Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2974:1995

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2974:1995 về Không khí xung quanh - Xác định chỉ số khói đen quy định phương pháp đo chỉ số khói đen của mẫu không khí xung quanh. Phương pháp dựa trên hiệu ứng nhuộm đen các hạt, sinh ra khi hết mẫu khí qua giấy lọc.

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 2974 : 1995 ISO 9835 : 1993 KHƠNG KHÍ XUNG QUANH - XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ KHÓI ĐEN Ambient air - Determination of a black smoke index Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp đo số khói đen mẫu khơng khí xung quanh Phương pháp dựa hiệu ứng nhuộm đen hạt, sinh hết mẫu khí qua giấy lọc Phương pháp nhằm đo số khói đen phạm vi từ đến 375 khơng khí xung quanh Phương pháp dựa ngun lý đo độ phản xạ Phương pháp không đo trực tiếp nồng độ khối lượng hạt Định nghĩa Định nghĩa sau áp dụng tiêu chuẩn 2.1 Khói đen: Vật chất dạng hạt bay lơ lửng khí xung quyanh, hấp thụ mạnh ánh sáng Chú thích: Thành phần chủ yếu khói đen hạt bồ hóng: tức hạt chứa cacbon dạng nguyên tố Ngun lí lí thuyết Khơng khí hút qua tờ giấy lọc đo phản xạ vết đen vừa tạo Giả sử ánh sáng phản xạ từ bề mặt giấy lọc qua lớp hạt hấp thụ ánh sáng hai lần phản xạ từ bề mặt giấy lọc tương tự hấp thụ ánh sáng hạt lơ lửng khơng khí theo phương trình sau: Trong đó: R cường độ ánh sáng phản xạ từ bề mặt tờ giấy lọc bị đen; R,, cường độ ánh sáng phản xạ từ bề inặt tờ giấy lọc sạch; A diện tích vết đen tờ giấy lọc (m 2); v thể tích khí lấy làm mẫu thử (m2); a hệ số hấp thụ (m 1) Như sau biến đổi phương trình (1), có: Phương pháp quy định tiêu chuẩn dùng để đo hệ số hấp thụ vật liệu lọc nào, việc quy đổi hệ số hấp thụ hệ số tắt thành số khói theo quy ước tiến hành nhờ bảng hiệu đồ thị Phụ lục A giải thích tỉ mỉ Thiết bị 4.1 Thiết bị lấy mẫu Bộ lấy mẫu thiết kế để lấy mẫu hàng ngày theo kiểu tự động để lấy mẫu Sơ đồ bố trí thiết bị lấy mẫu khác hình l Chi tiết thiết bị lấy mẫu đề cập từ 4.1.1 đến 1.6 4.1.1 Đầu hút khí Một phễu hình nón đường kính 30 - 50mm làm từ PVC (polyvinylclorua) Phễu đặt thẳng đứng, miệng phễu úp xuống độ cao ≥ 2,5m ≤ 5m mặt đất Miệng phễu cần đặt cách tường tối thiểu 1m theo phương nằm ngang 4.1.2 ống nối ống nối làm polyvinylclorua có đường kính 8mm r 1mn không dài 6m Cần hạn chế tới mức thấp việc làm cong ống; còu khơng thể tránh bán kính chỗ cong cần lớn 50mm 4.1.3 Bộ lọc Giá đỡ lọc làm chất dẫn điện trơ mặt hoá học (chú ý tới khí thường gặp) Diện tích lơ 5cm2 r 2% Sự rò khí qua lọc qua van (nếu có dùng van) khơng vượt 2%( tổng lượng khí lọc qua thiết kế cho tạo lớp hạt đồng bề mặt màng lọc Tính đồng lớp hạt kiểm tra cách đo độ phản xạ điểm dọc theo đường kính vệt đen tạo thành Sự thay đổi độ phản xạ theo đường kính vết đen khơng vượt l% đơn vị đo phản xạ 4.1.4 Vật liệu lọc Màng lọc cần có khả giữ lại hạt có kích thước từ 0,1Pm đến 0,5Pm cangd gần 100% tốt Sự thay đổi độ phản xạ toàn diện tích bề mặt khơng vượt q l đơn vị độ phản xạ Ngoài ra, vật liệu lọc cần thích hợp cho lưu lượng khí 2m3/d Chú thích: Độ phản xạ màng lọc chưa dùng biến đổi theo lơ cần phải kiểm tra điều chỉnh biến đổi màng lọc dùng 4.1.5 Bơm lấy mẫu Bơm lấy mẫu có khả đạt tới 2,0 l/min lắp lọc phía trước Nếu dùng hơm kiểu màng phải lắp thêm bình có dung tích 0,21 để làm giảm dao động áp lực Bơm lấy mẫu đặt trước đồng hồ đo lưu lợng đo thể tích khí (xem hình 1) 4.1.6 Đo thể tích kiểm tra lưu lượng khí Dùng bơm lấy mẫu có trang bị van điều chỉnh lưu lượng, có khả giữ cho lưu lượng khơng đổi phạm vi r 5% lưu lượng dòng khí cần đo Việc đo thể tích tiến hành cách: a) Ghi lại thời gian trơi qua tính thể tích khí dựa vào phận điều chỉnh lưu lượng, hoặc: b) Đọc trực tiếp thể tích khí thu từ đồng hồ đo lưu lượng khơ với độ xác 5% thể tích đo (tốc độ dòng khí lấy mẫu cần đảm bảo 2m 3/dr 0,2m3/d) 4.2 Phản xạ kế Gồm nguồn sáng phát ( đetectơ) có analog hiệu số với độ phản xạ tính theo phần trăm (thang tuyến tính từ đến 100%phản xạ) với hệ số tắt (thang logarit từ đến vô cùng) Các điểm biểu đồ mật độ phải nằm đường giới hạn hình Các thiết bị thiết kế phù hợp với yêu cầu nêu mục phải có khả đo đươc hệ số hấp thụ với độ xác cao 5% hệ số hấp thụ lớn 1.10 -5m-1 Quy trình 5.1 Lấy mẫu: Dùng ống nối theo quy định (4.1.2) cho tất chỗ nối để lắp đặt thiết bị lấy mẫu theo trật tự hình Đặt tờ giấy lọc (4.1.4) vào lọc Nếu hai mặt tờ giấy lọc khơng có cấu trúc phải đặt tờ giấy cho hạt lơ lửng tụ lại mặt nhẵn Việc lắp nối lọc (4.1.3) cần tuân theo dẫn nhà chế tạo Kiểm tra rò lọt khí thiết bị ghép nối Ghi lại số ban đầu đồng hồ đo lượng khí (nếu có lắp đồng hồ này) Khởi động bơm hết (4,1.5), điều chỉnh lưu lượng hết đến giá trị l,4l/min (2m 3/d) ghi thời điểm bắt đầu Việc lấy mẫu kéo dài 24h Vào thời điểm kết thúc ghi lại lưu lượng khí thời gian, tắt bơm hết ghi lại số chi đồng hồ đo lượng khí khơ (nếu có lắp đặt) khoảng thời gian lấy mẫu theo phút xác Tính tốn thể tích khí lấy theo mét khối cách dựa vào lưu lượng khí khoảng thời gian lấy mẫu cách đọc giá trị đồng hồ đo lượng khí khơ (xem 4.1.6) 5.2 Định chuẩn phản xạ kế Việc định chuẩn phản xạ kể cần tuân theo dẫn nhà chế tạo 5.3 Đo độ phản xạ vết đen khói 5.3.1 Cần định chuẩn phản xạ kế tháng lần dùng quy trình nêu mục 5.2 5.3.2 Đặt phản xạ kế độ phản xạ 100% (độ hấp thụ 0) với tờ giấy lọc theo dẫn nhà chế tạo phản xạ kế 5.3.3 Thay tờ giấy lọc tờ giấy lấy mẫu (xem mục 5.l), đo độ phản xạ theo dẫn nhà chế tạo ghi lại giá trị phản xạ kế (giá trị phải nhỏ l00% độ hấp thụ phải lớn không) Các giá trị độ phản xạ đo phải nằm khoảng 35% - 95% độ phản xạ, tương ứng với hệ số hấp thụ nằm khoảng 0,64 - 13,13.10-5 5.3.4 Kiểm tra thường xuyên hiệu chỉnh phản xạ kế để đảm bảo độ phản xạ l00% giấy lọc sạch, chẳng hạn sau l0 lần đo mẫu lại phải kiểm tra phải hiệu chỉnh lại thấy cần thiết Trình bày kết 6.1 Tính tốn Tính hệ số hấp thụ a (m-l) theo phương trình (2) Trong R độ phản xạ giấy lọc có vết đen, tính theo phần trăm Rt 0; R0 độ phản xạ giấy lọc đối chứng (theo định nghĩa 100); V thể tích mẫu lấy (m3); A diện tích vết đen tờ giấy lọc (m 2) Kết tính hệ số hấp thụ lấy tới số thập phân sau dấu phẩy thích: Bảng A.1 dùng đề chuyển đổi hệ số hấp thụ a sang chi số khói đen phù hợp vái phương pháp OECD EEC dùng 6.2 Độ tập trung độ xác Sự phản xạ vết đen đọc tới đơn vị độ phản xạ với mức tin cậy 95% Các giới hạn tin cậy hệ số hấp thụ a, liệt kê bảng Độ phản xạ, R, % A1) x 10-5 Các giới hạn tin cậy ∆b %b 95 0,65 0,13 20,3 80 2,83 0,16 5,8 70 4,52 0,18 4,0 60 6,47 0,21 3,3 50 8,78 0,25 2,9 40 11,61 0,31 2,7 36 12,94 0,35 2,7 1) Với A = 5,07.10-4m2 V = 2m3 Báo cáo kết Trong báo cáo kết cần có thơng tin sau: a) Đề cập đến tiêu chuẩn này; b) Nhận dạng đầy đủ mầu khí, gồm ngày tháng, thời gian địa điểm lấy mẫu; c) Loại giấy lọc phản xạ kế sử dụng; d) Các kết nhận bao gồm thể tích mẫu khí, thời gian lấy mẫu, lưu lượng độ phản xạ (hoặc độ hấp thụ) đo được; e) Mọi diễn biển khơng bình thường ghi nhận trình xác định; f) Mọi thao tác thực mà không quy định tiêu chuẩn này; g) Mọi nguồn khói đen gần nơi lấy mẫu làm tăng kết đo; h) Những thơng tin khác có liên quan tới phương pháp Phụ lục A Chuyển đổi hệ số hấp thụ thành đơn vị đo số khói đen thơng thường A Lí thuyết Đối với chất tinh khiết, định luật Lambert đưa mối quan hệ mức độ hấp thụ ánh sáng với chiều sâu chiều dày chất hấp thụ Định luật phát biểu phần tia tới bị hấp thụ lớp liên tiếp có chiều dày chất hấp thụ ánh sáng, biểu diễn phương trình sau: I = I0.e-al (A.1) Trong I0 cường độ ánh sáng tới; I cường độ ánh sáng sau qua 1cm chất cho; a hệ số hấp thụ, đặc trưng cho chất riêng biệt: l chiều dày chất hấp thụ Hệ số hấp thụ a có liên quan đến ánh sáng bước sóng định giá trị biến đổi theo bớc sóng xạ bị hấp thụ Như vậy, phương trình (A.1) biếu diễn truyền qua hấp thụ xạ đơn sắc mơi trường định A.2 Lí thuyết đo độ phản xạ Trong q trình lấy mẫu, khơng khí hết qua màng lọc hạt tụ lại thành vết đen bề mặt giấy lọc Rõ ràng hầu hết vật liệu lọc chỉnh lớp chắn xạ, ánh sáng truyền qua cần phải đo độ phản xạ Như vậy, để áp dụng định luật Lambert (xem phương trình (A.1), cần giả thiết bể mặt vật liệu lọc nằm lớp muội lắng đọng tác dụng gương hoàn bảo, xạ xuyên qua lớp hấp thụ hai lần Cường độ nhuộm đen hạt bề mặt đo cách so sánh bề mặt bị đen với bề mặt nguyên chưa bị nhuộm đen Cường độ tia tới 10, tia sau truyền qua I thay R 0, R, giả thiết độ phản xạ R0 vật liệu lọc ban đầu tương tự tia tới, mà thực tế không đo Thực ra, khác biệt tia tới tia phản xạ tán xạ Sự tán xạ cho hai tờ giấy lọc đă bị đen bỏ qua phép đo phản xạ Chiều dày l lớp hấp thụ tính từ phương trình: Trong V thể tích khí lấy (m3); A diện tích vết đen (m2) màng lọc Như vậy, định luật Lambert thích hợp cho việc đo độ phản xạ sau: Trong a hệ số hấp thụ (m-1) Từ phương trình (A.3) có được: Dựa ngun lí này, đo độ phản xạ điều kiện định kiểm soát cách cẩn thận A.3 Đo độ phản xạ số khói đen Khái niệm khói đen sử dụng nhiều năm kết phương pháp "tiêu chuẩn” Tổ chức Hợp tác phát triển Kinh tế công bố vào năm 1963 (Organization for Economic Co - operatlon and Development - OECD)- Một “đường cong chuẩn” đưa để chuyển đổi số đo độ phản xạ thành microgram/cm2 khói đen sau đổi thành nồng độ khói đen Vì mối quan hệ độ phản xạ đơn vị nồng độ khối lượng thay đổi từ nơi sang nơi khác theo thời gian vị trí nên rõ ràng khơng thể đưa quan hệ vạn có ý nghĩa Hơn nữa, việc dùng đơn vị khối lượng dẫn tới lẫn lộn đáng kể phép đo số khói đen với kết thu theo phương pháp khối lượng, phương pháp đo khối lượng hạt lơ lửng đơn vị thể tích khơng khí Vì số khói đen số đo độ bẩn hay khả làm biến đổi mẫu khí Phương pháp đối chứng xác định khói đen EEC phương pháp OECD dùng giấy lọc Whatman phản xạ kế vết ố khói EEL Phản xạ kế EEL ứng dụng ánh sáng trắng hiệu giấy lọc Whatman tương đối thấp Như vậy, mối quan hệ độ phản xạ hệ số hấp thụ sai lệch so với trạng thái lí tưởng biểu diễn phương trình (A.4) Trạng thái lí tưởng tồn a) Dùng ánh sáng đơn sắc, b) Hạt tụ lại chi bề mặt môi trường lọc Khi dùng giấy lọc Whatman , hạt thấm sâu vào giấy số hạt chui qua giấy Trong điều kiện phương trình (A.4) gần Như vậy, hệ số hấp thụ lí thuyết a (phương trình A.4) xác định phương pháp tiêu chuẩn có quan hệ với hệ số hấp thụ cải biến a1 (phương trình A.5) sau: a= 2a (A.6) Việc chuyển đổi hệ số hấp thụ thành số khói đen quy ước tiến hành nhờ bảng biểu đồ Bản thân hệ số hấp thụ số thích hợp khói đen, việc chuyển đổi thành “nồng độ khói đen” thơng thường thực nhờ đường cong chuẩn hình A.l, số liệu chi tiết cho việc chuyển đổi bảng A.1 Các số liệu liên quan đến phép đo tiến hành dùng giấy lọc Whatman ‹ 11 phản xạ kế vết ố khói đen EEL kiểu 43 Có thể dùng tổ hợp giấy lạc phản xạ kế khác, khơng thể có quan hệ trực tiếp với số hiệu OECD EC sử dụng đường cong chuẩn hình A.1 Giấy lọc Whatman ‹ phản xạ kế EEL 43 ví dụ sản phẩm thích hợp có thị trường Thông tin để thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn không phảI xác nhận chất lượng sản phẩm Bảng A1 – Hệ số hấp thụ số khói đen a x 10-5(m-1) Chỉ số khói đen,I a x 10-5(m-1) Chỉ số khói đen,I 1,28 6,2 6,05 39,9 1,41 6,9 6,21 41,3 1,55 7,6 6,37 42,7 1,68 8,4 6,53 44,1 1,81 9,2 6,70 45,5 1,95 10,0 6,86 47,0 2,08 10,8 7,03 48,5 2,22 11,7 7,19 50,0 2,36 12,5 7,36 51,5 2,50 13,4 7,53 53,1 2,63 14,3 7,70 54,7 2,77 15,2 7,87 56,4 2,91 16,1 8,04 58,0 3,05 17,1 8,21 59,7 3,20 18,0 8,39 61,5 3,34 19,0 8,56 63,2 3,48 20,0 8,74 65,0 3,63 21,0 8,92 66,9 3,77 22,0 9,10 68,7 3,92 23,1 9,28 70,6 4,06 24,2 9,46 72,6 4,21 25,3 9,64 74,6 4,36 26,4 9,83 76,6 4,51 27,5 10,00 78,7 4,66 28,6 10,20 80,8 4,81 29,8 10,39 82,9 4,96 31,0 10,58 85,1 5,11 32,2 10,77 87,4 5,27 33,4 10,96 89,7 5,42 34,7 11,16 92,0 5,58 36,0 11,35 94,4 5,74 37,3 11,55 96,8 5,89 38,6 11,75 99,3 11,95 101,9 18,35 200,9 12,15 104,5 18,61 205,6 12,36 107,1 18,88 210,5 12,56 109,8 19,14 251,5 12,77 112,6 19,41 220,6 12,98 115,5 19,69 225,8 13,19 118,3 19,96 231,1 13,40 121,3 20,24 236,5 13,62 124,3 20,52 242,0 13,83 127,4 20,81 247,7 14,05 130,6 21,10 253,5 14,27 133,8 21,39 259,4 14,50 137,1 21,69 265,4 14,72 140,5 21,99 271,5 14,95 143,9 22,29 277,8 15,17 147,4 22,60 284,2 15,40 150,1 22,91 290,8 15,64 154,7 23,22 297,5 15,87 158,5 23,54 304,2 16,11 162,3 23,86 311,7 16,35 166,2 24,19 319,2 16,59 170,2 24,52 327,0 16,83 174,3 24,86 335,3 17,08 175,5 25,20 344,0 17,33 182,8 25,54 353,0 17,58 187,2 25,89 362,3 17,83 191,6 26,25 372,1 18,09 196,2 ... lượng khí khơ (xem 4.1.6) 5.2 Định chuẩn phản xạ kế Việc định chuẩn phản xạ kể cần tuân theo dẫn nhà chế tạo 5.3 Đo độ phản xạ vết đen khói 5.3.1 Cần định chuẩn phản xạ kế tháng lần dùng quy... năm kết phương pháp "tiêu chuẩn Tổ chức Hợp tác phát triển Kinh tế công bố vào năm 1963 (Organization for Economic Co - operatlon and Development - OECD)- Một “đường cong chuẩn đưa để chuyển... OECD EC sử dụng đường cong chuẩn hình A.1 Giấy lọc Whatman ‹ phản xạ kế EEL 43 ví dụ sản phẩm thích hợp có thị trường Thơng tin để thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn không phảI xác nhận chất