: with the development of social economy, buildings, structures the diversity of applied materials, all kinds of industry and the development of science and technology, flammable material increased, together with people living environment and lifestyle changes, increasing the risk of fire, fire, the fire caused the number of casualties and economic loss increase gradually. Fire is harmful to human survival as the enemy of, more and more attention by people. With the increasing of the high-rise building, fire hidden trouble increase. Once the fire, and will be of the lives and property of the people do great harm, so people begin to seek a kind of early detection method of fire, in order to control and extinguish fire, reduce loss, and safeguarding the safety of the introduction of the development of science and technology, electronic technology to become effective means of the safety aspects of, many, many of the safety aspects of electronic products, is the life of people's right-hand man. This design using single chip computer technology with A/D conversion chip constructed A flammable gas detection alarm. When environment flammable or poisonous gas leak, when gas alarm detect combustible gas concentration reach the point of alarm Settings, flammable gas alarm will be issued a warning signal to remind workers to take security measures. This paper firstly introduces the design flammable gas detection alarm the main way and the advantage of single-chip microcomputer system; And then introduced the flammable gas detection alarm design process, and the hardware and software design of the system, and gives the software program design detailed steps, including each module of the program design and the whole system commissioning and simulation steps, the design USES MQ-2 gas sensor as flammable gas the signal acquisition tools, the collected simulation voltage quantity after ADC0809 into digital signals. Single chip ADC0809 collection to the digital signal after calculation, if combustible gas concentration reach the point of single chip set alarm when will drive LED and a buzzer issued a warning signal. In no RanQiTi, some unknown risk, alarm can human control key change fire alarm initial value.
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室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要,利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法,本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的优点和不足,以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。 3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 3.定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器 5.红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,自2004年产销首次突破千亿元大关,行业发展进入了快车道,2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元,增长率高达;据仪器仪表行业协会统计,08年上半年仪器仪表行业总产值实现 亿元,同比增长,其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件,市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力,这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看,根据使用传感器原理的不同,常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域,新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社. [2]高晓蓉.传感器技术[M].成都:西安交通大学出版社. [3]彭军.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社. [4]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社. [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社.
气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。 简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。 气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。 1 主要特性 稳定性 稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 灵敏度 灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。 选择性 选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。 抗腐蚀性 抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。 气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到最优。 2 主要原理及分类 通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。 半导体气体传感器 半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。 自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当前应用最普遍、最具有实用价值的一类气体传感器，根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须工作于高温下、对气味或气体的选择性差、元件参数分散、稳定性不够理想、功率要求高.当探测气体中混有硫化物时，容易中毒。现在除了传统的SnO，Sn02和Fe203三大类外，又研究开发了一批新型材料，包括单一金属氧化物材料、复合金属氧化物材料以及混合金属氧化物材料。这些新型材料的研究和开发，大大提高了气体传感器的特性和应用范围。另外，通过在半导体内添加Pt，Pd，Ir等贵金属能有效地提高元件的灵敏度和响应时间。它能降低被测气体的化学吸附的活化能，因而可以提高其灵敏度和加快反应速度。催化剂不同，导致有利于不同的吸附试样，从而具有选择性。例如各种贵金属对Sn02基半导体气敏材料掺杂，Pt，Pd，Au提高对CH4的灵敏度，Ir降低对CH4的灵敏度；Pt，Au提高对H2的灵敏度，而Pd降低对H2的灵敏度。利用薄膜技术、超粒子薄膜技术制造的金属氧化物气体传感器具有灵敏度高(可达10-9级)、一致性好、小型化、易集成等特点。 非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量而变化，主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。其中，MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如钮)接触发生反应，反应产物扩散到MOSFET的栅极，改变了器件的性能。通过分析器件性能的变化而识别VOC。通过改变催化金属的种类和膜厚可优化灵敏度和选择性，并可改变工作温度。MOSFET气体传感器灵敏度高，但制作工艺比较复杂，成本高。 电化学型气体传感器 电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数，市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器，近年来，又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数，和原电池式不同的是，需要由外界施加特定电压，除了能检测CO，NO，N02，02，S02等气体外，还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器出现得较早，通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数已电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。 固体电解质气体传感器 固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。20世纪70年代开始，固体电解质气体传感器由于电导率高、灵敏度和选择性好，获得了迅速的发展，现在几乎应用于环保、节能、矿业、汽车工业等各个领域，其产量大、应用广，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。近来国外有些学者把固体电解质气体传感器分为下列三类： 1)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子相同的传感器，例如氧气传感器等。 2)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子不相同的传感器，例如用于测量氧气的由固体电解质SrF2H和Pt电极组成的气体传感器。 3)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子以及材料中的固定离子都不相同的传感器，例如新开发高质量的C02固体电解质气体传感器是由固体电解质NASICON(Na3Zr2Si2P012)和辅助电极材料Na2CO3-BaC03或Li2C03-CaC03，Li2C03- BaC03组成的。 目前新近开发的高质量固体电解质传感器绝大多数属于第三类。又如：用于测量N02的由固体电解质NaSiCON和辅助电极N02- Li2C03制成的传感器；用于测量H2S的由固体电解质YST-Au-W03制成的传感器；用于测量NH3的由固体电解质NH4-Ca203制成的传感器；用于测量N02的由固体电解质和电极Ag-Au制成的传感器等。 接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，其工作原理是气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧，电热丝由于燃烧而生温，从而使其电阻值发生变化。这种传感器对不燃烧气体不敏感，例如在铅丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器，具有广谱特性，即能检测各种可燃气体。这种传感器有时称之为热导性传感器，普遍适用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道和浴室厨房的可燃性气体的监测和报警。该传感器在环境温度下非常稳定，并能对处于爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测。 光学式气体传感器 光学式气体传感器包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型、光纤化学材料型等，主要以红外吸收型气体分析仪为主，由于不同气体的红外吸收峰不同，通过测量和分析红外吸收峰来检测气体。目前的最新动向是研制开发了流体切换式、流程直接测定式和傅里叶变换式在线红外分析仪。该传感器具有高抗振能力和抗污染能力，与计算机相结合，能连续测试分析气体，具有自动校正、自动运行的功能。光学式气体传感器还包括化学发光式、光纤荧光式和光纤波导式，其主要优点是灵敏度高、可靠性好。 光纤气敏传感器的主要部分是两端涂有活性物质的玻璃光纤。活性物质中含有固定在有机聚合物基质上的荧光染料，当VOC与荧光染料发生作用时，染料极性发生变化，使其荧光发射光谱发生位移。用光脉冲照射传感器时，荧光染料会发射不同频率的光，检测荧光染料发射的光，可识别VOC。 高分子气体传感器 近年来，国外在高分子气敏材料的研究和开发上有了很大的进展，高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测具有重要作用。高分子气体传感器根据气敏特性主要可分为下列几种： l)高分子电阻式气体传感器 该类传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积分数，目前的材料主要有欧菁聚合物、LB膜、聚毗咯等。其主要优点是制作工艺简单、成本低廉。但这种气体传感器要通过电聚合过程来激活，这既耗费时间，又会引起各批次产品之间的性能差异。 2)浓差电池式气体传感器 浓差电池式气体传感器的工作原理是：气敏材料吸收气体时形成浓差电池，测量输出的电动势就可测量气体体积分数，目前主要有聚乙烯醇-磷酸等材料。 3)声表面波(SAW)式气体传感器SAW气体传感器制作在压电材料的衬底上，一端的表面为输入传感器，另一端为输出传感器。两者之间的区域淀积了能吸附VOC的聚合物膜。被吸附的分子增加了传感器的质量，使得声波在材料表面上的传播速度或频率发生变化，通过测量声波的速度或频率来测量气体体积分数。
周围环境与我们的生活有着十分密切的关系，就像是鱼和水一样，谁也离不开谁。 近年来，随着地区经济的迅猛发展，环境污染问题也越来越严重，防止环境污染，保护环境，维持生态平衡，已成为社会发展的一项重要举措，也是每个公民应尽的义务。 而许多环境污染问题也是我们人类自己惹出来的祸。以下是我从网上找来的关于人类破坏生态环境的资料。 下面是地球上现存的几个危机： 1.层被破坏。臭氧层占平流层总量的十万分之一，虽然含量极低，却能吸收紫外线的功能，但是由于人类破坏，臭氧层迅速耗减，被极度破坏。如南极的臭氧层空洞。1994年，南极上空的臭氧层被破坏的面积达2400万平方公里。南极上空的臭氧层是在20亿年里形成的，可是在上个世纪里就被破坏了60%。欧洲和北美洲上空的臭氧层平均减少了10%——15%，西伯利亚上空甚至减少了35%，因此科学家警告说地球上空臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。 2.水资源危机。地球地面虽然2/3为水覆盖，但是97%为无法饮用的海水，只有不到3%为淡水，但其中2%封存于极地冰川之中。在仅有的1%淡水中，25%为工业用水，70%为农业用水，只有5%可供饮用和其它生活用途。目前世界上100多个国家和地区缺水，其中28个国家被列为严重缺水的国家和地区。据统计我国北方缺水区总面积达58万平方公里，我国500多个城市中有300多座城市缺水，每年缺水量达58亿立方米。由于人类的破坏使得地球水资源有限，不少大河如美国的科罗拉多河，中国的黄河都已雄风不再，昔日“奔流到海不复回”的壮丽景象已成为历史的记忆了。 3.地荒漠化。当前世界荒漠化现象仍在加剧。全球现有12亿多人受到荒漠化的直接威胁，其中有1。35亿人在短期内有失去土地的危险。到1996年为止，全球荒漠化的土地已达到3600万平方公里，占到整个地球陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和，全球爱荒漠化影响的国家有100多个，荒漠化以每年5——7万平方公里的速度扩大，相当于爱尔兰的面积。对于受荒漠化威胁的人们来说，荒漠化意味着他们将失去最基本的生存基础——有生产能力的土地的消失。 地球的人们，请你们觉醒吧！让我们一起来保护这个地球，否则地球就会灭绝，我们人类也就不复存在了。
: with the development of social economy, buildings, structures the diversity of applied materials, all kinds of industry and the development of science and technology, flammable material increased, together with people living environment and lifestyle changes, increasing the risk of fire, fire, the fire caused the number of casualties and economic loss increase gradually. Fire is harmful to human survival as the enemy of, more and more attention by people. With the increasing of the high-rise building, fire hidden trouble increase. Once the fire, and will be of the lives and property of the people do great harm, so people begin to seek a kind of early detection method of fire, in order to control and extinguish fire, reduce loss, and safeguarding the safety of the introduction of the development of science and technology, electronic technology to become effective means of the safety aspects of, many, many of the safety aspects of electronic products, is the life of people's right-hand man. This design using single chip computer technology with A/D conversion chip constructed A flammable gas detection alarm. When environment flammable or poisonous gas leak, when gas alarm detect combustible gas concentration reach the point of alarm Settings, flammable gas alarm will be issued a warning signal to remind workers to take security measures. This paper firstly introduces the design flammable gas detection alarm the main way and the advantage of single-chip microcomputer system; And then introduced the flammable gas detection alarm design process, and the hardware and software design of the system, and gives the software program design detailed steps, including each module of the program design and the whole system commissioning and simulation steps, the design USES MQ-2 gas sensor as flammable gas the signal acquisition tools, the collected simulation voltage quantity after ADC0809 into digital signals. Single chip ADC0809 collection to the digital signal after calculation, if combustible gas concentration reach the point of single chip set alarm when will drive LED and a buzzer issued a warning signal. In no RanQiTi, some unknown risk, alarm can human control key change fire alarm initial value.
三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用论文
摘要： 变压器故障条件下在绝缘油中产生大量气体，三比值法气体分析能根据各组分的含量、比值、产气速率判断变压器的故障原因及性质，在解决各类变压器故障中发挥了十分重要的作用。本文对三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用做了介绍，供广大电力人员作参考。
关键词： 三比值法 气体分析变压器故障判断应用
电力变压器内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。据有关资料介绍，对359台故障变压器统计表明：过热性故障占63％；高能量放电故障占％；过热兼高能量放电故障占10％；火花放电故障占7％；受潮或局部放电故障占％。电气测量不能发现以上很多隐性故障，如何找到一种能早期发现这些隐性故障的检测手段和方法以快速判断变压器故障的原因、性质和发展趋势是十分必要的。而三比值法气体分析就是在变压器故障分析中被大量采用的有效的化学测量方法。
一、绝缘油产气原理
1、 产品老化及故障条件下温度上升与放电导致绝缘油分解并产生气体
绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3、CH2和CH化学基团并由C-C键键合在一起。由于电或热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基如：CH3*、CH2*CH*，或C*（其中包括许多更复杂的形式），这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-蜡）。
故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成自由气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。 低能量故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C-H键（338 kJ／mol）断裂，大部分氢离子将重新化合成氢气而积累。对C-C键的断裂需要较高的温度（较多的能量），然后迅速以C-C键（607 kJ／mol）、C＝C键（720 kJ／mol）和C 三C（960 kJ／mol）键的.形式重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。 乙烯是在大约为500℃（高于甲烷和乙烷的生成温度）下生成的。乙炔的生成一般在800℃～1200℃的温度。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的（低于800℃也会有少量的乙炔生成）。油起氧化反应时伴随生成少量的CO和CO2。油碳化生成碳粒的温度在500℃～800℃。
2、 固体绝缘材料分解产生气体
纸、层压纸板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时生成大量的CO和CO2以及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。
二、产气与故障关系
故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。在变压器里，当产气速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器或储油柜中。当变压器气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于对设备的状况做出判断。
不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1。
变压器内部是否正常或存在故障，常用气相色谱分析结果的三项主要指标（总烃、已炔、氢）来判断。油中气体含量正常值和注意值见表2。
仅根据表3所列气体含量的绝对值很难对故障的严重程度作出正确判断，还必须考察故障的发展趋势，这与故障的产气速率密切相关。产气速率分为绝对产气速率和相对产气速率两种。规范规定对于密封式（隔膜式）变压器，总烃产气速率的注意值为；总烃的相对产气速率大于10%时应引起注意。
三、判断故障性质的三比值法
三比值法是利用气相色谱分析结果中五种特征气体含量的三个比值（C2H2 /C2H4、CH4/ H2 、C2H4 /C2H6）来判断变压器内部故障性质。实践表明，这一方法判断故障性质的准确率相当高。由于当采用不完全脱气方法脱气时，各组分的脱气速率可能相差很大；但三比值法中，每一对比值之两种气体脱气速率之比都接近于1。所以采用三比值法克服了因脱气速率的差异所带来的不利影响。
三比值法按照比值范围，把三个比值以不同的编码来表示，编码规则如表4。
四、故障判断的步骤
1、气相色谱分析结果的三项指标（总烃、乙炔、氢）与规程的注意值进行比较，并分析CO、CO2的含量。
2、当主要指标达到或超过注意值时，应进行追踪分析、查明原因，结合产气速率估计是否存在故障或故障严重程度及发展趋势。有一项或几项主要指标超过注意值时，说明设备存异常情况，要引起注意。但规程推荐注意值是指导性，它不是划分设备是否异常唯一判据，不应当作强制性标准执行；而应进行跟踪分析，加强监视，注意观察其产生速率变化。有设备特征气体低于注意值，但增长速度很高，也应追踪分析，查明原因；有设备因某种原因使气体含量超过注意值，能立即判定有故障，而应查阅原始资料，若无资料，则应考虑一定时间内进行追踪分析；当增长率低于产气速率注意值，仍可认为是正常。判断设备是否存故障时，不能只一次结果来判定，而应多次分析以后，将分析结果绝对值与导则注意值作比较，将产气速率与产气速率参考值作比较，当两者都超过时，才判定为故障。当确定设备存潜伏性故障时，就要对故障严重性作出正确判断。判断设备故障严重程度，除分析结果绝对值外，必须用产气速率来考虑故障发展趋势，计算故障产气速率可确定设备内部有无故障，又可估计故障严重程度。当有意识用产气速率考察设备故障程度时，必须考察期间变压器不要停运而尽量保持负荷稳定性，考察时间以1～3个月为宜。考察期间，对油进行脱气处理或较短运行期间及油中含气量很低时进行产气速率考察，会带来较大误差。
3、可能发生故障时，用特征气体法或三比值法对故障类型作初步判断，一般用三比值法更准确。但用三比值法应注意有关问题有：
(1)采用三比值法来判断故障性质时必须符合条件：
1)色谱分析气体成分浓度应不少于分析方法灵敏度极根值10倍。
2)应排除非故障原因引入数值干扰。
3)一定时间间隔内(1～3个月)产气速率超过10％／月。
(2)注意三比值表以外比值应用，如122、121、222等组合形式表中找不到相应比值组合，对这类情况要进行对应分析和分解处理。如有认为122组合可以分解为102+020，即说明故障是高能放电兼过热。另外，追踪监视中，要认真分析含气成分变化规律，找出故障类型变化、发展过程，例如三比值组合方式由102—122，则可判断故障是先过热，后发展为电弧放电兼过热。当然，分析比值组合方式时，还要结合设备历史状况、运行检修和电气试验等资料，最后作出正确结论。
(3)注意对低温过热涉及固体绝缘老化正确判断。绝缘纸150˙C以下热裂解时，主要产生CO2外，还会产生一定量CO、乙烯和甲烷，此时，成分三比值会出现001、002、021、022等组合，这样就可能造成误判断。这种情况下，必须首先考虑各气体成分产气速率，CO2始终占主要成分，产气速率一直比其他气体高，则对001--002及021--022等组合，应认为是固体绝缘老化或低温过热。
(4)注意设备结构与运行情况。三比值法引用色谱数据是针对典型故障设备，而不涉及故障设备各种具体情况，如设备保护方式、运行情况等。如开放式变压器，应考虑到气体逸散损失，特别是甲烷和氢气损失率，引用三比值时，应对甲烷、H2比值作些修正。另外，引用三比值是各成分气体超过注意值，特别是产气速率，有理由判断可能存故障时才应用三比值进一步判断其故障性质，用三比值监视设备故障性质应故障不断产气过程中进行。设备停运，故障产气停止，油中各成分能会逐渐散失，成分比值也会发生变化，，不宜应用三比值法。
(5)目前对尚没有列入三比值法某些组合判断正研究之中。例如121或122对应于某些过热与放电同时存情况，202或212装有载调压开关变压器应考虑开关油箱油可能渗漏到本体油中情况。
4、气体继电器内出现气体时，应将其中气体分析结果与油中气体分析结果作比较。比较时应将气、液两相气体进行换算。若故障气体含量均很少，说明设备是正常的。若溶解气体略高于气体继电器，说明设备存在产气较慢的潜伏性故障；若气体继电器明显超过油内气体含量，则说明设备存在产气较快的故障。
5、结合其他检查性试验（直流电阻、空载试验、绝缘试验、局部放电试验和测量微量水分、外部检查等）及设备结构、运行、检修等情况作综合性分析，可相应采取红外检测、超声波检测和其它带电检测等技术手段加以综合诊断判断故障的性质和部位，采取相应措施如缩短试验周期、加强监视、限制负荷、近期安排内部检查或立即停运检查等。综合分析诊断应注意问题：
1)变压器内部故障形式和发展是比较复杂，往往与多种因素有关，这就特别需要进行全面分析。首先要历史情况和设备特点以及环境等因素，确定所分析气体究竟是来自外部还是内部。所谓外部原因，包括冷却系统潜油泵故障、油箱带油补焊、油流继电器接点火花，注入油本身未脱净气等。排除外部可能，分析内部故障时，也要进行综合分析。例如，绝缘预防性试验结果和检修历史档案、设备当时运行情况，包括温升、过负荷、过励磁、过电压等，及设备结构特点，制造厂同类产品有无故障先例、设计和工艺有无缺陷等。
2)油中气体分析结果，对设备进行诊断时，还应从安全和经济两方面考虑。某些过热故障，一般不应盲目建议吊罩、吊心，进行内部检查修理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其他措施，如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其发展，有些过热性故障吊罩、吊心也难以找到故障源。这一类设备，应采用临时对策来限制故障发展，油中溶解气体未达到饱和，不吊罩、吊心修理，仍有可能安全运行一段时间，观察其发展情况，再考虑进一步处理方案。这样处理方法，既能避免热性损坏，又能避免人力、物力浪费。
3)油脱气处理必要性，要分几种情况区别对待：当油中溶解气体接近饱和时，应进行油脱气处理，避免气体继电器动作或油中析出气泡发生局部放电；当油中含气量较高而不便于监视产气速率时，也可考虑脱气处理后，从起始值进行监测。但需要明确是，油脱气并非处理故障必须手段，少量可燃性气体油中并不危及安全运行，监视故障过程中，过分频繁脱气处理是不必要。
4)分析故障同时，应广泛采用新测试技术，例如电气或超声波法局部放电测量和定位、红外成像技术检测、油及固体绝缘材料中微量水分测定，以及油中金属微粒测定等，以利于寻找故障线索，分析故障原因，并进行准确诊断。
五、按国家规定的气体分析检测周期对变压器加强检测，保障变压器的正常稳定运行，减少故障的发生。
1、 出厂设备的检测
220KV变压器在出厂试验全部完成后要做一次色谱分析。制造过程中的色谱分析由用户和制造厂协商决定。
2、 投运前的检测
定期检测的新设备及大修后的设备，投运前应至少做一次检测。如果在现场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后停放一段时间再做一次检测。
3、投运时的检测
新的或大修后的变压器至少应在投运后4天、10天、30天各做一次检测，若无异常，可转为定期检测。
4、运行中的定期检测
220 kV及以上定期检测 6个月一次。
5、特殊情况下的检测
当设备出现异常情况时（如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等），或对测试结果有怀疑时，应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期。
结语： 变压器油气体色谱分析是预防性试验和故障分析判断的重要方法，已得到广泛应用。在用气体特征值和注意值及产气速率估计已存在故障的条件下，三比值法分析能较准确地做出故障分析、判断故障类型、性质和严重程度，采用三比值法时要注意结合其他检测试验和新式先进在线监测工具及设备结构、运行、检修情况，经综合分析和判断后对故障准确定位并采取相应措施。变压器故障原因可能十分复杂，往往同时有多种故障存在，并在发展中。加强预防性试验和定期分析检测对保障变压器的正常运行十分必要。三比值法也在实践中被人们不断探索中，必将在电力应用中发挥更大作用。
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2 accident reason analysis Analysis of gas boiler room the cause of the accident, there are two possible: boiler ontology explosion, boiler room to explode gas explosion concentration and explosions. Boiler blast furnace body, because be in, or flue gas mixture in explosive existence, when achieved by fire or explosion limit, boiler heat ignites causing accidents in itself. This point and the national norm of building fire system that conform to the relevant provisions. The actual current boiler product has considered safe production measures to avoid it. Qualified gas boiler itself has the explosion-proof process design, such as burner in abnormal situation automatic stop, self-control device also stop output fuel, Gas boiler combustion system higher automatization, including the gas pressure is high, low limit alarm protection, when the control logic where step does not meet the conditions set start corresponding interlock protection. Avoid the boiler exploded possibility, but still ontology exist above another possibility, can avoid? How to avoid it? Three measures In fact in design, according to the boiler design code "and" automatic fire alarm system design code "GB50116-1998 etc standard, we have taken the following measures: Natural gas pipelines valves, meter, may occur gas leak place, boiler room may produce gas storage product area [relative density , it is to be in commonly roof area in these areas], all equipped with combustible gas concentration measurement alarm device, according to combustible gas concentration situation give out sound and light alarm signal and start exhaust fan, when leakage accident concentrations reach explosion limit of the lower limit 50% [this value for reference only], but also immediately close natural air intake duct total intake solenoid valves. In the boiler room and a natural gas pipeline in and out of the room, the incident, but also with the smoke exhaust fan combustible gas alarm interlocking (start). Electrical, instrument by cable selection TongXin, not less than mm2 minimum section. Gas radiation tube tube top or the nearby, the lightning rod should be installed above the pipe jacking tip should be not less than 3m, and its scope of protection tube top above not less than 1-m. Gas pipeline should be static grounding device that, when pipeline as metal materials, and lightning protection or electrical engineering protective grounding wire connected, the measured resistance R more than 4 Ω. In pipe joints, such as the bend, flange, valve and pipe with good place cannot metal contact, also with metal soft line will be both ends jumper. In the boiler room and a natural gas pipeline in and out of the room door, window take pressure measures. According to the explosion and fire dangerous environment electrical device design specification "the laws bar, accord with one of the following conditions may, when the explosion danger area: devin in item 3, in the process of production use fire equipment near, A combination of these several measures can clearly, electrical equipment selection for the explosion. At the same time according to the explosion and fire dangerous environment electrical device design specification "the laws bar, accord with one of the following conditions may, when the explosion danger area devin: the first 2 items, and the highest possible flammable explosive chroma does not exceed 10% of the lower limit, Close air intake duct natural total intake solenoid valves, concentration exceed 10% of the lower limit explosion limit, boiler room near the roof area are gas storage product area, so lighting lamps and lanterns and switch choosing is explosion-proof type. 4 conclusion In gas boiler room electrical design, lighting choose explosion-proof lamps, other part adopts the explosion-proof type. references [1] boiler design standard. GB50041-1992. [2] explosion and fire dangerous environment electrical device design standard. GB50058-1992. [3] the code for fire protection design of buildings. GB50016-2006. [4] automatic fire alarm system design standard. GB50116-1998.
: with the development of social economy, buildings, structures the diversity of applied materials, all kinds of industry and the development of science and technology, flammable material increased, together with people living environment and lifestyle changes, increasing the risk of fire, fire, the fire caused the number of casualties and economic loss increase gradually. Fire is harmful to human survival as the enemy of, more and more attention by people. With the increasing of the high-rise building, fire hidden trouble increase. Once the fire, and will be of the lives and property of the people do great harm, so people begin to seek a kind of early detection method of fire, in order to control and extinguish fire, reduce loss, and safeguarding the safety of the introduction of the development of science and technology, electronic technology to become effective means of the safety aspects of, many, many of the safety aspects of electronic products, is the life of people's right-hand man. This design using single chip computer technology with A/D conversion chip constructed A flammable gas detection alarm. When environment flammable or poisonous gas leak, when gas alarm detect combustible gas concentration reach the point of alarm Settings, flammable gas alarm will be issued a warning signal to remind workers to take security measures. This paper firstly introduces the design flammable gas detection alarm the main way and the advantage of single-chip microcomputer system; And then introduced the flammable gas detection alarm design process, and the hardware and software design of the system, and gives the software program design detailed steps, including each module of the program design and the whole system commissioning and simulation steps, the design USES MQ-2 gas sensor as flammable gas the signal acquisition tools, the collected simulation voltage quantity after ADC0809 into digital signals. Single chip ADC0809 collection to the digital signal after calculation, if combustible gas concentration reach the point of single chip set alarm when will drive LED and a buzzer issued a warning signal. In no RanQiTi, some unknown risk, alarm can human control key change fire alarm initial value.
室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要,利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法,本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的优点和不足,以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。 3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 3.定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器 5.红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,自2004年产销首次突破千亿元大关,行业发展进入了快车道,2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元,增长率高达;据仪器仪表行业协会统计,08年上半年仪器仪表行业总产值实现 亿元,同比增长,其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件,市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力,这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看,根据使用传感器原理的不同,常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域,新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社. [2]高晓蓉.传感器技术[M].成都:西安交通大学出版社. [3]彭军.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社. [4]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社. [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社.
With the diversity of social and economic development, buildings, structures, Applied Materials, the development of various industrial and science and technology, increase in combustible materials, coupled with people's living environment and lifestyle changes, the risk of fire is increasing, the number of firescasualties and economic losses caused by fire is gradually increasing. Fire as the enemy of endangering the survival of mankind, more attention has been paid. With the growing number of high-rise buildings, fire hazards increase. Event of fire, will people's lives and property caused great harm, so people began to seek a method of early detection of fire, in order to control and extinguish fires and to minimize losses, protect life the development of electronic science and technology, electronics technology has become a powerful means of security, many security aspects of electronic products, the right-hand man of the people's lives. This design uses a microcontroller technology with A / D conversion chip to build a combustible gas detector alarm. When the leak of flammable or toxic gases in the environment to the critical point of the combustible gas concentration reaches the alarm set, when the gas alarm detection, combustible gas alarm will send alarm signal to remind staff to take safety measures. This paper briefly describes the design combustible gas detection alarm as well as the advantages of the SCM system; then details the design flow of the combustible gas detection alarm, as well as hardware and software systems design and software programming detailed steps, including the various modules of the program design and system debugging and simulation steps, design uses the MQ-2 gas sensor signal acquisition tool as a combustible gas, the collected analog voltage after the ADC0809 converted into digital signals. Single-chip digital signal acquisition to the ADC0809 has been calculated, if the combustible gas concentration reaches the critical point when the alarm is set microcontroller will drive the LED and buzzer alarm signal. In the case of non-combustible gases, the occurrence of unknown danger, the alarm can artificially control buttons to change the fire alarm initial value. 希望能帮到你
其实应该说甲烷作为一种温室气体的效力是二氧化碳的23－25倍
其他
：质量当量:
1tCH4的GWP值为21tCO2e
其中：GWP为增温潜力值，表示对温室效应的贡献大小。
补充：
根据IPCC的国家温室气体清单指南2006，全球增温潜势计作一吨温室气体在一段时间（如100年）内对一吨二氧化碳的辐射强迫。因此均采用 1tCH4 = 21tCO2e
=====================================其他参考
科学家们相信,南极洲冰盖和冰川下的水世界中生活着大批的微生物。他们还推测,这些微生物可能在漫长的时间里制造出了大量的甲烷,通常情况下甲烷被冰封在那里,但是如果上升的气温使冰川和冰盖融化,甲烷则有可能外泄到大气之中。
甲烷是大气中继水蒸气、二氧化碳之后最为重要的温室气体。一些科学家担心,南极和北极地区冰封的甲烷如果随着全球变暖而被释放出来,将会对气候形成正反馈的循环,进一步加剧全球变暖。
英国布里斯托大学的地球化学家杰玛·沃德姆(JemmaWadham)的研究小组分别在南极和北极的冰川采了样本,拿到实验室里进行研究。他们发现,冰里面存在高浓度的甲烷,以及大量的产烷生物。在南极的样本中,每克冰里有1000万个产烷生物,在格陵兰的样本中,每克里面有10万个。
他们还将这些产烷生物放在瓶子里培养。南极洲的样本在起初的250天里都没有什么动静,接下来却突然产生了大量的甲烷。格陵兰的产烷生物一直到今年3月15日都没有出现任何释放甲烷的迹象,但沃德姆认为它们也许只是需要更多一点的时间。
在沃德姆等人得到的样本中,产烷生物的含量与深海沉积物中的含量不相上下,生物的种类也与北极地区泥炭和冻土中的产烷生物非常相似。
甲烷的温室效应
2008年发表在英国《自然》杂志上的一篇文章曾指出,亿年前,由于甲烷的释放,地球迅速升温,炎热的气候取代了冰期。论文第一作者、美国加州大学滨河分校教授马丁·肯尼迪(MartinKennedy)认为,同样的事件可能在今天再次发生,而且变化会来得异常迅速———不是在几千年或几百万年里,而是在短短一个世纪中。“这是一个重要的忧虑因素,因为也许只要一点点的升温就能让禁锢着的甲烷释放出来。”肯尼迪表示。
根据科学家的估计,湿地、永久冻土,包括北冰洋下的永久冻土里,以甲烷(CH4)形式存在的碳的量是现在大气中以二氧化碳(CO2)形式存在的碳的至少两倍。在大气里,甲烷的含量已经是工业革命前的两倍。这种增加中有人类活动的作用,包括能源生产和使用、垃圾填埋、养牛、稻米农业和生物体燃烧,但也有大约百分之四十来自于自然界。
甲烷作为一种温室气体的效力是二氧化碳的23－25倍。地球上的甲烷水合物(俗称“可燃冰”)如果在几年中有10％释放到大气中,那么它对地球辐射的影响就相当于二氧化碳增加了十倍。
在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告中,气温的曲线总是随着二氧化碳的水平平滑上升,这是因为图示是根据线性数学模型做出来的。但是肯尼迪和其他一些地质学家认为甲烷能够在短短几十年里造成非线性的气候变化。
在他对远古气候的研究中,存在于较低纬度的甲烷水合物首先变得不稳定,释放出甲烷气体。这些甲烷气体所造成的升温使得甲烷水合物的去稳定化向着更高的纬度发展,最终成为一种失控的反馈效应传播到全球。
尽管肯尼迪等人研究的是几亿年前发生的情况,但是他们看到今天发生的状况与那时是类似的。在定量评估温室气体排放对气温变化的贡献时,IPCC报告引用了“辐射强迫”的概念,它指的是某种因子造成的太阳辐射的变化。肯尼迪也用这个概念来考察。“如果我们将二氧化碳水平翻一倍或是翻两倍,会发生什么情况呢?”肯尼迪担心,二氧化碳增加所造成的全球变暖会让储藏在自然界的甲烷在一代人的时间里释放出来。
美国加州大学圣塔芭芭拉分校的地质学和古生物学教授吉姆·肯尼特(JimKennett)同意肯尼迪的看法,认为他的思路是正确的。肯尼特甚至认为,如果地球的气候能够在短短几十年里发生巨大的变化,那么甲烷的释放是唯一可能的引爆器。
正在释放的甲烷
“甲烷从永久冻土冒出来是一件正在发生的事情。今天我们面临的挑战是我们无法测量它,所以我们就无挂虑地忽略它。”肯尼迪在2008年说。
现在他所说的无法测量的情况正在发生改变。一些科学家在近些年开展了艰苦的野外测量工作,以期查明自然界中的甲烷究竟在以多大的速度向外释放。
来自美国、俄罗斯和瑞典研究机构的一组科学家从2003年到2008年每年均乘坐俄罗斯的破冰船,到东西伯利亚北极大陆架(ESAS)探测甲烷。他们还在2006年做了一次直升机考察,在2007年冬天做了一次冰面考察。在这些考察中,他们取得了至少5100个海水样本。然后他们在这个基础上分析ESAS甲烷释放的情况。这样的行动艰苦又周期漫长的研究工作被一些科学家称为“灰姑娘科学”。ESAS由西伯利亚的海岸线向北延伸1000千米,海床中包含了从上一次冰期遗留下来的永久冻土。这里海底的年平均温度为－到1摄氏度,比地面上的永久冻土的年平均温度高出12到17摄氏度。
美国阿拉斯加大学国际北极研究中心的娜塔莉亚·沙克霍娃(NataliaShakhova)及其合作者经过数年的艰苦探测得出的结果是,ESAS每年以甲烷形式向大气中释放出的碳的量约为8×1012克(8TgC)。他们在直升机上的测量结果也在大气中记录到四倍于北极其他地区的甲烷浓度。“海底甲烷最后也影响大气甲烷的浓度,问题就是人们对甲烷,包括二氧化碳,在大气里面的收支还是了解得很不够,数字不准确。”北京大学物理学院大气科学系教授王绍武评论说,“现在这项研究加了一个甲烷的源,那么以后在计算甲烷的收支的时候它是可以纳入考虑的。”沙克霍娃等人的论文发表在3月5日的美国《科学》杂志。在一篇配发的评论中,德国马普研究所的马丁·黑曼(MartinHeimann)说这项研究是“一个勤奋、高质量实地测量的美妙案例”。
在1月15日的《科学》杂志上,英国爱丁堡大学地球科学学院安东尼·布鲁姆(AnthonyBloom)等人还从另一个角度考察了甲烷的释放情况。他们分析了2003年到2005年的卫星资料,从中寻找湿地释放甲烷的量级与分布。
他们的研究显示,赤道地区的湿地为全球的甲烷释放贡献52％到58％。他们还估计,在2003年到2007年期间,由于中纬度的北极地区的升温,湿地的甲烷排放增加了7％。用另一个数字来说,是每年增加大约6TgC。“这些变化对于全球甲烷循环来说有多重要?”黑曼在评论中写道,“考虑到全球每年排放的甲烷有大约440TgC,西伯利亚的北冰洋海域和北半球湿地的甲烷排放变化是微不足道的。这是一个好消息,说明当下的气候变化并没有严重影响全球甲烷循环。”“但是在持续的变暖之下,这种状况会持续吗?”黑曼继续自问自答,“我们不知道。”
一些科学家与肯尼迪等人持有不同的观点,他们认为甲烷的释放并不是灾难性的。美国芝加哥大学的地球科学教授大卫·阿彻(DavidArcher)指出,大部分甲烷水合物都深埋在地下和海洋里,那些地方人为造成的升温和甲烷的释放都会是在千年尺度里发生的事情。
他认为甲烷带来的影响是“长期的但并非灾难性的”。他在一篇文章中写道,“从地质的时间尺度来说,可以想象的是甲烷水合物会向大气和海洋中释放的碳与我们化石燃料燃烧所释放的一样多。”
危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快，容易产生和积聚静电。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。 侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。 健康危害：对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用。 急性中毒：短时间内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊。重症者可有躁动、抽搐、昏迷。 慢性中毒：长期接触可发生神经衰弱综合征，肝肿大，女工月经异常等。皮肤干燥、皲裂、皮炎。 防护措施 呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩戴自吸过滤式防毒面罩(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时，应该佩戴空气呼吸器或氧气呼吸器。 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 身体防护：穿防毒渗透工作服。 手防护：戴乳胶手套。 其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。 急救措施 皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食入：饮足量温水，催吐，就医。 因此，甲苯本身对人体的神经系统有毒害作用，时间长了容易中毒，国家对甲烷的用量有很严格的规定，这就说明它的危害很厉害，你可以想一想，新房装修后里面就有甲烷，一般人多待一会都头疼 总之，建议换个工作！
甲烷 甲烷 �基本信息库中文名称：甲烷。英文名称：Methane；Marsh gas。CAS No.：74-82-8。分子式：CH�4。分子量：。危险标记：4(易燃液体)。包装方法：钢质气瓶。 �理化性质库主要成分：纯品。外观与性状：无色无臭气体。熔点(℃)：。沸点(℃)：。相对密度(水=1)：(-164℃)。相对蒸气密度(空气=1)：。蒸气压(PV)： （℃）。稳定性和反应活性：稳定。危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其他强氧化剂接触剧烈反应。溶解性：微溶于水，溶于醇、乙醚。 �应急处置库皮肤接触：若有冻伤，就医治疗。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给予输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下佩带自吸过滤式防毒面具(半面罩)。眼睛防护：一般不需要特别防护，高浓度接触时可戴安全防护眼镜。身体防护：穿防静电工作服。手防护：戴一般作业防护手套。其他防护：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业，须有人监护。泄漏应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑以收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以将漏气的容器移至空旷处，注意通风。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。 �管理信息库操作的管理：密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。储存的管理：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。运输的管理：采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂等混装、混运。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。废弃的管理：处置前应参阅国家和地方有关法规。建议用焚烧法处置。 �毒理学资料库急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60 min，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60 min，麻醉作用。有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25%～30%时出现头昏、呼吸加速、运动失调。皮肤接触液化本品，可致冻伤。亚急性和慢性毒性：当空气中甲烷达25%～30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡。中毒机理：空气中甲烷浓度过高时，氧含量明显降低，达到一定程度，可造成机体急性缺氧。当空气中甲烷浓度达25％~30％时可发生窒息前症状。高浓度甲烷对呼吸道黏膜有强烈刺激作用，可致化学性肺炎，严重者可发生急性肺水肿、脑水肿和脑损伤。燃爆危险：本品易燃。 �应急医疗库诊断要点：1.急性中毒（1）吸入25%~30%的甲烷即可发生头晕、头痛、注意力不集中、气促、无力、共济失调、窒息等；浓度极高时出现猝死。（2）严重者可有不同程度的中毒性脑病的临床表现。2.冻伤皮肤接触液体甲烷后可引起冻伤。处理原则:1.急性中毒（1）立即脱离现场至空气新鲜处，安静、平卧、保暖，保持呼吸道通畅和吸氧等。（2）呼吸心跳停止时立即进行复苏，注意观察意识、瞳孔、脉搏、血压及呼吸等各项生命体征，及时发现和处理可能出现的脑水肿，必要时进行高压氧治疗。（3）忌用有抑制呼吸作用的吗啡和巴比妥类等药物。2.皮肤冻伤按外科原则处理。若冻伤处仍未完全解冻，可先用42℃左右的温水浸洗，待皮肤复温后再作创面处理。预防措施：预防甲烷中毒，必须采取以下综合措施：改善矿井的通风设施，以防沼气蓄积，并定期检测矿井中沼气的浓度。进入沼气含量较高的下道或矿井作业时应佩戴有效的防毒面具。沼气池或化粪应严密盖紧、加固，以防小儿及成人不慎跌入。
楼上都有复制或部分复制我在其他问题中的回答呀。没有计算公式！这是根据物质特性和观测统计给定的值，就好比物质的密度、比热，这些是物质的属性参数，不是通过计算得来的！再说的具体点，是根据其在大气中存在和转化的周期及其分解的难易程度确定的。IPCC第二次科学评估报告给定甲烷的增温潜力值（GWP）是二氧化碳的21倍，其中二氧化碳的GWP值规定为1；IPCC最新的科学评估报告给定甲烷的增温潜力值（GWP）是二氧化碳的25倍，其中二氧化碳的GWP值规定为1.