《污染物与洁净室》PPT课件.ppt
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1、第2章 污染物与洁净室,本章学习要求,1、了解污染物的种类及传播途径;2、理解各种洁净室标准;3、掌握洁净室的分类。,2.1 污染物种类及污染源,2.1.1 污染物种类通常所指的空气污染物主要有以下三类 悬浮在空气中的固态、液态微粒 霉菌、致病菌等悬浮在空气中的微生物;各种对人体或生产过程有害的气体。以洁净室为对象的空气净化的目的,就是最大可能地除掉空气介质中的悬浮微粒,对于生物洁净室,还要控制有生命微粒微生物。,2.1.2 微粒的分类及粒径分布,1、微粒的分类(1)按微粒的形成方式分类(两种)1)分散性微粒:固体或液体在分裂、破碎、振荡、气流等作用下变成悬浮状态而形成。其中固态分散性微粒是形
2、状完全不规则的粒子,或是由集结不紧,凝结松散的粒子组合而形成的球形粒子。2)凝集性微粒:通过燃烧、升华或蒸气凝结以及气体反应而形成。其中固态凝结性微粒是由数目很多的、有着规则晶体形状或者球状的原生粒子结成的松散集合体所形成;液态凝结性微粒是由比液态分散性微粒小得多、分散性也小的粒子所组成。,(2)按微粒的来源分类(三种)1)无机性微粒(金属尘粒、矿物尘粒和建材尘粒等)2)有机性微粒(植物纤维,动物毛、发、角质、皮屑,化学染料和塑料)3)有生命微粒(单细胞藻类、菌类、原生动物、细菌和病毒等)。(3)按微粒的大小分类(三种)1)可见微粒 肉眼可见,微粒直径大于10m;2)显微微粒 在普通显微镜下可
3、见,微粒直径为0.2510m;3)超显微微粒 在超显微镜或电子显微镜下可见,微粒直径小于0.25m。,(4)微粒的通用分类(四种:灰尘、烟、雾、烟雾)1)灰尘(粉尘):包括所有固态分散性微粒,其在空气中的运动受重力、扩散等多种因素影响,空气洁净技术接触最多的一种微粒。2)烟:包括所有固态凝结性微粒以及液态粒子和固态粒子因凝结作用而产生的微粒,还有从液态粒子过渡到结晶态粒子而产生的微粒;其粒径远在0.5m以下(香烟,木材,煤的烟等),在空气中主要呈布朗运动,有相当强的扩散能力,在静止空气中很难沉降。,(4)微粒的通用分类3)雾:包括所有液态分散性微粒和液态凝集性微粒。ISO定义“系属于气体中液滴
4、的悬浮体的总称,在气象中指造成的能见度小于1km的水滴的悬浮体”。微粒大小因生成状态而异,粒径介于0.1100m之间,其运动性质主要受斯托克斯定律支配,如硫酸雾和油雾等。4)烟雾:包括所有液态和固态微粒,既含有分散性微粒,又含有凝集性微粒。ISO定义“通常系指燃烧产生的能见气溶胶,不包括水蒸气”。粒径从十几分之几微米到几十微米,如煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳和水蒸气所形成的结合体等。,2、微粒的粒径分布,(1)粒径用以表示微粒的大小,通常是指通过微粒内部的某一个长度因次。常用的粒径:定方向切线径、投影最大线距、当量直径、沉降直径和平均粒径等。,是反映全部微粒某种特征的粒径的平均数值。,平均粒径有
5、:算术平均直径:;长度直径:比面积直径:;比重量直径:,微 粒 的 平 均 直 径,微 粒 的 平 均 直 径,2、微粒的粒径分布,(2)分布描述粒子集合体的粒径分布状况常用相对频率相对频率定义:各粒子的数量百分数定义式:,图2-1粒子质量累计频率,粒数中值直径D50,表2-1 某标准大气尘中悬浮粒子的粒径分布,注:该项体积(质量)相对频率是指相对于大气尘粒子的频率;该项体积(质量)相对频率是指相对于该区间粒子的频率。,2.1.3 空气微生物,1、空气微生物的种类:细菌、病毒、真菌、花粉、藻类和噬菌体等都是重要的空气污染源。2、空气微生物的来源 空气微生物都是由自然因素和人为因素污染的结果(空
6、气中无固有的微生物群系因为一般情况下空气中缺少微生物直接可利用的养料,所以空气微生物不能在空气中生长繁殖;空气微生物群是由暂时悬浮于空气中的尘埃携带着的微生物构成)。一般情况下,空气微生物来源于土壤、灰尘、江河湖泊、动物、植物及人类本身。,空气微生物的具体来源:五个:植物、动物、生产活动、自然界和人体(1)来源于植物 空气中的花粉、孢子和某些细菌、真菌来源于植物。植物向空气中释放大量细菌,植物表层的病毒由风力或其他外力进入空气。(2)来源于动物 动物极易污染环境,造成许多传染病流行,其中许多通过呼吸道传播给人。动物带菌和排菌比人类更严重。(3)来源于生产活动微生物气溶胶的来源。农业、林业、畜牧
7、业生产及发酵、制药、食品、制革和毛纺生产等工业生产均可造成空气微生物污染。(4)来源于自然界固体的土壤,液体的江河湖泊等中存在的大量微生物,在人力、风力、水力等外力作用下,可形成大量微生物气溶胶。,(5)来源于人体人类是许多场合特别是公共场所空气微生物的重要来源;1)正常人在静止条件下每分钟可向空气排放500个1500个微生物;人在活动时每分钟向空气中排放数千至数万微生物;2)人体外层皮肤每平方毫米可有1106个微生物;3)每毫升唾液中含有1109个微生物;4)每毫升鼻涕中含有1106个微生物;5)打喷嚏产生的气溶胶中(如果没有手绢一类的遮拦),含有1106个微生物;6)人体分泌物中每克可含有
8、1102个微生物。这大约是分泌物干重的50%。,说明:(1)大气微生物的污染是生命微粒的污染,与洁净室空气净化有关的主要是细菌和藻类;(2)室外大气菌的浓度在不同的地区和不同的时间变化很大。一般情况下,大气菌浓度为10005000pc/m3,一般可取20003000pc/m3。(3)从微生物角度上看,不论是细菌还是病毒,只有附在载体上方可能生存,载体的大小称为微生物的等价直径,在非洁净的普通房间,微生物等价直径在68m,一般情况下的室外为812m,在洁净室为15m。,2.1.4 污染源,1、室外污染源两个:大气尘和大气中的微生物(1)大气尘(又称“飘尘”:与沉降尘相对)是大气中的悬浮微粒,包括
9、:固体尘、液态微粒,粒径小于10m,是空气洁净的直接处理对象。1)发生源:两类自然发生源;人为发生源。自然发生源:包括:因海水泡沫作用而带入空气中的海盐微粒(可深入内陆数百公里,90%降于海上);风吹起的土壤微粒;森林火灾时放出的大量微粒;植物花粉等,室外污染源,室内污染源,2)大气尘的一般组成,人为发生源:主要是工业技术发展造成的大气污染,包括:燃煤产生粉尘造成的煤烟型大气污染,燃油产生SO2等酸雾及光化学烟雾等污染。,3)大气尘浓度:特点:不同地区差异大;同一地区不同的时间差别大(冬季大于其他季节;雨季浓度低于其他季节)类别划分:通常用“工业城市”、“城市郊区”、和“分工业区或农村”三种典
10、型地区来划分,相应的称为“城市型”大气尘浓度、“城郊型”大气浓度和“农村型”大气尘浓度,表2-2 典型地区大气尘浓度,表2-3 统计的大气尘粒径(0.3um以上)分布,表2-5 大气日平均颗粒物与空气质量级别(GB3095-1996),表2-4 统计的大气尘粒径(0.5um以上)分布,2.1.4 污染源,(2)大气中的微生物1)按照微生物生长地方或使用目的分类:基本的、有用的、无害的、有害的、危险的基本微生物:分解自然界中有机物质;在工业上用于污染物分解,如废水净化等;有用微生物:用于商品生产,如生产啤酒、葡萄酒及其他酒精饮料、奶制品、抗生素等;无害微生物:指人体中包括肠道中的微生物,用于维持
11、人体内部健康;有害微生物:对各种产品(如食品、饮料、化妆品,药品等)危害大;危险微生物:如致病微生物等,2)按更为科学的方法分类:五种细菌:包括由几千种单细胞生物组成的一类微生物种群;存在于空气中,人体上;最常见、对工艺生产影响最大。藻类:需进行光合作用,一般不会污染洁净室,但会影响水的再循环系统。真菌类:有两种形式真菌和酵母菌;对养分需求简单,能在无水条件下生长;在污染控制和洁净室领域,是第二大微生物污染源,且会对洁净环境造成严重威胁。,2)按更为科学的方法分类:五种原生物:存在于自然水环境(池塘、湖泊和河流),属单细胞有机生物,但构造相对复杂;在污染控制和洁净室领域无足轻重。病毒:不属于活
12、的有机生物;构造简单,比微生物小得多;在寄主细胞内进行自身核酸(DNA或RNA)的复制、合成、最后新形成的病毒释放到环境中。,2、室内污染源(1)来源(四个)1)大气中含尘、含菌、洁净空调系统中新风带入的尘粒和微生物;2)设备及产品生产过程的产尘在各种尘源中所占比例呈上升趋势,日益引起人们关注。室内产生的污染空气的主要物质见表2-6。3)作业人员发尘与作业人员动作、洁净工作服(包括鞋)的材料及形式和房间内的人员数有关。洁净室及辅助房间内不准吸烟。作业人员产尘见表2-78;吸烟时的产尘量见表2-9;化妆品产尘见表2-10。4)建筑围护结构(墙、顶棚,地面)、设施(裸露管线等)的产尘洁净室建筑表面
13、发尘量见表2-11。,表2-6 室内空气的主要污染物质,表2-7 作业人员发尘量(一)粒/(人min),0.5m,表2-8 作业人员发尘量(二)pc/(人min)0.5m,表2-9 吸烟时的产尘量,表2-10 使用化妆品的发尘量,表2-11洁净室建筑表面发尘量 pc/(min地面),0.5m,表2-12 着手术服时的人体散发细菌量,实验条件:在专门设计的实验箱体内,踏步频率为90次/min,起立坐下为20次/min,抬臂为30次/min。被测人员身着半新手术内衣、长裤、外套手术大褂;头戴棉布帽,手带手术手套,脚穿尼龙丝袜和拖鞋;衣裤等均已高温灭菌,表2-13 人体的细菌散发量,表2-14 人体
14、各部位的带菌数,2.2 污染物传播途径,危害生产工艺的主要污染源有:人员;送风;机器及其他生产设备;原材料与经过加工的原材料;包装材料;生产工艺用各种介质及洁净用化学品;服装与其他设备中的纺织物;办公设备与办公材料;参观人员;维修人员,特别是那些来自洁净区外部的人员。与产品接触的污染物来源:两种生产工艺之内产生;从外部环境传入生产环境之中。,2.3 污染物浓度表示方法,2.3.1 大气含尘浓度 1、表示方法:三种:计数浓度、沉降浓度和质量浓度。1)计数浓度:单位体积空气中含有的微粒个数;单位:pc/L或pc/m3;常用于空气洁净技术中,并作为空气洁净度等级的划分依据;2)沉降浓度:单位时间,单
15、位面积,自然沉降下来的微粒个数或质量,单位:pc/(cm2h)L或t/(km2月)3)质量浓度:单位体积空气中含有的微粒质量;单位:mg/L或mg/m3;一般用于环境卫生、工业卫生和空调技术中,主要考虑对人的健康特别是呼吸道系统的影响;,对大气中悬浮微粒的质量浓度规定:世界卫生组织(WHO):大气中的悬浮颗粒(粒径10m)年平均值不超过0.060.09mg/m3,日平均不超过0.150.23mg/m3;日本:1h的日平均值小于0.1mg/m3,1h的最大值在0.2mg/m3以下;美国:标准分两级第一环境标准:以保护人的健康为目标,0.26mg/m3第二环境标准:以保护动植物和其他生活环境为目标
16、,0.15mg/m3。,中国环境空气质量标准(GB3095-1996):浮游微粒的24h平均值小于0.12mg/m3,一天的最高值为0.5mg/m3。我国环境空气质量标准划分为三级: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。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。,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。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。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
17、外)正常生长的空气质量要求。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。,表2-15 我国部分城市的含尘质量浓度,表2-17 大气中含尘浓度,表2-16 天津大气尘含尘质量浓度,2、空气中的粒子分布(图2-2),图2-2 空气中的粒子分布金字塔,3、说明每个城市不同区域和不同季节的大气含尘浓度都是不同的,详见表2-18,表2-19和表2-20。,表2-18 大气含尘浓度平均值(大于或等于0.5um,pc/L),表2-19 我国一些地区大气的含尘浓度,表2-20 天津市某地段不同季节室外的含尘浓度,表2-20 天津市某地段不同季节室外的含尘浓度,表2-20 天津
18、市某地段不同季节室外的含尘浓度,4、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。大气含尘浓度与风速的变化关系,(2)湿度的影响粒径从0.1m直至0.001m之间的微粒被专门叫做凝结核。凝结核包括:溶解性凝结核:吸水性很强且能溶于水。如氯化钠、硫酸盐等;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。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则主要取决于相对湿度。非溶解性凝结核主要取决于相对湿度。,(3).高度的影响一
19、般是离地515米处的含尘浓度受地面影响较小,较稳定。日本环境厅规定:大气尘采样高度以510米为最好。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,也规定采择口应在34米高度以上。(4)绿化的影响 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。,4、影响大气尘浓度和分布的因素,空旷地带与绿化地带大气含尘浓度比较,2.3.2 大气含菌浓度,1、概念浮游菌:直接捕集空气中的悬浮细菌,经过培 养后计数。沉降菌:用平板培养皿在被测环境中暴露一定时间后,经过培养后计数(单位时间单位面积上落下的细菌个数)。2、大气含菌浓度的分布情况:大气含菌浓度和
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