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].

1ppm = 1000M/22,4 [µg/m3]

M- masa cząsteczkowa przeliczanego związku

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

przedziałach 120 sekundowych.

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

zgodnie z podanymi założeniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w

przedziałach 120 sekundowych.

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

stężenie tlenku węgla.

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.

---