室内空气有害物及其防治的综合措施.ppt

1,通风工程,同济大学 机械工程学院暖通空调及燃气研究所2013年,第一章,室内空气有害物及其防治的综合措施,2,本章内容,粉尘、有害气体的来源及其危害有害物的传播机理人体舒适与热环境有害物浓度、卫生标准、排放标准,第一节粉尘和有害气体的来源及其危害,4,（一）粉尘,粉尘的来源（1）工农业固态物料的粉碎和研磨（矿石、金属加工）粉状物料的混合、运输（水泥、面粉）物质燃烧（燃煤、燃油、秸秆）物质被加热而产生的蒸气的氧化和冷凝（发烟剂：六氯乙烷-氧化锌、粗蒽-氯化铵、黄磷、红磷）（2）民用汽车尾气排放冬季取暖道路扬尘,5,（一）粉尘,气溶胶：悬浮于气态介质中的固态或液态颗粒与气体构成的多相体系。形成的原因：机械分散、物理化学凝聚种类：尘（dust）:固态分散性颗粒（其中0.110m为飘尘；10100m为降尘）烟（smoke）:固态凝聚性颗粒（0.011m）雾（mist）：液态分散性、凝聚性颗粒（0.110m）烟雾（smog）:（1）烟与自然雾的混合物（2）NxOy及CmHn等经紫外线照射而产生的光化学烟雾,6,（一）粉尘,2.粉尘的危害对人们健康的影响A呼吸系统：由大量小于2m的尘粒所致。（SiO2导致的“矽肺”，使肺组织硬化而丧失呼吸功能）B毒性反应：由粉尘的化学性质决定，与人体内的器官发生反应，导致各种疾病，甚至死亡（铬、锰、镉、镍、铅）对大气环境的影响A污染大气环境（排出的大量粉尘、焦油或胶粘性粉尘）B降低大气能见度，使空气浑浊（大量微细粉尘所致）,7,（一）粉尘,不同粒径的颗粒物对人体的影响直径小于100m的微粒称作总悬浮颗粒物（Total Suspend Particle,简称TSP）直径小于10m(PM10)的微粒称为可吸入颗粒物，可吸入并沉积在呼吸道中，造成矽肺和肺癌直径小于2.5m(PM2.5)的微粒称为细微粒，会进入肺泡,d7.0m,d=4.77m,d=0.651.1m,d=3.34.7m,d=1.13.3m,颗粒物Particulate matter,PM2.5主要来自燃烧产物，道路扬尘粒径在2.5-10m之间,8,（二）有害气体,1.来源人体散发室内家具、建材散发工业生产：化工、造纸、纺织、金属冶炼、电镀、酸洗、喷漆等工业过程，都会产生大量的有害气体。（苯、SO2、SO3、Hg、CO、NOx）2.危害刺激呼吸系统、中毒、窒息、腐蚀设备等。,9,CO2 常用指标,室内来源 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4，与人体代谢率有关。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。有机物燃烧过程：炊事、抽烟 在室外空气中的浓度 CO2为 300400 ppm，O2为 209460 ppm 目前居住建筑的控制标准 高级客房：700 ppm 普通居住空间：1000 ppm 过渡空间：2000 ppm,10,CO2 常用指标,作用 一般浓度下，无毒，无臭。超过700 ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染；超过 1000 ppm，较多人感到不舒服；超过 10,000 ppm，呼吸深度显著增加；超过 40,000 ppm（4），出现呼吸困难，头痛、头晕，意识水平降低；超过100,000 ppm（10），窒息死亡。为什么测CO2作指标？易测 反映了其它人体代谢污染物产生的水平 不能反映其它过程产生污染物的水平,11,CO 常用指标,CO无色无味，对人体有强烈的毒害作用。一氧化碳对人的毒理作用，主要是与红细胞中血红蛋白的结合，形成碳氧血红蛋白，造成组织细胞缺氧症状，最后人体因严重缺氧窒息造成死亡。来源-燃料在设备中不完全燃烧、汽车尾气隧道通风、车库通风的主要控制参数 设计手册中的要求适航条例AC25-7A：1/20000(50ppm,62.5mg/m3)工业场所有害因素职业接触限值GBZ 2：30mg/m3室内空气质量标准GB18883-2002：10mg/m3,12,氨,特性：无色，有强烈刺激性气味。室内空气质量标准GB18883-2002：0.2mg/m3 来源：冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期较长，危害大。装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。冷库制冷剂泄漏 危害 浓度超过0.51.0mg/m3时，对人的口、鼻粘膜及上呼吸道有很强的刺激作用，造成流泪、咳嗽、呼吸困难严重可发生呼吸窘迫综合症；通过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停止；通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。,13,VOC(Volatile Organic Compounds),常见种类 数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响。根据沸点不同可分50-100 VVOC(Very VOC)100-260 VOC260-400 SVOC(Semi-VOC)400以上 POM(Particulate organic matter),14,VOC(Volatile Organic Compounds),特点 单独浓度不高，但多种微量VOC的共同作用不可忽视。长期低剂量释放，对人体危害大。引起头痛、恶心等症状。来源：各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂 室内建材 家具,15,VOC(Volatile Organic Compounds),TVOC浓度与人体反应的关系,室内空气质量标准 GB/T 18883-2002 标准限值0.6mg/m3,16,甲醛(HCOH),特点 无色，有强烈刺激性气味。水溶液为福尔马林 大气中平均浓度3，低于0.03mg/m3，新装修宾馆可达 0.85mg/m3，控制标准为0.12mg/m3 来源 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板*装修材料：胶粘剂、涂料*日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气主要来源是胶粘剂中的脲醛树脂,17,臭氧,臭氧(O3)：一种刺激性气体，主要来自室外的光化学烟雾。室内的电视机、复印机、激光印刷机、负离子发生器等在使用过程中也都能产生臭氧。性质：可氧化空化合物而还原，可杀菌；可被橡胶、塑料等吸附。臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮喘等。标准0.16mg/m3,18,其他工业有害气体,汞蒸气铅蒸汽/氧化铅苯/甲苯/二甲苯SOxNOx,19,1 来源太阳辐射、墙体传热、室内灯光设备散热、人员散热散湿、其他散湿源在生产过程中散发的热，包括对流热和辐射热，直接影响工作区的空气温度，并对人体产生热辐射作用。2 危害如不能及时将余热、余湿排出室外，将造成室内温度、湿度过高，引起人员不适和中暑。,（三）余热、余湿,20,（四）有害物对人体的危害程度影响因素,毒性的大小多种有害物间存在：单独作用、相加作用、相乘作用在空气中的浓度大小有害物与人体接触的时间温度、湿度和人体状态k（毒性作用）=c(有害物浓度)*t（作用时间）k（毒性作用）=(c(有害物浓度)-a(最低浓度)*t（作用时间）,第4页(1-1),(1-2),21,第二节有害物的传播机理,22,有害物的传播机理,一次尘化作用二次尘化作用通风工程控制有害物的原则,23,（一）一次尘化作用,定义：使粉尘从静止状态变成悬浮于周围空气中的作用，称为一次尘化作用。造成一次尘化作用的气流称为一次气流。一次气流的种类剪切、压缩（振动筛）诱导空气（切削、冲击）综合作用（粉料从高处落下）热气流上升,24,一次尘化作用的结果尘粒受到重力、惯性力、分子扩散力、气流带动尘粒运动的力A粉尘在空气中的自由沉降dc=10 m,c=2700 kg/m3,vs=0.008 m/sB空气分子布朗运动作用最大运动速度1.2x10-6 m/s。C以一定的初速水平投入空气中V0=10 m/s，0.01s后，V=5x10-5 m/s，最大运动距离0.008m。结论：一次尘化产生的粉尘没有独立运动能力，不能造成大范围的污染,（一）一次尘化作用,控制一次尘化作用主要从工艺过程控制或改进工艺来解决,25,（二）二次尘化作用,二次气流带动污染气流进一步扩散，称为二次尘化作用二次气流种类热气流通风气流,26,（三）通风工程控制有害物的原则,以有组织的二次气流（通风气流）来控制污染气体将一次尘化气流与二次气流隔开,27,第三节人体舒适与热环境,28,（一）人体与环境的热平衡,S=M-W-E-R-C式中：S-人体蓄热的变化量 反映平均体温的变化M-代谢产热量W-人体对外作功E-蒸发换热量R-辐射换热量C-对流换热量说明：S=0，人体处在动态的平衡，维持正常体温3637S0，产热量散热量，热感，（中暑）S0，产热量散热量，冷感，（冻僵）,29,（二）人体与环境换热的主要影响因素,环境空气温度周围物体表面的平均温度、短波辐射空气相对湿度空气流速衣着的热阻人体代谢产热量,30,（三）通风场所的夏季空气温度,夏季通风室外计算温度查供暖通风设计手册中气象参数，上海为32,31,第四节有害物浓度、卫生标准、排放标准,32,（一）污染物浓度,污染物浓度：单位体积空气中的有害物含量有害气体浓度质量浓度Y mg/m3 体积浓度C ml/m3 ppm Y=MC/22.4 M:摩尔质量 g/mol粉尘浓度质量浓度y mg/m3（通风）颗粒浓度颗/m3，颗/升（净化、空调）,33,例题 2006,将质量浓度为0.02mg/m3的汞蒸气，分子量200，换算为体积浓度ml/m3（ppm）,34,（二）环境空气质量标准,环境空气质量标准 GB3095-2012,35,（二）环境空气质量标准,36,（三）卫生标准,最高容许浓度 Maximum allowable concentration,MAC一个工作日内，任何时间均不应超过的有毒化学物质的浓度，针对急性作用大、刺激作用强和(或)危害性较大的有毒物质而制定的最高容接触限值时间加权平均容许浓度 Permissible concentration-time weighted average,PC-TWA（最常用）以时间为权数规定的8h工作日的平均容许接触水平短时间接触容许浓度 Permissible concentration-short term exposure limit,PC-STEL一个工作日内，任何一次接触不得超过的15min时间加权平均的容许接触水平，在防止劳动者接触过高的波动浓度，避免引起刺激、急性作用或有害健康影响,37,（三）卫生标准,GBZ 2-2002 工作场所有害因素职业接触限值,38,多种有害物同时发生,无资料证明相互之间存在联合作用，各自评价证实多种有害物共同作用于同一器官、系统或具有相同的毒性作用(如刺激作用等)或已知这些物质可产生相加作用时：R=C1/C1+C2/C2+C3/C3+Cn/Cn式中R 当量极限值（要求R1）C1、C2、C3 Cn 几种有害物的实际浓度C1、C2、C3 Cn 几种有害物的允许浓度,39,例题 2007,某车间有毒物质实测时间加权浓度为：苯（皮）3mg/3，二甲苯胺（皮）2mg/m3，甲醇（皮）15mg/m3，甲苯（皮）20mg/m3，问此车间有害物容许浓度是否符合卫生要求,40,发生量不稳定,使用时间加权平均容许浓度 PC-TWA PC-TWA=（C1t1+C2t2+C3t3+Cntn）/8式中PC-TWA要求满足卫生标准t1、t2、t3 tn 在相应浓度下的暴露时间C1、C2、C3 Cn 几种有害物的实际浓度工作时间不足8小时，按8小时计,41,例题 2008,某生产车间，工作场所有毒物质为丙醇，劳动者的接触状态见下，试问，该状态下的8h时间加权平均浓度值，以及是否超标T1=2h，C1=220mg/m3，T2=2，C2=200T3=2h，C3=180，T4=2，C4=120,42,GB/T 18883-2002 室内空气质量标准,43,（二）卫生标准,GB 50325-2010 民用建筑工程室内环境污染控制规范,注：1I类民用建筑包括住宅、医院、老年建筑、幼儿园和学校教室等；II类民用建筑包括办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、公共交通等候室、餐厅和理发店等,44,室内空气品质标准,公共场所卫生标准，GB 96639673-1996室内空气质量标准，GB/T 18883-2002 民用建筑工程室内环境污染控制规范 GB 50325-2010 工业企业设计卫生标准GBZ 1-2010 工作场所有害因素职业接触限值GBZ 2-2002 室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量GB 18580-2001职业卫生标准制定指南 第1部分 工作场所化学物质职业接触限值GBZT 210.1-2008 职业卫生标准制定指南 第2部分 工作场所粉尘职业接触限值GBZT 210.2-2008 职业卫生标准制定指南 第3部分 工作场所物理因素职业接触限值GBZT 210.3-2008 职业卫生标准制定指南 第4部分 工作场所空气中化学物质的测定方法GBZT 210.4-2008,45,（三）排放标准,排放标准的表达形式国内的排放标准,46,1、排放标准的表达形式,按照最高允许排放浓度（mg/m3）大多数国家采用按照最高允许排放速率（kg/h）对于大型设备不利单独采用此标准的国家不多按照单位产品的排放量（kg/t、kg/kCal、ng/J）规定严格、考虑周全、比较合理采用的国家较多不能够直接测量得到,47,2、国内部分与大气质量有关的排放标准,大气污染物综合排放标准（GB 162971996）工业炉窑烟尘排放标准（GB 907888）燃煤电厂大气污染物排放标准（GB 1322391）锅炉大气污染物排放标准（GB 1327191）钢铁工业污染物排放标准（GB 491185）轻金属工业污染物排放标准（GB 491285）重金属工业污染物排放标准（GB 491385）水泥工业污染物排放标准（GB 491585）沥青工业污染物排放标准（GB 491685）船舶工业污染物排放标准（GB 428684）工业“三废”排放试行标准（GBJ 473）,48,大气污染物综合排放标准GB16297-1996,设置下列三项指标：通过排气筒排放的污染物最高允许排放浓度。通过排气筒排放的污染物，按排气筒高度规定的最高允许排放速率。任何一个排气筒必须同时遵守上述两项指标，超过其中任何一项均为超标排放。以无组织方式排放的污染物，规定无组织排放的监控点及相应的监控浓度限值。,49,大气污染物综合排放标准GB16297-1996,本标准规定的最高允许排放速率，现有污染源分为一、二、三级，新污染源分为二、三级。按污染源所在的环境空气质量功能区类别，执行相应级别的排放速率标准，即：位于一类区的污染源执行一级标准（一类区禁止新、扩建污染源，一类区现有污染源改建时执行现有污染源的一级标准）；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。一类区：自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区三类区：特定工业区,新污染源和现有污染源查的表不同！,50,大气污染物综合排放标准GB16297-1996,排气筒高度除须遵守表列排放速率标准值外，还应高出周围200m半径范围的建筑5m以上，不能达到该要求的排气筒，应按其高度对应的表列排放速率标准值严格50%执行。新污染源的排气筒一般不应低于15m。若某新污染源的排气筒必须低于15m时，其排放速率标准值按7.3的外推计算结果再严格50%执行。,51,例题 2012,在一般工业区内（非特定工业区）新建某除尘系统，排气筒的高度为20m，距其190m处有一高度为18m的建筑物，排放污染物为石英粉尘，排放浓度为y=50mg/m3，标准工况下，排气量V=60000m3/h，试问，排气筒的排放速率值以及排放是否达标?,排放速率Q=y*V kg/h,52,例题 2011,某工厂新建理化楼的化验室排放有害气体甲苯，排气筒的高度为12m，试问符合国家二级排放标准的最高允许排放速率？,某排气筒高度低于本标准表列排气筒高度的最低值，用外推法计算其最高允许排放速率,Q某排气筒的最高允许排放速率；Qc表列排气筒最低高度对应的最高允许排放速率；h某排气筒的高度；hc表列排气筒的最低高度,53,本章小结,通风工程控制的四类有害物尘、气、热、湿有害物的传播机理浓度表达方式卫生标准、排放标准作业：课后 2、4、6,