izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-4-68-71izmertech-1904Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSИзмерительный комплекс для мониторинга углекислого газа в воздухеMeasuring complex for monitoring carbon dioxide in airАгеевИ. М.AgeevI. M.

Игорь Михайлович АгеевМосква

Igor M. Ageev

Moscow

imageev@mail.ruРыбинЮ. М.RybinY. M.

Юрий Маратович Рыбин

Москва

Yuri M. Rybin

Moscow

rym49@ramblerl.ruМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Aviation Institute (National Research University)Russian Federation202103082023046871Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1904

Описаны достоинства и недостатки инфракрасных и электрохимических газоанализаторов углекислого газа СО2. Исследована возможность использования кондуктометрических датчиков с дистиллированной водой для мониторинга содержания СО2 в воздухе. Изготовлены два одинаковых измерительных комплекса, в состав каждого входят две кондуктометрические ячейки открытого типа, согласующее устройство и персональный компьютер. С помощью этих комплексов выполнены эксперименты по синхронному измерению содержания СО2 в воздухе в двух местах (помещение лаборатории и здание в лесном массиве, находящиеся на расстоянии 15 км друг от друга) с заведомо разной суточной динамикой изменения уровня СО2. Выполнен специальный эксперимент, позволивший оценить инерционность кондуктометрических ячеек и получить коэффициент пересчёта значений содержания СО2 в стандартные единицы измерения. Показано, что суточная динамика изменения электропроводности дистиллированной воды в открытых ячейках соответствует ожидаемой динамике изменения содержания СО2 в помещениях, где проводились измерения. Подтверждена работоспособность измерительного комплекса и возможность создания на его основе устройства для длительного мониторинга содержания СО2 в составе воздушной смеси газов. Установлена высокая селективность измерительного комплекса к СО2 по отношению к другим газам атмосферы.

The advantages and disadvantages of infrared and electrochemical gas analyzers for carbon dioxide CO2 are described. The possibility of using conductometric sensors with distilled water for monitoring the CO2 content in the air has been investigated. Two identical measuring systems were manufactured, each containing two open-type conductometric cells, a matching device and a personal computer. With the help of these complexes, experiments were carried out on the simultaneous measurement of the CO2 content in the air in two places (a laboratory room and a building in a forest, located at a distance of 15 km from each other) with deliberately different daily dynamics of the CO2 level change. A special experiment was carried out, which made it possible to obtain an estimate of the inertia of conductometric cells and a conversion factor for the values of CO2 content into standard units of measurement. It is shown that the daily dynamics of changes in the electrical conductivity of distilled water in open cells corresponds to the expected dynamics of changes in the CO2 content in the rooms where the measurements were carried out. The operability of the measuring complex and the possibility of creating on its basis a device for long-term monitoring of the CO2 content in the air mixture of gases has been confi rmed. The principal high selectivity of the measuring complex to CO2 in relation to other gases of the atmosphere has been established.

содержание углекислого газакондуктометрическая ячейкаудельная электропроводность водыcarbon dioxide contentconductometric cellspecific electrical conductivity of waterReferencesЗуев В. Е., Макушкин Ю. С., Пономарев Ю. Н. Спектроскопия атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 246 с.Zuev V. E., Makushkin Yu. S., Ponomarev Yu. N., Gidrometeoizdat Spectroscopy of the atmosphere, Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1987, 246 p. (In Russ.)Адикс Т. Г., Гальцев А. П. Температурная зависимость коэффициента поглощения в канте полосы 4,3 мкм СО2 // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1984. Т. 20. № 7. С. 653–657.Adiks T. G., Galtsev A. P., Temperature dependence of the absorption coeffi cient at the edge of the 4.3 μm CO2 band, Izv. Academy of Sciences of the USSR, series of physics of the atmosphere and ocean, 1984, vol. 20, no. 7, pp. 653–657. (In Russ.)Соколков С. В., Загороднюк П. Н. Портативные электрохимические анализаторы // Российский химический журнал. 2001. Т. XLV. № 5-6. С. 78–82.Sokolkov S. V., Zagorodnyuk P. N., Portable electrochemical analyzers, Rossiiskii Khimicheskii Zhurnal (Russian Chemistry Journal of the D. I. Mendeleev Russian Chemical Society), 2001, vol. XLV, no. 5-6, рр. 78–82. (In Russ.)Медведева Е. А. Электрохимические сенсоры: Состояние дел и перспективы развития // Научные труды МАТИ. 2014. Вып. 23 (95). С. 122–127.Medvedeva E. A., Electrochemical Sensors: State of the Art and Development Prospects, Vestnik MATI, 2014, vol. 23 (95), pp. 122–127. (In Russ.)Light T. S., Kingman E. A., Bevilaqua A. C., 209th American Chemical Society National Meeting, Anaheim, CA, USA, April 2–6, 1995, New York, ACS, 1995, рр. 1–17.Light T. S., Kingman E. A., Bevilaqua A. C., 209th American Chemical Society National Meeting, Anaheim, CA, USA, April 2–6, 1995, New York, ACS, 1995, рр. 1–17.Бушуев Е. Н. Расчёт температурной зависимости ионного произведения, удельной электропроводности предельно разбавленных растворов электролитов // Вестник ИГЭУ. 2007. Вып. 2. С. 1–4.Bushuev E. N., Calculation of the temperature dependence of the ionic product, specifi c electrical conductivity of extremely dilute electrolyte solutions, Bulletin of ISEU, 2007, vol. 2, pp. 1–4. (In Russ.)Light T. S., Light S., Bevilaqua A. C., Morash K. R., Electrochemical and Solid-State Letters, 2005, vol. 8 (1), pp. E16–E19. https://doi.org/10.1149/1.1836121Light T. S., Light S., Bevilaqua A. C., Morash K. R., Electrochemical and Solid-State Letters, 2005, vol. 8 (1), pp. E16–E19. https://doi.org/10.1149/1.1836121Агеев И. М., Рыбин Ю. М. Особенности измерения электропроводности дистиллированной воды при контакте с воздухом // Измерительная техника. 2019. № 10. С. 68–71. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-10-68-71Ageev I. M., Rybin Yu. M., Measurement Techniques, 2020, vol. 62, no. 10, pp. 923–927. https://doi.org/10.1007/s11018-020-01714-2Рыбин Ю. М., Агеев И. М., Бубнова М. Д. Устройство сбора данных на основе звуковой карты ПК // Труды МАИ: сетевой журнал. 2011. № 48. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/(дата обращения:04.11.2020).Rybin Yu. M., Ageev I. M., Bubnova M. D., Proceedings of the MAI, 2011, no. 48, available at: // http://www.mai.ru/science/trudy/(accessed:04.11.2020).(In Russ.)Агеев И. М., Рыбин Ю. М., Шишкин Г. Г. Медленные вариации электропроводности дистиллированной воды // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2016. № 6. С. 54–59.Ageev I. M., Rybin Yu. M., Shishkin G. G., Vestnik MSU. Series 3. Physics. Astronomy, 2016, no. 6, pp. 54–59. (In Russ.) https://doi.org/10.3103/S0027134916050027Тимохина А. В., Прокушкин А. С., Онучин А. А., Панов А. В., Кофман Г. Б., Хаймани М. Динамика приземной концентрации СО2 в среднетаёжной подзоне приенисейской Сибири // Экология. 2015. № 2. С. 110–119. https://doi.org/10.7868/S0367059715020122Timokhina A. V., Prokushkin A. S., Onuchin A. A., Panov A. V., Kofman G. B., Khaimani M., Ecology, 2015, no. 2, pp. 110–119. (In Russ) https://doi.org/10.7868/S0367059715020122

The authors declare that there are no conflicts of interest present.