Система контроля качества воздуха

Автомобилей становиться все больше, а воздух вокруг них все грязнее. Поэтому проблема сохранения чистого воздуха в салоне автомобиля является актуальной. Особенно остро ощущается нехватка чистого воздуха при движении за грузовыми автомобилями, в тоннеле, нахождении в «пробке».

В 1998 году компания Volvo предложила систему контроля качества воздуха (Interior Air Quality System, IAQS), усовершенствованную версию которой использует на своих автомобилях в настоящее время. Аналогичную систему, но уже без столь эффектного названия, применяют компании BMW, Citroen, Ford, Mercedes-Benz, Renault, Volkswagen.

Система контроля качества воздуха обеспечивает оптимальный микроклимат и качество воздуха в салоне автомобиля за счет его тонкой очистки и автоматической рециркуляции. По своей сути система IAQS является функциональным расширением автомобильной системы климат-контроля.

Тонкую очистку воздуха в салоне осуществляет салонный фильтр с активированным углем, поглощающий вредные газы, неприятные запахи, пыльцу растений, микрочастицы грязи. Но возможности фильтра не безграничны. При высокой концентрации вредных веществ в забортном воздухе система автоматически переключает приточную вентиляцию воздуха в салоне на его рециркуляцию (внутреннюю циркуляцию салонного воздуха с его очисткой).

Конструктивно система контроля качества воздуха представляет собой типовую электронную систему управления и включает датчик качества воздуха, блок управления, привод заслонки рециркуляции.

Датчик качества воздуха (air quality sensor) фиксирует наличие в окружающем воздухе вредных веществ. Он расположен в районе воздухозаборника. Принцип действия датчика построен на изменении электрических свойств отдельных материалов (оксид вольфрама, оксид олова) при контакте с вредными газами.

Различают окислительные и восстановительные вредные газы. К окислительным газам относятся оксид углерода, пары бензина, углеводороды, продукты неполного сгорания топлива. Восстановительные газы представлены оксидом азота. При соприкосновении с окислительными газами сопротивление датчика качества воздуха уменьшается, с восстановительными газами - увеличивается.

Сигналы датчика воспринимает электронный блок управления. Система не имеет собственного блока, а использует блок управления системы климат-контроля. Алгоритм работы блока распознает загрязнение воздуха при одновременном присутствии в нем окислительных и восстановительных газов. При определенных условиях блок управления обеспечивает срабатывание электропривода заслонки рециркуляции, прекращая попадание вредных веществ в салон автомобиля.

Условиями перехода в режим рециркуляции являются:

• превышение концентрации вредных веществ;
• совместное включение стеклоочистителя и стеклоомывателя;
• движение автомобиля задним ходом.

Различают частичную и полную рециркуляцию воздуха салона. Независимо от состояния забортного воздуха рециркуляция осуществляется определенное время (до 10 минут). Время рециркуляции определяется несколькими факторами: температурой наружного воздуха, использованием стеклоочистителя, работой системы кондиционирования. Это позволяет предотвратить запотевание стекол при рециркуляции.

В борьбе за чистый воздух в салоне автомобиля компания Volvo пошла еще дальше, предложив в дополнение к системе контроля качества воздуха систему автоматической вентиляции салона. Пакет носит название Clean Zone Interior Package (CZIP).

Автоматическая вентиляция салона осуществляется при разблокировке дверей пультом дистанционного управления. При этом из салона удаляются сильные запахи и выделения материалов, скопившиеся при стоянке автомобиля. Вентиляция производится в течение минуты или до момента открытия одной из дверей. Система особенно эффективна при удалении т.н. запаха нового автомобиля.

Работа системы построена так, что по мере рассеивания летучих веществ из материалов салона интенсивность вентиляции снижается. А спустя четыре года с начала эксплуатации автомобиля работа системы автоматической вентиляции салона вообще прекращается.

Материалы: http://systemsauto.ru/electric/air-quality-system.html

Под качеством атмосферного воздуха понимается совокупность свойств атмосферы, определяющая степень воздействия химических, биологических и физических факторов на людей, растительность и животных.

Наиболее опасных загрязнителей выделяют 8:

1. Взвешенные вещества;

2. Углеводороды и другие органические соединения;

6. Свинец и другие тяжелые металлы;

7. Озон и другие фотохимические окислители;

Основные термины и определения установлены ГОСТ 17.2.1.03 – 84 «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения».

ПДК_СС – предельно допустимая среднесуточная концентрация – это концентрация вредных веществ в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом дыхании (года).

ПДК_СС является эталоном для определения благополучия окружающей среды.

Для определения загрязнения атмосферы предложен целый ряд комплексных показателей, наиболее распространенный – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумма средних за период концентраций веществ, деленных на ПДК_СС, приведенных к единому показателю (диоксиду серы):

Y_i – индекс загрязнения для i-го вещества;

q_ср.i – средняя за месяц, сезон или год концентрация i-го вещества;

ПДК_СС – средесуточная ПДК для i-го вещества;

C_i – безразмерная константа приведения степени i-го вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит(ат) вещество(а): 1 класс – C_i = 1,7; 2 класс – C_i =1,3; 3 класс – C_i = 1,0; 4 класс – C_i =0,9.

Для сопоставления данных о загрязнении в различных городах индексы рассчитываются для одинакового количества примесей.

Пыль – твердые частицы, диспергированные в газообразной среде.

Дым – аэрозоль, возникающий в результате конденсации газов.

Туман – жидкие частицы, диспергированные в газообразной среде.

Смог – конденсированный аэрозоль, связанный с туманом.

Основным способ отбора проб воздуха является аспирационный способ: воздух пропускается через сорбционное устройство с определенной скоростью.

По своему происхождению пыль может быть естественная и промышленная. Естественная пыль по составу является органической: растительной или животной. Промышленная пыля по составу – неорганическая: минерального происхождения, металлическая. Часто пыль имеет смешанный состав.

Для оценки пыли важным показателем является дисперсность.

Согласно ГОСТ 12.2.043-80 «Оборудование пылеулавливающее. Классификация» выделяют 5 групп пыли:

1. Наиболее крупнодисперсная пыль;

2. Крупнодисперсная пыль;

3. Среднедисперсная пыль;

4. Мелкодисперсная пыль;

5. Наиболее мелкодисперсная пыль.

Для количественной характеристики используется несколько методов, наиболее часто применяемым является гравиметрический (весовой). Суть его заключается в том, что через фильтр просасывается определенный объем запыленного воздуха с определенной скоростью потока, после чего масса пыли определяется по привеску фильтра, без разделения на факции. Данный метод применяется для определения разовых и среднесуточных концентраций пыли в воздухе населенных пунктов и санитарно защитных зон предприятий в диапазоне от 0,04 до 10 г/м 3 .

Метод газовой хроматографии – физикохимический метод разделения веществ, основанный на распределении веществ между подвижной и неподвижной фазами. С помощью данного метода возможно определить неизвестные примеси в неизвестной фазе.

Последствия загрязнения воздуха:

1. Санитарногигиенические последствия: воздействие на человека, его физическое здоровье и самочувствие;

2. Экологические последствия: загрязненный воздух находится в непосредственном контакте со всеми объектами окружающей среды, его состояние отражается на всем;

3. Экономические последствия: загрязнение воздуха вызывает большие экономические последствия, связанные с с ростом заболеваемости населения; износ оборудования и прочие потери достигают до 5%.

Материалы: http://vikidalka.ru/1-47780.html

Проблема загрязнения воздуха стала актуальной с тех пор, как 300 лет назад началась индустриальная революция. Четыре главных фактора усилили загрязнение воздуха: рост индустриализации, повышение транспортной активности, ускоренное экономическое развитие, более высокие уровни потребления энергии. И хотя за последние десятилетия во многих развитых странах достигнут прогресс в решении проблем промышленного загрязнения воздуха, качество воздуха (особенно в крупных городах развивающихся стран) ухудшается. Главным образом это следствие вредного воздействия загрязнителей атмосферного воздуха в городских зонах, где уровни загрязнения достаточно высоки, чтобы внести свой вклад в увеличение заболеваемости и смертности от недугов, связанных с легочной, сердечно-сосудистой недостаточностью, неврологическими проблемами.

На пути быстрого экономического развития многие развивающиеся страны, такие как Китай и другие страны Азии, столкнулись с некоторыми дополнительными проблемами в области окружающей среды. Одна из них — загрязнение окружающей среды от опасных производств или технологий, перенятых у развитых стран, где эти технологии уже не применяются по причинам, связанным с охраной здоровья работников и охраной окружающей среды, но до сих пор разрешены в развивающихся странах из-за более неопределенного законодательства по охране окружающей среды. Другая проблема — быстрое развитие малых предприятий негосударственного сектора в пригородах и сельской местности, которые часто загрязняют воздух и воду из-за недостатка знаний и денежных ресурсов.

Источники загрязнителей воздуха

Наиболее распространенные загрязнители окружающей среды в городах — диоксид серы (SO₂), взвешенные частицы и оксиды азота (NO_x), озон (O₃), оксид углерода (CO), свинец (Pb). Сжигание полезных ископаемых ведет к высвобождению SO_x и NO₂. Озон — фотохимический окислитель и основная составляющая часть фотохимического смога — не высвобождается прямо из источников сгорания, но образуется в нижних слоях атмосферы из NO_x и летучих органических соединений в присутствии солнечного света. В таблице представлены основные источники загрязнителей атмосферного воздуха.

Оксид углерода (CO)

Сгорание угля и нефти, места выплавки руды

Продукты сгорания (топлива, биомассы), табачный дым

Сгорание топлива и газа

Неполное сгорание бензина и газа

Сгорание бензина, сгорание угля, производство батарей, кабеля, припоя, краски

Нефтехимические растворители, испарение несгоревшего топлива

Распространение и перенос загрязнителей воздуха

Две основные группы факторов, влияющих на распространение и переное выбросов загрязнителей воздуха, — метеорологические (включая влияния микроклимата, такие как «тепловые островки») и топографические факторы. Многие города окружены горами, которые могут создавать препятствия для движения ветра, мешая рассеиванию загрязнения и способствуя его накапливанию внутри городской черты. Тепловая инверсия вносит вклад в проблему распространения взвешенных частиц в местах с умеренным и холодным климатом. В нормальных условиях распространения горячие газы-загрязнители поднимаются вверх, вступая в контакт с более холодными воздушными массами с повышением высоты. Однако при определенных обстоятельствах температура может увеличиваться с увеличением высоты, в результате формируется инверсионный слой, способствующий накапливанию загрязнителей вблизи источника выбросов и задержке их диффузии.

Крупномасштабное распространение загрязнения воздуха из больших городских зон может оказывать воздействие, проявляющееся как в рамках страны, так и в рамках региона. Например, оксиды азота и серы могут вносить свой вклад в кислотные осадки, выпадающие на значительных расстояниях от источника выбросов. Концентрации озона часто увеличиваются по направлению ветра от городских зон, т.е. задержка по времени вносит свой вклад в фотохимические процессы.

Воздействие загрязнителей воздуха на здоровье

Загрязнители и их производные могут вызвать неблагоприятные последствия, взаимодействуя между собой и вызывая повреждение молекул, играющих ключевую роль в биохимических или физиологических процессах в организме человека. Три фактора влияют на риск токсического повреждения этими веществами: 1) химические и физические свойства; 2) доза материала, полученная участками ткани, особо подверженными воздействию; 3) реакция этих участков на вещество. Неблагоприятные воздействия загрязнителей воздуха на здоровье могут также различаться среди групп населения: дети и пожилые люди особенно чувствительны к вредным воздействиям. Астматики и люди, страдающие другими заболеваниями органов дыхания или сердечно-сосудистой системы, подвергаясь влиянию загрязнения воздуха, могут испытывать симптомы ухудшения самочувствия.

Полностью отказаться от выведения промышленных отходов в природную среду человек пока не может. Но поскольку многие примеси неблагоприятно воздействуют на людей, животных, растения, необходимо ограничить поступления этих примесей в природную среду. Основным показателем, используемым для контроля качества воздуха, является предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК) максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия. Как правило, устанавливается в мг/м 3 .

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую среду.

Реальная ситуация, связанная с временной невозможностью полностью прекратить выброс вредных соединений в воздушную среду, выражается в том, что существует раздельное нормирование содержания примесей в воздухе, так как используются два типа ПДК: для воздуха рабочей зоны - ПДК_рз и населенного пункта — ПДК_нп. Раздельное нормирование содержания примесей предусматривает также разделение ПДК на максимальные разовые — ПДК_мр и среднесуточные — ПДК_сс.

ПДК_мр - это характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущения запаха, световой чувствительности, изменения биоэлектрической активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. ПДК_сс установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест регламентированы Гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338-03, утвержденными постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 мая 2003 г. № 114. В соответствии с указанными нормативами установлены класс опасности вещества, допустимая максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей. Для вредных веществ, для которых ПДК не утверждены, определены ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов 1 См. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.2505-09 «Дополнение № 4 к ГН 2.1.6.2309-07 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест»», утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 27 апреля 2009 г. № 25. .

В таблице приведены предельно допустимые концентрации некоторых наиболее характерных веществ, загрязняющих атмосферный воздух в населенных пунктах.

При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других производств, выбросы строящегося предприятия ограничивают с учетом присутствующих в воздухе примесей. Содержание этих примесей рассматривают в качестве фоновой концентрации (С _ф).

В настоящее время невозможно ограничить содержание примесей до ПДК на выходе из источника выброса, и раздельное нормирование допустимых уровней загрязнения учитывает эффект перемешивания и рассеивания примесей в атмосфере. Управлять процессами рассеивания человек не может, поскольку они зависят от метеорологических и климатических условий. Тем не менее допустимые уровни загрязнения жилых районов должны соблюдаться независимо от расстояния до источников выбросов вредных веществ. Следовательно, производство должно ограничивать и контролировать количество выбрасываемых веществ.

Регламентирование выбросов вредных веществ в атмосферу через те или иные источники осуществляется на основе установления предельно допустимых выбросов (ПДВ). Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77 предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу это научно-технический норматив, предусматривающий, что концентрация загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупность не превышают нормативную концентрацию этих веществ. ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ с учетом рассеивания не создадут приземной концентрации, превышающей ПДК.

Если концентрация вредного вещества в расчетной точке превышает предельно допустимую для данного вещества, а снижение ПДВ до требуемых значений не может быть обеспечено по объективным причинам, то вводится поэтапное снижение выбросов вредных веществ до ПДВ, т.е. на каждом этапе устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ).

Материалы: http://isfic.info/ohtrud/mastr51.htm