粉塵(dust)是指懸浮在空氣中的固體微粒。習(xí)慣上對(duì)粉塵有許多名稱,如灰塵、塵埃、煙塵、礦塵、砂塵、粉末等,這些名詞沒有明顯的界限。標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定,粒徑小于75μm的固體懸浮物定義為粉塵。在大氣中粉塵的存在是保持地球溫度的主要原因之一,大氣中過多或過少的粉塵將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。但在生活和工作中,生產(chǎn)性粉塵是人類健康的天敵,是誘發(fā)多種疾病的主要原因。
粉塵存在
粉塵幾乎到處可見。土壤和巖石風(fēng)化后分裂成許多細(xì)小的顆粒,它們伴隨著花粉,孢子以及其他有機(jī)顆粒在空中隨風(fēng)飄蕩。除此之外,許多粉塵乃是工業(yè)和交通運(yùn)輸發(fā)展的副產(chǎn)品;煙囪和內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣中也含有大量的粉塵,面粉,采石場(chǎng)等的作業(yè)引起的,火山爆發(fā)的火山灰。
粉塵分類
粉塵可以根據(jù)許多特征進(jìn)行分類,在大氣污染控制中,根據(jù)大氣中粉塵微粒的大小可分為:
1、飄塵,系指大氣中粒徑小于10μm的固體微粒,它能較長(zhǎng)期地在大氣 中漂浮,有時(shí)也稱為浮游粉塵。也被稱為可吸入顆粒物,英文縮寫為PM10。
2、降塵,系指大氣中粒徑大于10μm的固體微粒,在重力作用下,它可在較短的時(shí)間內(nèi)沉降到地面。
3、總懸浮微粒,系指大氣中粒徑小于100μm的所有固體微粒。也被稱為總懸浮顆粒物,英文縮寫為TSP。
專業(yè)術(shù)語(yǔ)1、粉體:固體物質(zhì)的細(xì)小顆粒,稱為粒子,而固體粒子的堆集狀態(tài),稱為粉體。
2、粉塵:因機(jī)械過程(破碎、篩分、運(yùn)輸?shù)?而產(chǎn)生的微細(xì)粒子,能在氣體中分散(懸浮)一定時(shí)間的固體粒子,稱為粉塵。粉塵的粒徑范圍很廣,由細(xì)至1/10μm到數(shù)百微米。
3、煙塵:因物理化學(xué)過程而產(chǎn)生的微細(xì)固體粒子,稱為煙塵。例如冶煉、燃燒、金屬焊接等過程中,由于升華及冷凝而形成、煙塵的特點(diǎn)是粒度大都比較細(xì),在1μm以下。
4、煙霧:燃燒草料、木柴、油、煤等生成的黑煙,稱為煙霧。煙霧粒徑很細(xì),甚至在0.5μm以下。
5、粉末:工藝生產(chǎn)中的粉料,稱為粉末。
粉塵作用
地面水通過蒸發(fā)進(jìn)入大氣,又經(jīng)降水返回地面,從而完成了水的循環(huán)。如果空中沒有粉塵,水份再大也無(wú)法凝結(jié)成水滴。因?yàn)樗肿雍苄?,由它聚合起來的水滴也很小,?加上飽合水汽壓力很大,所以不易形成降水??諝庵杏辛朔蹓m之后,它能吸附水汽變成溶液并形成水滴,其飽和水汽壓力大大減小,使水汽易于其周圍凝結(jié),變成云,霧,雪等。在這一變化過程中,粉塵起了凝結(jié)核的作用。
天空中呈現(xiàn)的蔚藍(lán)色盡收眼底也是大氣中粉塵作用的結(jié)果。陽(yáng)光是由紅,橙,黃,綠,青,藍(lán),紫七色組成的。當(dāng)陽(yáng)光進(jìn)入大氣層后,遇到空中懸浮的粉塵和水汽就發(fā)生散射,波長(zhǎng)越短的光越容易被散射,空氣密度越大散射光越強(qiáng)。而空氣密度是隨海拔高度的增加而減小的,因此在8 000 m以下的低空,波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光大量被散射,人類就可以從地面上看到“秋水共藍(lán)天一色”的壯麗景觀。隨著海拔高度的增加,大氣對(duì)陽(yáng)光的散射能力越來越弱,8 000 m以上天空變?yōu)榍嗌?3 000 m以上是暗紫色的。在20 000 m以上,由于散射作用消失,天空就變成一片暗黑色。
日出和日落也是粉塵之功。當(dāng)太陽(yáng)出升在地平線的時(shí)候,光線穿過充滿灰塵的大氣,太陽(yáng)比中午直射時(shí)的大得多。這時(shí),粉塵和水汽把陽(yáng)光中的藍(lán)光和綠光散射了,而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光則直接穿過大氣,于是旭日東升或夕陽(yáng)西下的絢麗便歷歷在目。在特定的條件下,粉塵還會(huì)創(chuàng)造出奇特的景觀。1883年,印尼克拉克脫火山爆發(fā),把大量火山灰拋入天空,那時(shí)該地區(qū)人們看到的太陽(yáng)總是火紅色的,這種景觀持續(xù)了兩年之久。1816年,印尼爪哇火山噴射出的煙塵反射和吸收了大量陽(yáng)光,結(jié)果導(dǎo)致那一年該地區(qū)氣溫的降低,出現(xiàn)了罕見的沒有夏天的奇跡,即所謂的陽(yáng)傘效應(yīng)。總之,沒有粉塵云,霧,雨,雪將不復(fù)出現(xiàn),火紅的太陽(yáng)和絢麗的彩虹也要消失,自然景觀大為遜色。
粉塵危害
粉塵有功也有過,其過之一是污染大氣,危害人類的健康。飄逸在大氣中的粉塵往往含有許多有毒成分,如鉻,錳,鎘,鉛,汞,砷等。當(dāng)人體吸入粉塵后,小于5μm的微粒,極易深入肺部,引起中毒性肺炎或矽肺,有時(shí)還會(huì)引起肺癌。沉積在肺部的污染物一旦被溶解,就會(huì)直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被細(xì)胞所吸收,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。此外,粉塵還會(huì)沾污建筑物,使有價(jià)值的古代建筑遭受腐蝕。降落在植物葉面的粉塵會(huì)阻礙光合作用,抑制其生長(zhǎng)。
粉塵其過之二是爆炸危害。相傳,早在風(fēng)車水磨時(shí)代,就曾發(fā)生過一系列磨坊糧食粉塵爆炸事故。到了20世紀(jì),隨著工業(yè)的發(fā)展,粉塵爆炸事故更是屢見不鮮,爆炸粉塵的種類也越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì),1913~1973年間美國(guó)僅工農(nóng)業(yè)方面就發(fā)生過72次比較嚴(yán)重的粉塵爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉廠發(fā)生粉塵爆炸,廠房幾乎全部被毀,有43人喪生。日本1952~1975年共發(fā)生重大粉塵爆炸事故177次,累計(jì)死亡75人,受傷410人。
1977年美國(guó)路易斯安那州一座現(xiàn)代化糧庫(kù)發(fā)生爆炸,造成一半以上糧食簡(jiǎn)倉(cāng)被毀,連辦公大樓也未幸免,36人死亡,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3000萬(wàn)美元。英國(guó)和加拿大在化工和造紙等行業(yè)中也發(fā)生過多起粉塵爆炸事故,僅英國(guó)就243次,死傷204人。
1987年3月15日,哈爾濱亞麻紡織廠發(fā)生的爆炸事故,死亡56人,傷179人,廠房設(shè)備嚴(yán)遭破壞。