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1、空 气 颗 粒 污 染 物 控 制 （除尘技术-空气污染）,1 空气污染1.1 空气污染的特点 气体无自我约束边界，如果没有固体或液体约束会无限扩散；物质密集度低；不能形成重力流。 污染物与运载气体（空气）形成均相或准均相系。 人生活于空气环境中，时刻不能脱离。 输送和处理带来困难，也难以实施局部或个体防护。 1.2 空气污染物的种类 按污染物相态分：颗粒态污染物和气态污染物； 按污染物生成分：一次污染物和二次污染物。,1.3 颗粒物污染物的影响 对环境的影响：改变地表能量得失，引起其环境问题，影响能见度和景观等。 对健康的影响：影响呼吸道、心血管、神经系统等。 降低能见度，影响景观。 1.4
2、 颗粒污染物引起的环境问题 沙尘暴：天气预报中增加了“沙尘天气”，气象学上增加了“灰霾”项目等。 区域性烟雾：如亚洲烟雾。 跨界传输：估计德国的PM2.5只有41来自本国，24来自法国；而丹麦的21、捷克的20来自德国。,1.5 空气污染（颗粒物）控制 1.5.1 颗粒污染物的产生和排放一次颗粒物可由机械、物理（包括热力）和化学作用（如燃料燃烧、金属冶炼）产生，并以空气流动而散发和传输。二次颗粒物是空气中的气态物质经物理、化学 作用生成。凝集和反应生成的颗粒物通常粒径较小。颗粒污染物分有组织排放和无组织排放两类。颗粒污染物的产生和散发量较难确定，尤其是无组织排放量。除参考已有资料外，可通过现场
3、监测、物料衡算等方法确定。美国EPA制定的AP-42计算方法可供参考。美国EPA正进行调研，拟制订新的污染物排放因子和排放标准。,下列图表是部分阶段性资料（高炉部分）。,20世纪80年代美国报道烧结矿卸料处空气含尘量为9.2g/m3N13g/m3N，粒度分布：da10m占10%。 da 10m15m占40， da100m占50。吨钢产尘量：烧结卸料点为3.5kg（除尘后0.05kg或0.02kg）烧结风箱为2.3kg（除尘后0.15kg或0.04kg）。烧结厂房吨钢无组织发尘量为0.35kg （除尘后降至0.0035kg 或 0.02kg）。焦化生产过程无控制情况下，吨焦炭颗粒物散发量见下表：
4、,焦化生产T.S.P散发量,同期苏联报道转炉烟气平均含尘量为150g/m3350g/m3吹氧高峰时可达1500g/m3。大部分（约75）烟尘粒径3m，当吹氧强度达6m3/(t钢min)时，粗颗粒可占4050.转炉车间无组织产尘量：浇注跨、修理及烘烤跨平均为200g/t钢。 1.5.2 钢铁生产颗粒物排放特点 排放量大； 颗粒粒径小； 烟气温度高； 可能同时伴有多种气态污染物； 生产环节多，有大量散状物料，无组织排放源多、排放量大。,钢铁厂排放细颗粒所占比例很大。高炉车间现场监测结果见下图。,13烧结机机尾环境空气颗粒物粒径分布,13烧结机机尾环境空气颗粒物粒径分布,出铁厂袋式除尘器出口颗粒物粒
5、径分布,1,连续出铁期间出铁厂车间内环境空气颗粒物粒径分布,大量出铁期间出铁厂车间内环境空气颗粒物粒径分布,1.6 对颗粒污染物的认识颗粒物是被最先认知的空气污染物。随着对颗粒物环境和健康影响的深入，以及监测技术的提高，细微颗粒物越来越受到重视；同时环境要求也不断提高。这就给颗粒物控制带来压力和动力。这一趋势国际上从20世纪60年代后期、70年代初开始。我国从20世纪90年代逐步进入实际治理阶段。美国环保局于1997年首次发布环境空气PM2.5的浓度限值。 鉴于在标准中PM10PM2.5有所重叠，一些人提出将PM10改为PM Coarse(空气动力学直径大于2.5m的颗粒物)。,1.6.1 研
6、究历程1968年美国环保局开始提出颗粒物（微粒）控制规划。1964年欧洲空气污染特别工作组成立，参加国有英、美、法、德等9国，当时确定的9项工作内容：颗粒物定义、对健康的影响、测定技术、散发源、散发与变化、控制技术、法令、经济和研究。1977年召开了第1次讨论会，会上又有苏、南、意等11国参加。1974年美、苏召开了“颗粒物控制技术讨论会”，1977年又召开了第2次讨论会。20世纪90年代加强了颗粒物的流行病学研究。美国建立了国家研究委员会（NRC），1998年2004年NRC多边委员会的专家已进行了13次工作会议，建立了4个工作组。NRC涵盖了大范围的PM研究领域、科研管理和大气污染控制方面
7、的专业人员。NRC分别于1990年、2000年、2002年、2004年公布了研究报告，提出了10个前瞻性研究课题的建议。管理和治理留给了政府和企业界。,1.6.2 环境影响 影响地表能量的得失减少太阳到达地表的能量，对温室效应起负用；近年来Jacoson研究认为，气溶胶的存在改变了大气的辐射性质，其中的元素碳（EC）的温室效应比预计的更强，抵消了其他气溶胶组分对温室效应的负作用。碳黑本身的温室效应已超过甲烷，可能是仅次于二氧化碳的温室效应第2大污染物。 对人体健康的影响流行病学最新研究表明，PM可能是最具健康威胁的污染物。标准未限制的超细颗粒可能是最危险的。PM对肺的影响有细小支气管炎症，哮喘
8、加重和慢性支气管炎、呼吸道阻塞和气体交换下降；还会干扰肺组织对细菌的清除和去活化。最近更加认识到PM是一项心血管的危险因子，与心脏病发作、中风和猝死有关。估计全世界因颗粒物污染造成的死亡达50万人以上。,PM对肺的影响引起炎症和细胞活素、趋化因子释放，白血球增高，生成自由基；由内毒素引发的细胞和组织反应，激发刺激物和重要细胞酶的共价改性。PM暴露通过反应性氧和氧化压力与发炎相关。有机化合物 （如多环芳烃、醌）及过渡金属（如铜、钒、铬、镍、钴和铁）等都起作用。细微颗粒物（PM2.5）可沉积在肺泡中，停留数周至数年。其表面吸附大量硫酸盐、硝酸盐、元素碳、重金属、难降解有机物和微生物等，对呼吸系统、
9、循环系统、神经系统等都有危害，还有“三致”（致癌、致畸、致突变）作用。美国南加州大学Keck医学院 Knzli研究小组报道，细微颗粒物不仅会引起肺部损伤，还会影响动脉内壁，导致多种心血管疾病发生。,细颗粒物颗粒污染物是人们认识最早的空气污染物，因为大颗粒能被肉眼觉察；对颗粒污染物的认识不断深化，近年来细小颗粒物成为关注热点和研究前沿。颗粒污染物与燃料（特别是化石燃料）燃烧有关，机动车是主要细颗粒排放移动源，冶金企业是细颗粒固定源排放大户。燃烧产生的颗粒常有一个碳核，外层是碳氢化合物、金属、硝酸盐、硫酸盐等，还附着微生物。颗粒物是以其形态区分的污染物。颗粒物的行为和效应与其大小密切相关（见下表）
10、。,颗粒物在环境空气中滞留时间,粒径10m以下为可吸入颗粒物；5m以下，尤其是1m以下，可进入呼吸道深部；超细颗粒可以透过血管壁，进入血液；纳米颗粒可穿透血脑屏障，甚至可以通过神经传导。,颗粒物的环境效应和对人体健康的影响，除颗粒大小外，还与颗粒比表面积、表面特征和化学成分等有关。,颗粒物分类,1.6.3 超细颗粒物(UFPs)对健康的影响 是当前关注和研究的重点。 在自然环境中已存在几千年，人类近几个世纪的活动（主要是燃料燃烧）导致大量增加，工业迅猛发展使纳米颗粒物有泛滥的可能。人体古老的防御体系会陷入新的危险中吗？ 瑞士、德国、加拿大组成的研究组发现，动物可能大部分对UFPs在体细胞间的快
11、速传播毫无防范能力。还发现UFPs通常最终停留在细胞内某一位置，导致许多细胞功能损害（后图）。有证据表明，颗粒可能在整个身体内扩散。漂浮在细胞质中的颗粒物可进入许多细胞器，如细胞核、线粒体，增加潜在毒性。实验还发现，人体红细胞中只存在最小的和中等大小的颗粒物，没有大颗粒物。,1.7 相关标准及规范,*, 2000年1月6日修改，取消 NOx，改变 NO2 和 O3 的浓度限值。* 室内空气质量标准规定了13种（类）化学性污染物 、1种放射性污染物（氡222）和生物性污染物（菌落总数）允许值。,美国空气环境颗粒物浓度标准情况,PM10的标准发布前后存在许多争论，主要是工业界与环保部门之间的分歧。
12、已成立PM10 的国家研究委员会（NRC）开展相关研究。 目前美国EPA正处于是否提高标准要求的决策考量中 将 PM10 的浓度限值由15g /m3 提高到12 g/m314g/m3(年平均值），由65g/m3 提高到25g/m3 (日平均值）。 2005年1月1日生效的欧盟标准，24小时PM10最大浓度限值为50g/m3，1 年内不得超过35天；年均限值为40g/m3（指令1999/30IEC）。目前欧洲许多城市超标。,1.8 气体中颗粒物浓度的测定 1.8.1 浓度表示方法 质量浓度：以单位（通常用单位体积）气体中的颗粒物质量表示，mg/m3或g/m3 数浓度：以单位体积气体中的颗粒物质个数表示，主要用于很低（低到难以用质量数值表示，如超净空气）的浓度，m3 1.8.2 浓度测定方法 浓度测定方法见下表。 颗粒物的采样和测定有等动力（等速采样）要求尤其对于较大颗粒、较高运动速度（如管道内的采样和测定）。,颗粒物浓度测定方法,
