第二章大氣中的懸浮微粒大氣塵

1、第二章 大氣中的懸浮微粒大氣塵大氣塵是空氣凈化的直接處理對象，所謂大氣塵是指大氣中的懸浮微粒。既包含固體微粒也包含液體微粒的多分散氣溶膠。大氣塵的粒徑一般小于10m。21 大氣塵的發(fā)生源及組成一、自然發(fā)生源和人為發(fā)生源1.自然發(fā)生源如：海風(fēng)帶入空氣中的海鹽微粒、風(fēng)吹起的土壤微粒、植物花粉等；2.人為發(fā)生源 在人為發(fā)生源中，近代工業(yè)技術(shù)發(fā)展所造成的大氣污染占主要地位。如燃煤、燃油產(chǎn)生的灰分、SO2、煙霧等。大氣塵污染源 表21發(fā)塵裝置粉塵性質(zhì)鍋爐焦渣、飛灰、煤粉水泥窯石粉、水泥礦石燒結(jié)爐金屬硫氧化物、飛灰、礦石粉熔礦爐礦石粉、焦炭粉、礦渣煉鋼平爐氧化鐵窯飛灰、煤粉轉(zhuǎn)爐渣燒廢爐渣、飛灰、炭渣硫酸設(shè)

2、備硫酸煙霧礦石粉碎礦石粉二、大氣塵的組成1. 無機性非金屬微粒主要有礦物（包括砂土）的碎屑、煤粉、碳黑和金屬。2. 金屬微粒大氣塵中金屬成分和工業(yè)發(fā)展有很大關(guān)系。在一些工業(yè)發(fā)達國家的大氣塵中發(fā)現(xiàn)金屬特別是重金屬（鉛、鎘、鈹、錳、鐵等）的含量增加。3. 有機性微粒在大氣塵的有機性微粒部分，植物花粉是很重要的組成部分。其花粉的數(shù)量與季節(jié)有關(guān)。春夏之交是花粉最多的時候。大氣塵的一般組成 表22組成含有率礦物碎片、燃燒物的渣滓1090煙、花粉020棉等植物纖維540腐敗植物、皮屑010煤、碳、水泥、混凝土等細(xì)粉040金 屬00.5微生物（藻類、菌類、病毒）極 微22大氣塵的濃度一、大氣塵濃度1. 計數(shù)

3、濃度以單位體積空氣中含有的塵粒個數(shù)表示，記作粒升。2. 計重濃度（質(zhì)量濃度）以單位體積空氣中含有的塵粒質(zhì)量表示，記作mg /m3。3. 沉降濃度以單位時間單位面積上自然沉降下來的塵粒個數(shù)或重量表示 (粒/厘米2時或噸/公里2月)。4. 粒徑顆粒濃度單位體積空氣中含有的某一粒徑范圍內(nèi)的灰塵顆粒數(shù) (粒/m3或粒/升)。大氣塵的濃度變化很大，為了科學(xué)地確定大氣塵的濃度，應(yīng)該區(qū)分是瞬時（一次）值還是平均值，是最大值還是最小值，或是同時給出平均、最大 、最小三個數(shù)值。在平均值里還應(yīng)區(qū)分是1小時平均、24小時（日）平均或月平均。時間越長其平均值越小。必要使還應(yīng)指明連續(xù)平均的時間。例如連續(xù)48小時的1小時

4、平均值，或每天白天8小時的1小時平均值。最大、最小值也同樣應(yīng)指出其時間性，即每日最大（?。┗蛎吭伦畲螅ㄐ。┲?。從環(huán)境衛(wèi)生角度，大氣塵的濃度均采用計重濃度輔助以沉降濃度。在空氣潔凈技術(shù)中采用計數(shù)濃度，但計重濃度也有一定的參考價值。如計算過濾器負(fù)荷時還要用到它。一部分國家大氣塵標(biāo)準(zhǔn)見表23。我國大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB309582)區(qū)分了飄塵（指10m以下的微粒）濃度和總懸浮微粒（T.S.P，指100m以下的微粒）濃度，并規(guī)定飄塵濃度為參考指標(biāo)。把級別劃分為三級：一級標(biāo)準(zhǔn) 為保護自然生態(tài)和人群健康，在長期接觸情況下不發(fā)生任何危害影響的空氣質(zhì)量要求。二級標(biāo)準(zhǔn) 為保護人群健康和城市、鄉(xiāng)村的動植物，在長期

5、和短期接觸情況下不發(fā)生傷害的空氣質(zhì)量要求。三級標(biāo)準(zhǔn) 為保護人群不發(fā)生急、慢性中毒和城市一般動植物（敏感者除外）正常生長的空氣質(zhì)量要求。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國家規(guī)定的自然保護區(qū)、風(fēng)景游覽區(qū)、名勝古跡和療養(yǎng)地等為一類區(qū)，執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)。一部分國家大氣塵標(biāo)準(zhǔn)表23 國別標(biāo)準(zhǔn)制定部門含塵濃度（ mg / Nm3）規(guī)定不超過允許限度時間（%）注24小時平 均1小時平 均限度平均時間美國1971年空氣質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn) 類 類農(nóng) 村居住區(qū)工業(yè)區(qū)0.260.150.130.150.21年中99.7%1年中99.7%1年中95%1年中95%1年中95%日本環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)1971年大氣污染防止法0.150.10.2連續(xù)24小時的

6、1小時平均，離住宅約25米以內(nèi)任何情況下蘇聯(lián)0.150.530分鐘100%法國建議指示值：巴黎類特種保護區(qū)0.150.3597.8%意大利0.30.7530分鐘50%8小時內(nèi)94%瑞典1970年準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)0.1一個月99%西德建議指示值0.4830分鐘中國1982年國家標(biāo)準(zhǔn)GB3095-82：大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮微粒一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)飄塵一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)0.150.300.500.050.150.250.301.001.500.150.500.70任何一次任何一次任何一次任何一次任何一次任何一次城市規(guī)劃中確定的居民區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)，文化區(qū)、名勝古跡和廣大農(nóng)村等為二類區(qū)，執(zhí)

7、行二級標(biāo)準(zhǔn)。大氣污染程度比較重的城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)及城市交通樞紐、干線等為三類區(qū)，執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。由于大氣塵濃度值的大小直接影響人體健康，所以各國都有自己的大氣塵計重標(biāo)準(zhǔn)。很多國家都把0.2或0.15 mg/m3看成污染的濃度極限。在空氣潔凈技術(shù)中，最常用的是以d0.5m的微粒數(shù)量為準(zhǔn)的計數(shù)濃度。以最干凈的同溫層（距地表10km）來說，這樣的微粒約有20粒/升。二、影響大氣塵濃度和分布的因素1.風(fēng)的影響在現(xiàn)代城市中大氣塵發(fā)生源的主要形式可分為點（煙囪等排放裝置）、線（機動車密集的道路）和面（工業(yè)區(qū)），而起傳播污染作用的主要是風(fēng)。就大部分情況來說，由于污染物在大氣中的排放濃度與總排放量成正比，而與平均風(fēng)

8、速成反比，所以風(fēng)速增加一倍，下風(fēng)側(cè)污染物濃度則可減少一半。當(dāng)風(fēng)速從0變化到4m/s時，含塵濃度變化見表24。大氣含塵濃度與風(fēng)速的變化關(guān)系 表24風(fēng) 速（m / s）024大氣塵濃度（粒/升）84000從實測結(jié)果也可以看到，濃度和風(fēng)速的同步性非常明顯。而且可以看出濃度稍有一點滯后。在最大風(fēng)速過去之后可以出現(xiàn)濃度的最低值。也就是說濃度和風(fēng)速成反比。在我國的大部分地區(qū)，尤其是東部季風(fēng)區(qū)，一般全年有兩個盛行風(fēng)向。由于有些地區(qū)出現(xiàn)了兩個或兩個以上主導(dǎo)風(fēng)向，則主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)側(cè)可以避免污染的概念就失去了實際意義。同時風(fēng)的影響不僅取決于風(fēng)頻，而且取決于風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)頻小而風(fēng)速也小時，其下風(fēng)側(cè)的污染可能增大。因此有關(guān)

9、資料提出了污染風(fēng)頻的概念：污染風(fēng)頻=定向盛行風(fēng)頻全年平均風(fēng)速定向盛行平均風(fēng)速污染風(fēng)頻對于潔凈室在總圖上的位置有著重要意義。當(dāng)只有一個主要盛行風(fēng)向時，潔凈室或潔凈區(qū)要盡量布置在盛行風(fēng)的上風(fēng)側(cè)；當(dāng)有兩個盛行風(fēng)時，則應(yīng)布置在一側(cè)（見圖21、22）。圖中污染區(qū)域：包括鍋爐房、煤場、建筑工地、排放污染的車間等； 一般區(qū)域：包括一般生產(chǎn)車間、辦公設(shè)施等。2.濕度的影響廣義的大氣塵包括固態(tài)微粒和液態(tài)微粒兩部分。而粒徑從0.1m直至0.001m之間的微粒雖也屬于永久大氣塵的范圍，但是被專門叫做凝結(jié)核。凝結(jié)核包括（1）溶解性凝結(jié)核：吸水性很強且能溶于水。如氯化鈉、硫酸鹽等； （2）吸濕性凝結(jié)核：不溶于水但能被水

10、濕潤。如土壤粒子、礦石粒子、煙灰粒子等。硫酸鹽一類溶解性凝結(jié)核的產(chǎn)生量，主要是在水汽參與下由SO2到硫酸霧的形成多少所決定。所以空氣中水汽的含量即絕對濕度是影響這類微粒數(shù)量的重要因素。溶解性凝結(jié)核吸濕后開始溶解為溶液，并使自身不斷增大。對于非溶解性凝結(jié)核，水汽在其上凝結(jié)主要取決于表面過飽和度（Er mE）/E(Er m為液滴上的飽和水汽壓，E為空氣的飽和水汽壓)。凝結(jié)核越大，發(fā)生凝結(jié)時所要求的表面過飽和度越小。即允許E越大，也就是空氣的相對濕度可以越小。反之，相對濕度越大，則可使更小的凝結(jié)核吸濕增大。因此，認(rèn)為只有相對濕度或絕對濕度是影響大氣塵濃度的因素是不全面的。結(jié)論：絕對濕度主要影響溶解性

11、凝結(jié)核初始的吸濕，而凝結(jié)核進一步的溶解和增大（后者包括非溶解性凝結(jié)核）則主要取決于相對濕度。由于計數(shù)測塵儀器一般都有一個粒徑下限，當(dāng)凝結(jié)核吸濕而增大以后，使大量小的不可測的微粒超過這一下限而進入到可測的范圍，這就不僅使測得的大氣塵計數(shù)濃度升高，而且小微粒的比重也變大了。因此早晨的濕度較高時其大氣塵濃度較高。3.高度的影響離地面高度不同，對所測大氣塵濃度也有很大影響。由于具體環(huán)境不同，在含塵濃度的垂直分布中其值也可能不同，甚至可能有一層、二層甚至三層最大值，一般是離地515米處的含塵濃度受地面影響較小，較穩(wěn)定。日本環(huán)境廳在有關(guān)規(guī)定中提出大氣塵采樣高度以510米為最好。1979年由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測站編訂的全球大氣監(jiān)測工作條例（草案），也規(guī)定采擇口應(yīng)在34米高度以上。4.綠化的影響綠化對降低大氣塵濃度有一定作用。根據(jù)研究，一般葉片寬大、平展、硬挺而風(fēng)吹不易晃動、葉面粗糙多茸毛，總?cè)~量又大的樹木，有利于滯塵。下表是實際測定的空曠地帶與綠化地帶大氣含塵濃度的比較?？諘绲?/p>