室內(nèi)空氣有害物及其防治的綜合措施

通風工程同濟大學機械工程學院暖通空調(diào)及燃氣研究所2013年第一章室內(nèi)空氣有害物及其防治的綜合措施1第1頁，共54頁。本章內(nèi)容粉塵、有害氣體的來源及其危害有害物的傳播機理人體舒適與熱環(huán)境有害物濃度、衛(wèi)生標準、排放標準2第2頁，共54頁。第一節(jié)

粉塵和有害氣體的來源及其危害第3頁，共54頁。（一）粉塵粉塵的來源（1）工農(nóng)業(yè)固態(tài)物料的粉碎和研磨（礦石、金屬加工）粉狀物料的混合、運輸（水泥、面粉）物質(zhì)燃燒（燃煤、燃油、秸稈）物質(zhì)被加熱而產(chǎn)生的蒸氣的氧化和冷凝（發(fā)煙劑：六氯乙烷-氧化鋅、粗蒽-氯化銨、黃磷、紅磷）（2）民用汽車尾氣排放冬季取暖道路揚塵4第4頁，共54頁。（一）粉塵氣溶膠：懸浮于氣態(tài)介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒與氣體構(gòu)成的多相體系。形成的原因：機械分散、物理化學凝聚種類：塵（dust）: 固態(tài)分散性顆粒 （其中0.1~10μm為飄塵；10~100μm為降塵）煙（smoke）: 固態(tài)凝聚性顆粒（0.01~1μm）霧（mist）： 液態(tài)分散性、凝聚性顆粒（0.1~10μm）煙霧（smog）: （1）煙與自然霧的混合物 （2）NxOy及CmHn等經(jīng)紫外線照射而產(chǎn)生的光化學煙霧 5第5頁，共54頁。（一）粉塵2.粉塵的危害對人們健康的影響A 呼吸系統(tǒng)：由大量小于2μm的塵粒所致。 （SiO2導致的“矽肺”，使肺組織硬化而喪失呼吸功能）B 毒性反應：由粉塵的化學性質(zhì)決定，與人體內(nèi)的器官發(fā)生反應，導致各種疾病，甚至死亡（鉻、錳、鎘、鎳、鉛……）對大氣環(huán)境的影響A 污染大氣環(huán)境（排出的大量粉塵、焦油或膠粘性粉塵）B 降低大氣能見度，使空氣渾濁（大量微細粉塵所致）6第6頁，共54頁。（一）粉塵不同粒徑的顆粒物對人體的影響直徑小于100μm的微粒稱作總懸浮顆粒物（TotalSuspendParticle,簡稱TSP）直徑小于10μm(PM10)的微粒稱為可吸入顆粒物，可吸入并沉積在呼吸道中，造成矽肺和肺癌直徑小于2.5μm(PM2.5)的微粒稱為細微粒，會進入肺泡d>7.0md=4.7~7md=0.65~1.1md=3.3~4.7md=1.1~3.3m顆粒物ParticulatematterPM2.5主要來自燃燒產(chǎn)物，道路揚塵粒徑在2.5-10μm之間7第7頁，共54頁。（二）有害氣體1.來源人體散發(fā)室內(nèi)家具、建材散發(fā)工業(yè)生產(chǎn)：化工、造紙、紡織、金屬冶煉、電鍍、酸洗、噴漆等工業(yè)過程，都會產(chǎn)生大量的有害氣體。（苯、SO2、SO3、Hg、CO、NOx）2.危害 刺激呼吸系統(tǒng)、中毒、窒息、腐蝕設備等。8第8頁，共54頁。CO2

常用指標

室內(nèi)來源主要為人體代謝過程：人體呼出的空氣中約占4％，與人體代謝率有關(guān)。排出CO2越多，同時排出其它代謝廢氣也越多。有機物燃燒過程：炊事、抽煙在室外空氣中的濃度

CO2為300－400ppm，O2為209460ppm

目前居住建筑的控制標準高級客房：700ppm

普通居住空間：1000ppm

過渡空間：2000ppm9第9頁，共54頁。CO2

常用指標

作用一般濃度下，無毒，無臭。超過700ppm，敏感者能覺察到人體的其它代謝污染；超過1000ppm，較多人感到不舒服；超過10,000ppm，呼吸深度顯著增加；超過40,000ppm（4％），出現(xiàn)呼吸困難，頭痛、頭暈，意識水平降低；超過100,000ppm（10％），窒息死亡。為什么測CO2作指標？易測反映了其它人體代謝污染物產(chǎn)生的水平不能反映其它過程產(chǎn)生污染物的水平10第10頁，共54頁。CO常用指標CO無色無味，對人體有強烈的毒害作用。一氧化碳對人的毒理作用，主要是與紅細胞中血紅蛋白的結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，造成組織細胞缺氧癥狀，最后人體因嚴重缺氧窒息造成死亡。來源-燃料在設備中不完全燃燒、汽車尾氣隧道通風、車庫通風的主要控制參數(shù)

設計手冊中的要求適航條例AC25-7A：≤1/20000(50ppm,62.5mg/m3)工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ2：≤30mg/m3室內(nèi)空氣質(zhì)量標準GB18883-2002：≤10mg/m311第11頁，共54頁。氨

特性：無色，有強烈刺激性氣味。室內(nèi)空氣質(zhì)量標準GB18883-2002：≤0.2mg/m3來源：冬季施工過程中在混凝土中添加氨水作為防凍劑，釋放期較長，危害大。裝飾材料中的添加劑和增白劑，釋放期較短，危害較小。冷庫制冷劑泄漏

危害濃度超過0.5～1.0mg/m3時，對人的口、鼻粘膜及上呼吸道有很強的刺激作用，造成流淚、咳嗽、呼吸困難嚴重可發(fā)生呼吸窘迫綜合癥；通過三叉神經(jīng)末梢反射作用引起心臟停搏和呼吸停止；通過肺泡進入血液，破壞運氧功能。12第12頁，共54頁。VOC

(VolatileOrganicCompounds)

常見種類數(shù)10種到上百種，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物組成。例如酒精類、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要對人體的呼吸器官和神經(jīng)器官有影響。

根據(jù)沸點不同可分

50---100℃VVOC(VeryVOC) 100---260℃VOC 260---400℃SVOC(Semi-VOC) 400℃以上POM(Particulateorganicmatter)13第13頁，共54頁。VOC

(VolatileOrganicCompounds)

特點單獨濃度不高，但多種微量VOC的共同作用不可忽視。長期低劑量釋放，對人體危害大。引起頭痛、惡心等癥狀。來源：各種漆、涂料、膠粘劑、阻燃劑、防水劑、防腐劑、防蟲劑室內(nèi)建材家具14第14頁，共54頁。VOC

(VolatileOrganicCompounds)TVOC濃度mg/m3健康效應分類<0.2無刺激，無不適舒適0.2~3.0與其他因素聯(lián)合作用時，出現(xiàn)刺激和不適多因素協(xié)同作用3.0~25刺激和不適，與其他因素聯(lián)合作用時，可能出現(xiàn)頭痛不適>25除頭痛外，可能出現(xiàn)其他的神經(jīng)毒性作用中毒TVOC濃度與人體反應的關(guān)系室內(nèi)空氣質(zhì)量標準GB/T18883-2002標準限值0.6mg/m315第15頁，共54頁。甲醛(HCOH)

特點無色，有強烈刺激性氣味。水溶液為福爾馬林大氣中平均濃度3，低于0.03mg/m3，新裝修賓館可達0.85mg/m3，控制標準為0.12mg/m3

來源工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學煙霧建筑材料：地毯、人造板、泡沫樹脂保溫板***裝修材料：膠粘劑、涂料***日化產(chǎn)品：清潔劑、消毒劑、液化石油氣主要來源是膠粘劑中的脲醛樹脂16第16頁，共54頁。臭氧

臭氧(O3)：一種刺激性氣體，主要來自室外的光化學煙霧。室內(nèi)的電視機、復印機、激光印刷機、負離子發(fā)生器等在使用過程中也都能產(chǎn)生臭氧。性質(zhì)：可氧化空化合物而還原，可殺菌；可被橡膠、塑料等吸附。臭氧對眼睛、粘膜和肺組織都具有刺激作用，能破壞肺的表面活性物質(zhì)，并能引起肺水腫、哮喘等。標準0.16mg/m317第17頁，共54頁。其他工業(yè)有害氣體汞蒸氣鉛蒸汽/氧化鉛苯/甲苯/二甲苯SOxNOx18第18頁，共54頁。1來源太陽輻射、墻體傳熱、室內(nèi)燈光設備散熱、人員散熱散濕、其他散濕源在生產(chǎn)過程中散發(fā)的熱，包括對流熱和輻射熱，直接影響工作區(qū)的空氣溫度，并對人體產(chǎn)生熱輻射作用。2危害 如不能及時將余熱、余濕排出室外，將造成室內(nèi)溫度、濕度過高，引起人員不適和中暑。（三）余熱、余濕19第19頁，共54頁。（四）有害物對人體的危害程度影響因素毒性的大小多種有害物間存在：單獨作用、相加作用、相乘作用在空氣中的濃度大小有害物與人體接觸的時間溫度、濕度和人體狀態(tài)

k（毒性作用）=c(有害物濃度)*t（作用時間）

k（毒性作用）=(c(有害物濃度)-a(最低濃度))*t（作用時間）第4頁(1-1),(1-2)20第20頁，共54頁。第二節(jié)

有害物的傳播機理21第21頁，共54頁。有害物的傳播機理一次塵化作用二次塵化作用通風工程控制有害物的原則22第22頁，共54頁。（一）一次塵化作用定義： 使粉塵從靜止狀態(tài)變成懸浮于周圍空氣中的作用，稱為一次塵化作用。造成一次塵化作用的氣流稱為一次氣流。一次氣流的種類剪切、壓縮（振動篩）誘導空氣（切削、沖擊）綜合作用（粉料從高處落下）熱氣流上升23第23頁，共54頁。

一次塵化作用的結(jié)果塵粒受到重力、慣性力、分子擴散力、氣流帶動塵粒運動的力A 粉塵在空氣中的自由沉降dc=10μm,ρc=2700kg/m3,vs=0.008m/sB 空氣分子布朗運動作用 最大運動速度1.2x10-6m/s。C 以一定的初速水平投入空氣中

V0=10m/s，0.01s后，V=5x10-5m/s， 最大運動距離0.008m。結(jié)論：一次塵化產(chǎn)生的粉塵沒有獨立運動能力，不能造成大范圍的污染（一）一次塵化作用控制一次塵化作用主要從工藝過程控制或改進工藝來解決24第24頁，共54頁。（二）二次塵化作用二次氣流帶動污染氣流進一步擴散，稱為二次塵化作用二次氣流種類熱氣流通風氣流25第25頁，共54頁。（三）通風工程控制有害物的原則以有組織的二次氣流（通風氣流）來控制污染氣體將一次塵化氣流與二次氣流隔開26第26頁，共54頁。第三節(jié)

人體舒適與熱環(huán)境27第27頁，共54頁。（一）人體與環(huán)境的熱平衡S=M-W-E-R-C式中：S-人體蓄熱的變化量反映平均體溫的變化M-代謝產(chǎn)熱量W-人體對外作功E-蒸發(fā)換熱量R-輻射換熱量C-對流換熱量說明：S=0，人體處在動態(tài)的平衡，維持正常體溫36~37℃S>0，產(chǎn)熱量>散熱量，熱感，（中暑）S<0，產(chǎn)熱量<散熱量，冷感，（凍僵）28第28頁，共54頁。（二）人體與環(huán)境換熱的主要影響因素環(huán)境空氣溫度周圍物體表面的平均溫度、短波輻射空氣相對濕度空氣流速衣著的熱阻人體代謝產(chǎn)熱量29第29頁，共54頁。（三）通風場所的夏季空氣溫度夏季通風室外計算溫度<22℃23242526272829~32>33℃室內(nèi)外溫差1098765432夏季通風室外計算溫度查《供暖通風設計手冊》中氣象參數(shù)，上海為32℃30第30頁，共54頁。第四節(jié)

有害物濃度、衛(wèi)生標準、排放標準31第31頁，共54頁。（一）污染物濃度污染物濃度：單位體積空氣中的有害物含量有害氣體濃度質(zhì)量濃度 Y[mg/m3]體積濃度 C[ml/m3]ppmY=MC/22.4M:摩爾質(zhì)量g/mol粉塵濃度質(zhì)量濃度 y[mg/m3]（通風）顆粒濃度 [顆/m3，顆/升]（凈化、空調(diào)）32第32頁，共54頁。例題2006將質(zhì)量濃度為0.02mg/m3的汞蒸氣，分子量200，換算為體積濃度ml/m3（ppm）33第33頁，共54頁。（二）環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB3095-201234第34頁，共54頁。（二）環(huán)境空氣質(zhì)量標準35第35頁，共54頁。（三）衛(wèi)生標準最高容許濃度Maximumallowableconcentration,MAC

一個工作日內(nèi)，任何時間均不應超過的有毒化學物質(zhì)的濃度，針對急性作用大、刺激作用強和(或)危害性較大的有毒物質(zhì)而制定的最高容接觸限值時間加權(quán)平均容許濃度

Permissibleconcentration-timeweightedaverage,PC-TWA（最常用）

以時間為權(quán)數(shù)規(guī)定的8h工作日的平均容許接觸水平

短時間接觸容許濃度Permissibleconcentration-shorttermexposurelimit,PC-STEL

一個工作日內(nèi)，任何一次接觸不得超過的15min時間加權(quán)平均的容許接觸水平，在防止勞動者接觸過高的波動濃度，避免引起刺激、急性作用或有害健康影響36第36頁，共54頁。（三）衛(wèi)生標準GBZ2-2002工作場所有害因素職業(yè)接觸限值37第37頁，共54頁。多種有害物同時發(fā)生無資料證明相互之間存在聯(lián)合作用，各自評價證實多種有害物共同作用于同一器官、系統(tǒng)或具有相同的毒性作用(如刺激作用等)或已知這些物質(zhì)可產(chǎn)生相加作用時：R=C1’/C1+C2’/C2+C3’/C3+……

+Cn’/Cn式中R當量極限值（要求R≤1）C1’、C2’、C3’…Cn’幾種有害物的實際濃度C1、C2、C3…Cn

幾種有害物的允許濃度38第38頁，共54頁。例題2007某車間有毒物質(zhì)實測時間加權(quán)濃度為：苯（皮）3mg/3，二甲苯胺（皮）2mg/m3，甲醇（皮）15mg/m3，甲苯（皮）20mg/m3，問此車間有害物容許濃度是否符合衛(wèi)生要求39第39頁，共54頁。發(fā)生量不穩(wěn)定使用時間加權(quán)平均容許濃度PC-TWAPC-TWA=（C1’t1+C2’t2+C3’t3+……

+Cn’tn）/8式中PC-TWA要求滿足衛(wèi)生標準t1、t2、t3…tn在相應濃度下的暴露時間C1’、C2’、C3’…Cn’幾種有害物的實際濃度工作時間不足8小時，按8小時計40第40頁，共54頁。例題2008 某生產(chǎn)車間，工作場所有毒物質(zhì)為丙醇，勞動者的接觸狀態(tài)見下，試問，該狀態(tài)下的8h時間加權(quán)平均濃度值，以及是否超標

T1=2h，C1=220mg/m3，T2=2，C2=200

T3=2h，C3=180，T4=2，C4=120

41第41頁，共54頁。GB/T18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準42第42頁，共54頁。（二）衛(wèi)生標準GB50325-2010民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范注：1－I類民用建筑包括住宅、醫(yī)院、老年建筑、幼兒園和學校教室等；II類民用建筑包括辦公樓、商店、旅館、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館、體育館、公共交通等候室、餐廳和理發(fā)店等43第43頁，共54頁。室內(nèi)空氣品質(zhì)標準公共場所衛(wèi)生標準，GB9663~9673-1996室內(nèi)空氣質(zhì)量標準，GB/T18883-2002民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范GB50325-2010工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準GBZ1-2010工作場所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ2-2002室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量GB18580-2001職業(yè)衛(wèi)生標準制定指南第1部分工作場所化學物質(zhì)職業(yè)接觸限值GBZT210.1-2008職業(yè)衛(wèi)生標準制定指南第2部分工作場所粉塵職業(yè)接觸限值GBZT210.2-2008職業(yè)衛(wèi)生標準制定指南第3部分工作場所物理因素職業(yè)接觸限值GBZT210.3-2008職業(yè)衛(wèi)生標準制定指南第4部分工作場所空氣中化學物質(zhì)的測定方法GBZT210.4-200844第44頁，共54頁。（三）排放標準排放標準的表達形式國內(nèi)的排放標準45第45頁，共54頁。1、排放標準的表達形式按照最高允許排放濃度（mg/m3）大多數(shù)國家采用按照最高允許排放速率（kg/h）對于大型設備不利單獨采用此標準的國家不多按照單位產(chǎn)品的排放量（kg/t、kg/kCal、ng/J）規(guī)定嚴格、考慮周全、比較合理采用的國家較多不能夠直接測量得到46第46頁，共54頁。2、國內(nèi)部分與大氣質(zhì)量有關(guān)的排放標準

大氣污染物綜合排放標準（GB16297－1996）工業(yè)爐窯煙塵排放標準（GB9078－88）燃煤電廠大氣污染物排放標準（GB13223－91）鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271－91）鋼鐵工業(yè)污染物排放標準（GB4911－85）輕金屬工業(yè)污染物排放標準（GB4912－85）重金屬工業(yè)污染物排放標準（GB4913－85）水泥工業(yè)污染物排放標準（GB4915－85）瀝青工業(yè)污染物排放標準（GB4916－85）船舶工業(yè)污染物排放標準（GB4286－84）工業(yè)“三廢”排放試行標準（GBJ4－73）47第47頁，共54頁。大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996設置下列三項指標：通過排氣筒排放的污染物最高允許排放濃度。通過排氣筒排放的污染物，按排氣筒高度規(guī)定的最高允許排放速率。

任何一個排氣筒必須同時遵守上述兩項指標，超過其中任何一項均為超標排放。以無組織方式排放的污染物，規(guī)定無組織排放的監(jiān)控點及相應的監(jiān)控濃度限值。48第48頁，共54頁。大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996本標準規(guī)定的最高允許排放速率，現(xiàn)有污染源分為一、二、三級，新污染源分為二、三級。按污染源所在的環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)類別，執(zhí)行相應級別的排放速率標準，即：

位于一類區(qū)的污染源執(zhí)行一級標準（一類區(qū)禁止新、擴建污染源，一類區(qū)現(xiàn)有污染源改建時執(zhí)行現(xiàn)有污染源的一級標準）；

位于二類區(qū)的污染源執(zhí)行二級標準；

位于三類區(qū)的污染源執(zhí)行三級標準。

一類區(qū)：自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的地區(qū)

二類區(qū)：城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)

三類區(qū)：特定工業(yè)區(qū)新污染源和現(xiàn)有污染源查的表不同！49第49頁，共54頁。大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996排氣筒高度除須遵守表列排放速率標準值外，還應高出周圍200m半徑范圍的建筑5m以上，不能達到該要求的排氣筒，應按其高度對應的表列排放速率標準值嚴格50%執(zhí)行。新污染源的排氣筒一般不應低于15m。若某新污染源的排氣筒必須低于15m時，其排放速率標準值按7.3的外推計算結(jié)果再嚴格50%執(zhí)行。

50第50頁，共54頁。例題2012在一般工業(yè)區(qū)內(nèi)（非特定工業(yè)區(qū)）新建某除塵系統(tǒng)，排氣筒的高度為20m，距其190m處有一高度為18m的