第二章大气中的悬浮微粒大气尘

空气洁净技术第二章大气中的悬浮微粒——大气尘６第二章大气中的悬浮微粒——大气尘大气尘是空气净化的直接处理对象，所谓大气尘是指大气中的悬浮微粒。既包含固体微粒也包含液体微粒的多分散气溶胶。大气尘的粒径一般小于10μm。2—1大气尘的发生源及组成一、自然发生源和人为发生源1.自然发生源如：海风带入空气中的海盐微粒、风吹起的土壤微粒、植物花粉等；2.人为发生源在人为发生源中，近代工业技术发展所造成的大气污染占主要地位。如燃煤、燃油产生的灰分、SO2、烟雾等。大气尘污染源表2—1发尘装置粉尘性质锅炉焦渣、飞灰、煤粉水泥窑石粉、水泥矿石烧结炉金属硫氧化物、飞灰、矿石粉熔矿炉矿石粉、焦炭粉、矿渣炼钢平炉氧化铁窑飞灰、煤粉转炉渣烧废炉渣、飞灰、炭渣硫酸设备硫酸烟雾矿石粉碎矿石粉二、大气尘的组成1.无机性非金属微粒主要有矿物（包括砂土）的碎屑、煤粉、碳黑和金属。2.金属微粒大气尘中金属成分和工业发展有很大关系。在一些工业发达国家的大气尘中发现金属特别是重金属（铅、镉、铍、锰、铁等）的含量增加。3.有机性微粒在大气尘的有机性微粒部分，植物花粉是很重要的组成部分。其花粉的数量与季节有关。春夏之交是花粉最多的时候。空气洁净技术第二章大气中的悬浮微粒——大气尘７大气尘的一般组成表2—2组成含有率％矿物碎片、燃烧物的渣滓10～90烟、花粉0～20棉等植物纤维5～40腐败植物、皮屑0～10煤、碳、水泥、混凝土等细粉0～40金属0～0.5微生物（藻类、菌类、病毒）极微2—2大气尘的浓度一、大气尘浓度1.计数浓度以单位体积空气中含有的尘粒个数表示，记作粒／升。2.计重浓度（质量浓度）以单位体积空气中含有的尘粒质量表示，记作mg/m3。3.沉降浓度以单位时间单位面积上自然沉降下来的尘粒个数或重量表示(粒/厘米2·时或吨/公里2·月)。4.粒径颗粒浓度单位体积空气中含有的某一粒径范围内的灰尘颗粒数(粒/m3或粒/升)。大气尘的浓度变化很大，为了科学地确定大气尘的浓度，应该区分是瞬时（一次）值还是平均值，是最大值还是最小值，或是同时给出平均、最大、最小三个数值。在平均值里还应区分是1小时平均、24小时（日）平均或月平均。时间越长其平均值越小。必要使还应指明连续平均的时间。例如连续48小时的1小时平均值，或每天白天8小时的1小时平均值。最大、最小值也同样应指出其时间性，即每日最大（小）或每月最大（小）值。从环境卫生角度，大气尘的浓度均采用计重浓度辅助以沉降浓度。在空气洁净技术中采用计数浓度，但计重浓度也有一定的参考价值。如计算过滤器负荷时还要用到它。一部分国家大气尘标准见表2—3。我国大气环境质量标准(GB3095—82)区分了飘尘（指10μm以下的微粒）浓度和总悬浮微粒（T.S.P，指100μm以下的微粒）浓度，并规定飘尘浓度为参考指标。把级别划分为三级：一级标准为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下不发生任何危害影响的空气质量要求。二级标准为保护人群健康和城市、乡村的动植物，在长期和短期接触情况下不发生伤害的空气质量要求。三级标准为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。该标准规定，国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等为一类区，执行一级标准。空气洁净技术第二章大气中的悬浮微粒——大气尘８一部分国家大气尘标准表2—3国别标准制定部门含尘浓度（mg/Nm3）规定不超过允许限度时间（%）注24小时平均1小时平均限度平均时间美国1971年空气质量国家标准Ⅰ类Ⅱ类农村居住区工业区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%日本环境控制标准1971年大气污染防止法0.150.10.2连续24小时的1小时平均，离住宅约25米以内任何情况下苏联0.150.530分钟100%法国建议指示值：巴黎Ⅰ类特种保护区0.150.3597.8%意大利0.30.7530分钟50%8小时内94%瑞典1970年准备的标准0.1一个月99%西德建议指示值0.4830分钟中国1982年国家标准GB3095-82：大气环境质量标准总悬浮微粒一级标准二级标准三级标准飘尘一级标准二级标准三级标准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规划中确定的居民区、商业交通居民混合区，文化区、名胜古迹和广大农村等为二类区，执行二级标准。大气污染程度比较重的城镇、工业区及城市交通枢纽、干线等为三类区，执行三级标准。由于大气尘浓度值的大小直接影响人体健康，所以各国都有自己的大气尘计重标准。很多国家都把0.2或0.15mg/m3看成污染的浓度极限。空气洁净技术第二章大气中的悬浮微粒——大气尘９在空气洁净技术中，最常用的是以d≥0.5μm的微粒数量为准的计数浓度。以最干净的同温层（距地表10km）来说，这样的微粒约有20粒/升。二、影响大气尘浓度和分布的因素1.风的影响在现代城市中大气尘发生源的主要形式可分为点（烟囱等排放装置）、线（机动车密集的道路）和面（工业区），而起传播污染作用的主要是风。就大部分情况来说，由于污染物在大气中的排放浓度与总排放量成正比，而与平均风速成反比，所以风速增加一倍，下风侧污染物浓度则可减少一半。当风速从0变化到4m/s时，含尘浓度变化见表2—4。大气含尘浓度与风速的变化关系表2—4风速（m/s）024大气尘浓度（粒/升）34600023000084000从实测结果也可以看到，浓度和风速的同步性非常明显。而且可以看出浓度稍有一点滞后。在最大风速过去之后可以出现浓度的最低值。也就是说浓度和风速成反比。在我国的大部分地区，尤其是东部季风区，一般全年有两个盛行风向。由于有些地区出现了两个或两个以上主导风向，则主导风向上风侧可以避免污染的概念就失去了实际意义。同时风的影响不仅取决于风频，而且取决于风速。当风频小而风速也小时，其下风侧的污染可能增大。因此有关资料提出了污染风频的概念：污染风频=定向盛行风频×全年平均风速／定向盛行平均风速污染风频对于洁净室在总图上的位置有着重要意义。当只有一个主要盛行风向时，洁净室或洁净区要尽量布置在盛行风的上风侧；当有两个盛行风时，则应布置在一侧（见图2—1、2—2）。图中污染区域：包括锅炉房、煤场、建筑工地、排放污染的车间等；一般区域：包括一般生产车间、办公设施等。2.湿度的影响广义的大气尘包括固态微粒和液态微粒两部分。而粒径从0.1μm直至0.001μm之间的微粒虽也属于永久大气尘的范围，但是被专门叫做凝结核。凝结核包括（1）溶解性凝结核：吸水性很强且能溶于水。如氯化钠、硫酸盐等；（2）吸湿性凝结核：不溶于水但能被水湿润。如土壤粒子、矿石粒子、烟灰粒子等。硫酸盐一类溶解性凝结核的产生量，主要是在水汽参与下由SO2到硫酸雾的形成多少所决定。所以空气中水汽的含量即绝对湿度是影响这类微粒数量的重要因素。溶解性凝结核吸湿后开始溶解为溶液，并使自身不断增大。对于非溶解性凝结核，水汽在其上凝结主要取决于表面过饱和度（Erm—E）/E(Erm为液滴上的饱和水汽压，E为空气的饱和水汽压)。凝结核越大，发生凝结时所要求的表面过饱和度越小。即允许E越大，也空气洁净技术第二章大气中的悬浮微粒——大气尘１０就是空气的相对湿度可以越小。反之，相对湿度越大，则可使更小的凝结核吸湿增大。因此，认为只有相对湿度或绝对湿度是影响大气尘浓度的因素是不全面的。结论：绝对湿度主要影响溶解性凝结核初始的吸湿，而凝结核进一步的溶解和增大（后者包括非溶解性凝结核）则主要取决于相对湿度。由于计数测尘仪器一般都有一个粒径下限，当凝结核吸湿而增大以后，使大量小的不可测的微粒超过这一下限而进入到可测的范围，这就不仅使测得的大气尘计数浓度升高，而且小微粒的比重也变大了。因此早晨的湿度较高时其大气尘浓度较高。3.高度的影响离地面高度不同，对所测大气尘浓度也有很大影响。由于具体环境不同，在含尘浓度的垂直分布中其值也可能不同，甚至可能有一层、二层甚至三层最大值，一般是离地5~15米处的含尘浓度受地面影响较小，较稳定。日本环境厅在有关规定中提出大气尘采样高度以5~10米为最好。1979年由中国医学科学院环境卫生监测站编订的《全球大气监测工作条例》（草案），也规定采择口应在3~4米高度以上。4.绿化的影响绿化对降低大气尘浓度有一定作用。根据研究，一般叶片宽大、平展、硬挺而风吹不易晃动、叶面粗糙多茸毛，总叶量又大的树木，有利于滞尘。下表是实际测定的空旷地带与绿化地带大气含尘浓度的比较。空旷地带与绿化地带大气含尘浓度比较表2—5与污染源的距离及方向绿化情况大气尘浓度(mg/m3)绿化减尘率（%）东南（测定时处于下风侧）360米空旷地1.553.3悬铃木（郁闭度0.9）林下0.7西南（测定时处于下风侧）360米空旷地2.437.1刺楸树丛背后1.4东（测定时处于下风侧）250米空旷地0.560悬铃木林带（高15米宽20米郁闭度＜0.9）背后0.2