1) Na czym polega spalanie zupełne i co jest jego warunkiem.
Paliwa będące mieszaniną wielu węglowodorów mogą bowiem tylko z teoretycznego
punktu widzenia ulegać tzw. spalaniu zupełnemu. Podstawowymi czynnikami na jakie ulegają
rozkładowi węglowodory w procesie spalania są węgiel C i wodór H, które w efekcie
końcowym dają dwutlenek węgla i wodę. Spalanie jest zupełne, jeżeli produktami reakcji są związki, które nie mogą ulec dalszemu utlenianiu. Warunkiem koniecznym do spalania zupełnego jest dostateczna ilość tlenu. Miarą tego jest współczynnik nadmiaru powietrza K.
K = Lτ/Lt = 1
Lτ - ilość powietrza rzeczywiście spalonego;
Lt - ilość powietrza potrzebnego do spalania.
2) Wymienić produkty spalania niezupełnego:
3) Co to jest ppm.
Miarą stężenia substancji toksycznych jest procent objętości. Często stosowaną jest jednostka ppm (parts per milion – części na milion wagowo lub objętościowo). Większość urządzeń pomiarowych wyskalowana jest także w tych jednostkach.
1ppm = 1000M/22,4 [µg/m3]
M- masa cząsteczkowa przeliczanego związku
4) Podać sposób przeliczania ppm na [µg/m3].
5) Podać sposób przeliczania ppm na [µg/m3] dla tlenku węgla.
Dla tlenku węgla masa cząsteczkowa M wynosi:
M = MC + MO = 12,1 + 15,99 = 28,10
MC – masa atomowa węgla;
MO – masa atomowa tlenu.
1 ppm = 1000M / 22,4 = 28100/22,4 = 1254 [µg/m3] dla CO.
6) Wyjaśnić pojęcie progowej wartości granicznej – średniej ważonej czasowo:TLV-
TWA.
Progowa wartość graniczna – średnia ważona czasowo: TLV-TWA (Threshold Limit
Value - Time-Weighted Average) (pol.: NDS – Najwyższe Dopuszczalne Stężenie)
– średnia ważona czasowo stężenia dla 8 godzin dziennie i 40 godzin tygodniowo, na
które człowiek może być wielokrotnie narażony.
7) Wyjaśnić pojęcie progowej wartości granicznej – krótkookresowego limitu narażenia
TLV-STEL.
Progowa wartość graniczna – krótkookresowy limit narażenia: TLV-STEL
(Threshold Limit Value - Short-Term Exposure Limit) – (pol.: NDSCh - Najwyższe
Dopuszczalne Stężenie Chwilowe) – definiowany jest jako 15 minutowe narażenie
średnią ważoną czasowo, które nie powinno wystąpić częściej niż 4 razy w ciągu 8
godzin i przy minimalnej przerwie między narażeniami wynoszącej 1 godzinę.
8) Wyjaśnić pojęcie progowej wartości granicznej – szczytowej TLV-C.
Progowa wartość graniczna – szczyt TLV-C (Threshold Limit Value - Ceiling Limit)
– stężenie, które nie powinno być przekroczone podczas narażenia.
9) Co oznacza termin synergizm.
Jeżeli w powietrzu znajduje się kilka substancji szkodliwych, występuje sumaryczny efekt
ich działania tzw. synergizm.
10) Wymienić trzy główne sposoby pomiaru poziomu gazów, par, mgieł i pyłów w
atmosferze. 11) Podać zasadę metod chemicznych określania stężenia gazów toksycznych.
12) Na czym polegają metody mechaniczne określania stężenia pyłów w powietrzu.
13) Podaj przykładowe zjawiska wykorzystywane w metodach elektronicznych określania
stężenia gazów.
Wyróżnia się trzy główne sposoby pomiaru poziomu gazów, par, mgieł i pyłów w
atmosferze [4]:
7
1. Metody chemiczne
Określenie stężenia gazów toksycznych metodą chemiczną może odbywać się na
zasadzie:
- pobrania próbek, które analizowane są chemicznie w laboratorium;
- wykorzystania procesu chemicznego zachodzącego w kalorymetrycznej rurce
wskaźnikowej (zmiana barwy w obecności gazu toksycznego).
2. Metody mechaniczne
Obejmują one analizę pyłów i cząstek zbieranych na materiałach filtracyjnych.
Zanieczyszczenia wciągane są na materiały filtracyjne przy użyciu próbkujących
pomp o znanych prędkościach przepływu powietrza. Zebrany materiał podlega w
następnej kolejności typowym analizom chemicznym.
3. Metody elektroniczne
Metody te wykorzystują jednocześnie zjawiska elektryczne, fizyczne i chemiczne.
Przykładowo wykorzystywane są zjawiska:
- kalorymetrii chemicznej – elektroniczny pomiar zmiany barwy substancji
próbkującej gaz;
- fotometrii – pomiar ilości energii świetlnej absorbowanej przez próbkę gazu;
- katalityczne – pomiar ciepła wydzielanego przy reakcjach chemicznych na
powierzchni katalizatora;
- półprzewodnikowe – zmiana rezystancji półprzewodnika przy absorpcji gazu przez
jego powierzchnię;
- elektrochemiczne – przepływ prądu na skutek kontaktu próbki gazu z czujnikiem
chemicznym.
Spośród wymienionych metod największą popularność zdobywają ostatnie z
wymienionych. Umożliwiają bowiem stosunkowo szybki pomiar stężenia z możliwością jego
bezpośredniego odczytu.
14) Do określenia stężenia jakich gazów można wykorzystywać miernik GasBadgePro.
- tlenek azotu;
- tlenek węgla;
- dwutlenek azotu;
- dwutlenek siarki.
15) Podać zasadę działania czujnika elektrochemicznego w mierniku GasBadgePro.
Zasada działania czujnika elektrochemicznego oparta jest na utlenianiu gazu toksycznego
na elektrodzie o kontrolowanym potencjale. Membrana czujnika pozwala na dyfuzję gazów
do miejsca reakcji zawierającego roztwór kwasowy. Cząsteczki gazów wchodzą w kontakt z
roztworem kwasowym przy elektrodzie czułej i przeciwelektrodzie, generując mały prąd.
Prąd ten jest proporcjonalny do stężenia gazu i wskazywany jest w jednostkach ppm.
16) Podać podstawowe zalecenia przy badaniu zanieczyszczeń powietrza (pora roku,
pogoda, odległość).
- Przeprowadzenie pomiarów zalecane jest w miesiącach maj – czerwiec oraz
wrzesień – październik;
- najlepszymi dniami są dni bezwietrzne, pochmurne ale nie deszczowe;
- pomiar powinien odbywać się w bliskiej odległości od poruszających się
pojazdów (ok. 1[m]);
17) Podać zasady przeprowadzania pomiarów i analizy wyników przy badaniu wpływu
intensywności strumienia na stężenie tlenku węgla.
Badanie wpływu intensywności strumienia na stężenie tlenku węgla
a.1. Dokonać wyboru przekroju odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się znacznymi
wahaniami intensywności strumienia w różnych porach dnia;
a.2. Dla różnych pór dnia (minimum dwóch) przeprowadzić godzinne monitorowanie stężenia
CO zgodnie z podanymi założeniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w
przedziałach 120 sekundowych.
a.3. W trakcie każdej sesji pomiarowej przeprowadzać pomiar natężenia ruchu w 120
sekundowych przedziałach pomiarowych.
a.4. Wykorzystując testy zgodności rozkładów przeprowadzić analizę statystyczną, polegającą
na sprawdzeniu tego samego poziomu intensywności dopływu w sesji pomiarowej oraz
ustalić wartość intensywności w poszczególnych sesjach.
a.5. W przypadku, gdy w jednej z sesji pomiarowych występują różne poziomy intensywności
dopływu, dokonać takiego rozdzielenia sesji pomiarowej (tworzy się dodatkową sesję),
aby poziom intensywności dopływu w każdej sesji można było uznać za stały.
Rozdzielić także monitorowane dane o stężeniu CO tak, aby pozostały one w ścisłym
związku z wyróżnionymi sesjami pomiarowymi.
a.6. Korzystając z oprogramowania detektora GasBadgePro dokonać analizy stężenia tlenku
węgla w funkcji czasu. W tym celu wyznaczyć dla sesji pomiarowych:
- charakterystykę wskazań czujnika tlenku węgla;
- charakterystykę zmian wartości średniego ważonego stężenia tlenku węgla –
TWA;
- charakterystykę zmian wartości średniego piętnastominutowego stężenia tlenku
węgla w czasie sesji pomiarowej – STEL.
a.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów wartości natężeń
strumienia z przedziałów pomiarowych oraz zaznaczyć poziomy intensywności
strumienia. 16
a.8. Przeprowadzić analizę wpływu wahań natężenia oraz intensywności strumienia na
stężenie tlenku węgla.
a.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego przekroju pomiarowego) TWA=f(λ) punkty końcowe TWA.
18) Podać zasady przeprowadzania pomiarów i analizy wyników przy badaniu wpływu
struktury rodzajowej ruchu na stężenie tlenku węgla.
B. Badanie wpływu struktury rodzajowej ruchu na stężenie tlenku węgla
b.1. Dokonać wyboru drogi lub ulicy charakteryzującego się stałym poziomem intensywności
strumienia i różnorodną strukturę rodzajową (znacznymi wahaniami w udziale
pojazdów ciężkich tzn. ciężarowych i autobusów).
b.2. Dla przewidywanych różnych poziomów udziału pojazdów ciężkich (minimum dwóch)
przeprowadzić godzinne monitorowanie stężenia CO zgodnie z podanymi założeniami
generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w przedziałach 120 sekundowych.
b.3. W każdej sesji pomiarowej przeprowadzić pomiar natężenia ruchu i struktury rodzajowej
w 120 sekundowych przedziałach pomiarowych.
b.4 Wykorzystując testy zgodności rozkładów, przeprowadzić analizę statystyczną polegającą
na sprawdzeniu tego samego poziomu intensywności strumienia w sesjach
pomiarowych. W przypadku różnych poziomów intensywności w sesjach pomiarowych,
dokonać wyboru tych przedziałów czasu w sesjach, w których poziom intensywności
można uznać za stały. Ograniczyć do tych przedziałów czasu liczbę danych uzyskanych
z monitorowania stężenia CO.
b.5. Dla jednakowych poziomów intensywności wyznaczyć wartość intensywności oraz
procentowe udziały pojazdów ciężkich w przedziałach pomiarowych i w
poszczególnych sesjach.
b.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
b.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów procentowe udziały
pojazdów ciężkich w poszczególnych przedziałach pomiarowych oraz zaznaczyć średni
poziom tego udziału w każdej sesji pomiarowej.
b.8. Przeprowadzić analizę wpływu udziału pojazdów ciężkich na stężenie tlenku węgla.
b.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego przekroju pomiarowego) TWA = f(λ,PC) punkty końcowe TWA.
19) Podać zasady przeprowadzania pomiarów i analizy wyników przy badaniu wpływu
prędkości strumienia pojazdów na stężenie tlenku węgla.
C. Badanie wpływu prędkości strumienia pojazdów ciężkich na stężenie tlenku węgla
c.1 Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, ale różnymi prędkościami dopuszczalnymi. Na odcinku tym
wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe, na których różne są prędkości dopuszczalne.
c.2. W przekrojach pomiarowych przeprowadzić godzinne monitorowanie stężenia CO
zgodnie z podanymi założeniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w
c.3. W każdej sesji pomiarowej przeprowadzać pomiar natężenia i prędkości punktowej
(pomiar za pomocą radaru) oznaczając 120 sekundowe przedziały pomiarowe.
c.4. Analogicznie jak w punkcie b.4.
c.5. Dla jednakowych poziomów intensywności wyznaczyć wartość intensywności oraz
średnie wartości prędkości w przedziałach pomiarowych i w poszczególnych sesjach.
c.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
c.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów średnie wartości prędkości
w poszczególnych przedziałach pomiarowych oraz zaznaczyć poziom średniej prędkości
w każdej sesji pomiarowej.
c.8. Przeprowadzić analizę wpływu prędkości pojazdów na stężenie tlenku węgla.
c.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego odcinka drogi lub ulicy) TWA = f(λ,V) punkty końcowe TWA.
20) Podać zasady przeprowadzania pomiarów i analizy wyników przy badaniu wpływu
elementów organizacji ruchu (np. przejście dla pieszych) na stężenie tlenku węgla.
D. Badanie wpływu elementów organizacji ruchu (przejście dla pieszych, wygrodzenie pasa
ruchu itp.) na stężenie tlenku węgla
d.1. Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, taką samą prędkością dopuszczalną oraz wprowadzonym
elementem organizacji ruchu. Na odcinku tym wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe, z 18
których jeden powinien być umieszczony w bezpośredniej bliskości elementu
organizacji ruchu, drugi zaś w znacznym oddaleniu od tego elementu.
d.2. W przekrojach pomiarowych przeprowadzić godzinne monitorowanie stężenia CO
d.3. W każdej sesji pomiarowej przeprowadzić pomiar natężenia ruchu w 120 sekundowych
przedziałach pomiarowych.
d.4. Analogicznie jak w punkcie b.4.
d.5. Wyznaczyć wartość intensywności wspólną dla sesji pomiarowych.
d.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
d.7. Na wykonanych charakterystykach, nanieść w postaci histogramów wartości natężeń
strumienia w przedziałach pomiarowych oraz wyznaczoną w punkcie d.5. wartość
intensywności strumienia.
d.8. Przeprowadzić analizę wpływu wybranego w punkcie d.1. elementu organizacji ruchu na
d.9. Korzystając z wydruku podsumowania, nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego elemen4tu organizacji ruchu) TWA = f(λ) punkty końcowe TWA. Rozróżnić
punkt dotyczący przekroju pomiarowego przy elemencie organizacji ruchu i poza nim.
21) Podać zasady przeprowadzania pomiarów i analizy wyników przy badaniu wpływu
parametrów geometrycznych drogi na stężenie tlenku węgla.
E. Badanie wpływu parametrów geometrycznych drogi (pochylenie podłużne, kształt drogi
w planie, kształt drogi w przekroju) na stężenie tlenku węgla
e.1. Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, identyczną prędkością dopuszczalną, ale o różnych
parametrach geometrycznych drogi. Na odcinku wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe
uwzględniające różne parametry geometryczne drogi.
e.2. Analogicznie jak w punkcie d.2.
e.3. Analogicznie jak w punkcie d.3.
e.4. Analogicznie jak w punkcie d.4.
e.5. Analogicznie jak w punkcie d.5. 19
e.6. Analogicznie jak w punkcie d.6.
e.7. Analogicznie jak w punkcie d.7.
e.8. Przeprowadzić analizę wpływu wybranego w punkcie e.q. parametru geometrycznego
drogi na stężenie tlenku węgla.
e.9. Korzystając z wydruku podsumowania, nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego odcinka drogi) TWA = f(λ) punkty końcowe TWA z rozróżnieniem parametrów
geometrycznych drogi, których one dotyczą.
Transport-materialy