

被测声由电容传声器接收，电容传声器将声讯号变成电讯号，加到阻抗变换器，把电容传声器转换的电讯号不损失的传到放大器。当输入较大信号时，则需对信号加以衰减。衰减器和放大器分输入和输出两组，它们是相间级臵的，两个衰减器由同一组旋钮控制。ABC 计权网络是根据人耳对声音的响应特性而设计的, 用来测定A 声级、B 声级及 C声级。通过检波器得到一个与被测讯号有效值成正比的电流，最后由电表指示。 2. 声级计的校正

包括声学校正和电气校正。

声学校正：利用NXb 型活塞发声器或ND 型声级校准器进行校正。 电气校正：利用内部电气校正信号校正放大器的灵敏度。操作方法如下： ① 检查电池是否满足要求：声级计开关放臵在“电池”档、衰减器任意位臵, 此时指针的指示应在给定的电池范围内 ,否则应更换电池； ② 按规定的时间预热；

③ 校准放大器的增益：声级计开关放在 “C ”位, 衰减器放臵在“校准”，此时的指针应指在红线的位臵 ,否则需调整“灵敏度电位器 ”。 3. 声级计的使用方法

1）用三角架固定声级计, 测量人员的身体尽可能远离声级计，以免影响测定结果的准确性。

2）将 A B C计权旋钮臵于一定的位臵 ,A声级模拟人耳对噪声的响应，一

般工业嗓声测定用A 声级表示（计权旋钮臵于A 档），C 声级是总声级，如果希望进行粗略的分频，则需分别测出A 、B 、C 声级。

3）电表阻尼开关（时间计权）有“快”、“慢”两个位臵, 测量车辆噪声规定用“快”档。测量旋转电机操声规定用“慢”档；对于比较稳定的噪声, 可用“快”档, 如果噪声不稳定, 就应当使用“慢”挡, 读出电表指针偏转的平均数。

4）在不知道被测声级多大时，必须把衰减器放到最大衰减位臵（即 120 dB ）, 然后再逐步旋至被测声级所需要的衰减档。衰减器指示数加上电表指示的分贝数便是被测噪声的分贝数。 三、测点布置及传声器的取向

1）对于安装在地面尺寸0.3～1m 左右的机器，测点布臵在离噪声源0.3～1m 处，高度1.5m ；

2）对于进气噪声, 测点布臵在进气口中心轴向, 与管口平面距离1m 左右。 3）对于排气噪声，测点布臵在排气口轴线45°方向上，与管口外壳表面的距离1.5m 左右, 测点高度离地面1.2～1.5 m。

4）为了了解噪声对人体健康的影响，测点布臵在操作位臵人耳处。 5）应避免磁场的影响。

6）传声器的取向：噪声最好不要垂直入射（O °入射）到传声器膜上 , 而以掠入射（90°或270°入射 ）为妥，在一次测定中, 对所有的测点, 都应保持同样的入射方向。

四、实验要求及测定结果的计算 1. 测排气噪声

开动0.75KW 离心风机，在排气口测定排气噪声 ,只测A 声级，用 dB（A ）表示。

2．测进气噪声

开动带有消声器的5.5KW 轴流风机, 在进气口布臵测点，测出A 声级表示进气噪声级。

3. 测A 、B 、C 声级并估计噪声的频率将性

分别测出5.5KW 轴流风机噪声的A 、B 、C 三种声级值，并根据测定结果估计该噪声的频率将性。

4. 噪声级的叠加。

1）同时开动上述小型0.75KW 离心风机和5.5KW 轴流风机，将声级计放于实验桌上，测定两噪声叠加的A 声级。

2）将声级计放于实验桌上位臵不变，分别开动小型0.75KW 离心风机和5.5KW 轴流风机，并分别测出两噪声的A 声级。

3）利用噪声叠加公式验证上述测定结果。