Разработка
устройств для оперативного контроля содержания продуктов сгорания топлива в
атмосферном воздухе

Одним из
вредных последствий производственной деятельности человека является загрязнение
атмосферного воздуха. В Астрахани, по данным экологов, оно вызвано, в основном,
выбросами промышленных предприятий, выхлопными газами автотранспорта и другими
факторами. В частности, мощным источником загрязнения городской воздушной среды
является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к
резкому ухудшению санитарных условий проживания во всех городах России, в том
числе и в городе Астрахани.

При
повышенных концентрациях оксида углерода (CO и CO₂) и других продуктов сгорания топлива, уменьшается приток кислорода к тканям и к сердцу, повышается
количество сахара в крови.

Загрязнение
атмосферного воздуха в Астрахани привело к постоянному росту аллергических и
астматических заболеваний и других заболеваний дыхательных путей у детей и
высокой смертности среди пожилых людей в периоды летнего смога.

Уменьшить
содержание примесей на оживлённых
автомагистралях города в часы пик возможно при использовании двигателей
гибридного типа, при правильной регулировке двигателей внутреннего сгорания,
качественном топливе, а также за счёт рациональной организации потоков
автомобилей в городе. В связи с этим исследование содержания продуктов сгорания
топлива в составе атмосферного воздуха и разработка устройств для их
оперативного контроля представляется весьма актуальным.

Для
получения данных о содержании продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухе
нами проведены исследования атмосферного воздуха в городе Астрахани.
Исследование состава воздуха проводилось путём отбора проб в ряде точек в
местах наибольшего скопления автотранспорта как в часы пик, так и в
относительно «спокойное» время (содержание оксида углерода определялось хроматографическим
методом). В таблице 1 приведены результаты определения содержания СО в воздухе
в различное время суток.

Таблица 1. Содержание
CO в
атмосферном воздухе: пункт 1 – на пересечении ул. Ленина и ул. Адмиралтейской;
пункт 2 – на пересечении ул. Н. Островского и ул. Звёздной.

По
результатам исследования получена зависимость содержания СО в атмосферном
воздухе от времени суток в различных точках города Астрахани.

Содержание угарного
газа (СО) в атмосферном воздухе уже к 14 часам дня достигает ПДК, а к 18 часам
вечера повышает ПДК в 2 раза.

Анализ ИК
спектров поглощения оксида углерода (рис. 2, а) показывает, что имеются
две близко расположенные полосы поглощения, контуры которых могут быть описаны
кривыми Лоренца с применением метода наименьших квадратов (рис. 2, б).

Параметры
этих кривых используются в математической модели устройства для оперативного
контроля содержания оксида углерода в воздухе при расчете его оптимальных
параметров.

В основе работы разрабатываемого устройства (рис. 3) лежит
использование методики оптимального проектирования элементов оптико-электронной
системы, основанной на применении информационных критериев качества
измерительных устройств (информационная пропускная способность канала,
отношение сигнал-шум).

СПБ