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：海風帶入空氣中的海鹽微粒、風吹起的土壤微粒、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)技術發(fā)展所造成的大氣污染占主要地位。如燃煤、燃油產生的灰分、SO2、煙霧等。大氣塵污染源 表21發(fā)塵裝置粉塵性質鍋爐焦渣、飛灰、煤粉水泥窯石粉、水泥礦石燒結爐金屬硫氧化物、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、煤粉轉爐渣燒廢爐渣、飛灰、炭渣硫酸設

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。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（質量濃度）以單位體積空氣中含有的塵粒質量表示，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，為了科學地確定大氣塵的濃度，應該區(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、最小值也同樣應指出其時間性，即每日最大（小）或每月最大（?。┲?。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。如計算過濾器負荷時還要用到它。一部分國家大氣塵標準見表23。我國大氣環(huán)境質量標準(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。把級別劃分為三級：一級標準 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量要求。二級標準 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)生傷害的空氣質量要求。三級標準 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）正常生長的空氣質量要求。該標準規(guī)定，國家規(guī)定的自然保護區(qū)、風景游覽區(qū)、名勝古跡和療養(yǎng)地等為一類區(qū)，執(zhí)行一級標準。一部分國家大氣塵標準表23 國別標準制定部門含塵濃度（ 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年空氣質量國家標準 類 類農 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)境控制標準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94%瑞典1970年準備的標準0.1一個月99%西德建議指示值0.4830分鐘中國1982年國家標準GB3095-82：大氣環(huán)境質量標準總懸浮微粒一級標準二級標準三級標準飄塵一級標準二級標準三級標準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)、名勝古跡和廣大農村等為二類區(qū)，執(zhí)

7、行二級標準。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)行三級標準。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準。很多國家都把0.2或0.15 mg/m3看成污染的濃度極限。在空氣潔凈技術中，最常用的是以d0.5m的微粒數(shù)量為準的計數(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。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

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

9、資料提出了污染風頻的概念：污染風頻=定向盛行風頻全年平均風速定向盛行平均風速污染風頻對于潔凈室在總圖上的位置有著重要意義。當只有一個主要盛行風向時，潔凈室或潔凈區(qū)要盡量布置在盛行風的上風側；當有兩個盛行風時，則應布置在一側（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：包括一般生產車間、辦公設施等。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核。凝結核包括（1）溶解性凝結核：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核的產生量，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。對于非溶解性凝結核，水汽在其上凝結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)。凝結核越大，發(fā)生凝結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，則可使更小的凝結核吸濕增大。因此，認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。結論：絕對濕度主要影響溶解性

11、凝結核初始的吸濕，而凝結核進一步的溶解和增大（后者包括非溶解性凝結核）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，當凝結核吸濕而增大以后，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)學科學院環(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、硬挺而風吹不易晃動、葉面粗糙多茸毛，總葉量又大的樹木，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。空曠地