空气净化器专业技术基础讲座 第二讲  空气污染

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由于现代建筑的密闭性越来越好,室内与室外的空气已经成为两个独立的主体。一般把室外空气称为“大气”,而把室内空气称为“空气”。以下为一般意义上大气污染与室内空气污染的定义。

一、大气污染的定义

大气污染,通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康、福利或危害了环境。

造成空气污染的原因主要是人类活动和自然过程。人类活动和自然过程主要包括了以下一些内容:

    人类活动:生活、生产活动与交通运输以及军事活动和战争。

 自然过程:火山爆发、森林火灾、土壤和岩石风化以及大气圈的变化。

现代的很多大气污染现象看似自然过程,例如,全球气候变暖、臭氧层发生空洞以及雾霾、沙尘暴等自然气候的反常现象,究其根本也是人类的活动造成的后果。

大气污染物,指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。当前,大气污染物的种类很多,目前引起人们注意的有100多种,可分为颗粒状污染物和气态污染物两大类。

根据大气污染物的存在状态,也可将其分为:气溶胶态污染物和气态污染物

1、气溶胶态污染物

根据颗粒污染物物理性质的不同,可分为如下几种:

粉尘(dust)

指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。 [1]  通常是由于固体物质的破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程形成的。粉尘粒径一般在1-200μm之间。大于10μm的粒子靠重力作用能在较短时间内沉降到地面,称为降尘;小于10μm的粒子能长期在大气中漂浮,称为飘尘

烟(fume)

通常指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。在工业生产过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应,熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成各种烟尘。烟的粒子是很细微的,粒径范围一般为0.01~1μm。

飞灰(fly ash)

指由燃料燃烧后产生的烟气带走的会分中分散的较细的粒子。灰分是含碳物质燃烧后残留的固体渣,在分析测定时假定它是完全燃烧的。

黑烟(smoke)

通常指由燃烧产生的能见的气溶胶,不包括水蒸气。在某些文献中以林格曼数、黑烟的遮光率、沾污的黑度或捕集的沉降物的质量来定量表示黑烟。黑烟的粒径范围为0.05~1μm。

雾(fog)

在工程中,雾一般指小液体粒子的悬浮体。它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化以及化学反应等过程形成的,如水雾、酸雾、碱雾、油雾等,水滴的粒径范围在200μm以下。

总悬浮颗粒物(TSP)

指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。

2、气态污染物

主要为:含硫化合物、碳的氧化物、含氮化合物、碳氢化合物、卤素化合物。

大气中的气态污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应会形成新的大气污染物,其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂OX,以及许多不同寿命的活性中间物(又称自由基),如HO2、HO等。

前几年一直困扰民众的雾霾是一种严重的大气污染现象。二氧化硫、氮氧化物以及细颗粒物这三项是雾霾主要组成,前两者为气态污染物,最后一项细颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起,让天空瞬间变得灰蒙蒙的。细颗粒物(PM2.5),就是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的污染物颗粒。这种颗粒本身既是一种污染物,又是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。

霾粒子的分布比较均匀,而且灰霾粒子的尺度比较小,从0.001微米到10微米,平均直径大约在1~2微米左右,肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾,其散射波长较长的光比较多,因而霾看起来呈黄色或橙灰色。

我国雾霾的源头多种多样,一般认为火电、汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧等是主要源头。雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地区的雾霾天气中,不同污染源的作用程度各有差异。北京集中整治散煤燃烧,严格控制散乱烧烤、控制与低空排放VOCs有关的家具、喷漆、涂料、油漆等小企业,雾霾取得了较好的控制效果。北京控制雾霾的经验让全国人民看到了政府治理雾霾的决心与成效。

一直以为燃煤的火电厂与垃圾焚烧厂是雾霾主要成因的观点,现在有了动摇。我国大城市的火电厂与垃圾焚烧厂的颗粒物、二氧化硫与氮氧化物控制的很好,其排放已经达到了国际先进标准。

当前,细颗粒PM2.5还是主要的大气污染物,细颗粒物与臭氧、二氧化硫、氮氧化物、VOCs等气态污染物会通过建筑的不密封性与没有有效净化装置的通风设备进入到室内来。

 

二、室内空气污染的定义

室内空气的污染可以从污染的定义引申而来。所谓污染,就是作为研究对象的物体或物质由于某种其他物质的作用,而使它所具有的功能或性能受到不良影响或者不良影响所导致的非常状态,引起污染的物质称为污染物,而产生污染物质的根源叫做污染源。

对象物是否处于污染状态取决于对象物是否受到不良影响。室内空气污染的对象物是人。人是否处于被污染状态,主要取决于人是否受到不良影响。由于生物多样性的缘故,即使处于同样状态的空气中,有的人会产生不良影响,有的人却不会产生不良影响。所以,究竟有没有受到室内空气污染的影响关键是取决于人本身。

室内的空气环境,从容积量来说,与浩瀚的大气圈相比,可以说是沧海一粟,但是,现代人有80%的时间是在室内渡过的,从这个意义上说,室内的空气环境与人类朝夕相处、息息相关。室内环境空气污染是指由于人类的活动造成住宅、学校、办公室、商场、宾旅馆、各类饭店、咖啡馆、酒吧、公共建筑物(含各种现代办公大楼)以及各种公众聚集场所(影剧院等)内化学和生物等因素的影响,引起对人体的不舒适或对人体健康产生了伤害(如急性伤害、慢性伤害以及潜在的伤害)。

室内环境也有被称为有限环境,其定义为相对密闭的空间环境。人们习惯根据季节用打开窗户的方法引进外面的新鲜空气。也有人比较绝对地认为,只要通风就能解决室内空气净化的问题。如果通风,或者开窗,那么此时的室内环境已不是相对密闭的空间环境了。事实上,对于现代化的建筑、现代化的工业以及现代化的科学研究,这种相对密闭的有限环境越来越多,有时候甚至不能容忍一点点缝隙。现代的人们必须接受这样一个事实:那就是你必须常常地意识到生活在隔绝自然通风的人工环境中。以下,罗列了许多相对密闭的有限环境的实例,你一定会有人工环境的亲身体验。以下为一些典型的室内环境名称: 

医院与医疗卫生机构

工矿企业的车间与作业场所

公共场所

科研、实验机构

现代化企业与政府的办公室

住宅

现代化交通工具。

3.       室内空气污染物

室内空气中的污染物,大致可以分成三类

第一类是可吸入颗粒物,包括粉尘、烟雾、花粉等;

第二类是微生物,包括各类细菌、病毒;

第三类是气态污染物,例如一氧化碳,有机气体等。

从对人体与环境的影响来分,室内空气中的污染物还可以分为物理污染化学污染放射性污染与生物污染四大类。

    1. 物理污染

  物理污染包括空气中的尘埃粒子引起的环境污染、室内环境温度与湿度过高或过低引起的相关问题、室内照度太强或太弱等;

    2. 化学污染

  化学污染主要指从室内的装修材料、化妆品、家用电器、家具、办公用品以及燃烧、烹调等因素释放出来的各种有机化学污染物

   3. 放射性污染

    放射性污染主要来自不合格的天然建筑材料中含有的氡及其衰变子体。这些建筑材料包括大理石、混凝土、瓷砖、陶瓷等制品;

4. 生物污染

生物污染在一般室内随处可见,细菌、霉与真菌等微生物在适当的温度与湿度条件下,容易繁殖生长。室内养植的花卉可能引起花粉污染。螨虫、蟑螂的排泄物是引起过敏的主要生物污染物。宠物携带与散发的细菌、病毒会引起人畜共患病。人体每天脱落的数以亿计的皮屑,可能成为螨等微生物的养料。

四、 室内空气污染源

室内空气污染来源很多,根据各种污染物形成的原因和进入室内的不同渠道,室内空气污染主要来源有室外来源和室内来源两个方面。

1、室外来源

这类污染物原本存在于室外环境中,一旦遇到机会,则可通过门窗缝隙或

其他建筑物及管道缝隙等途径,进入室内。

(1)室外空气污染

    室内空气来自室外,当室外空气受到污染后,污染物通过门窗直接进入室

内,影响室内空气质量。特别是居住在工厂周围,马路附近的住宅受到这种危害

最大,主要污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、臭氧与VOCs等。

    (2)房基地

    有的房基地的地层中含有某些可逸出或挥发出有害物质,这些有害物可通

过地基的缝隙逸入室内。这些有害物质的来源主要有三类:一是地层中固有的,

例如氡及其子体;二是地基在建房前已遭受工农业生产废弃物的污染而没有得

到彻底清除即盖建房屋,例如某些农药、化工燃料、汞等污染;三是该房屋原已受污染,原使用者迁出后未予彻底清理,使后迁入者遭受侵害。

   (3)质量不合格的生活用水

    生活用水往往用于室内淋浴\冷却空调加湿空气等方面,以喷雾形式进入

室内。不合格的水中可能存在的致病菌或化学污染物可随着水喷雾入室内空气

中,例如军团菌、苯等。

   (4)人为带进室内

   人为将工作服带入家中,使工作环境中的污染物转入居室内。例如苯、铅、

  、石棉等。

    (5)从邻近家中传来

    由于楼房内的厨房排烟道受堵,下层厨房排出的烟气可随排烟道进入上层

  住户的厨房内,造成上层住户急性CO中毒。

   (二)室内来源

      1、由人体内排出

     人体内大量代谢废弃物,主要通过呼出气、大小便、汗液等排出体外。人的呼出气中主要含有 CO2和其代谢废气如氨等内源性气态物质。此外,呼出气中还可能含有CO、氯仿等数十种有害气态物质,其中有些是外来物的原型,有些则是外来物在体内代谢后产生的气态产物。还有,呼吸道传染病患者和带菌者通过咳嗽、喷嚏、谈话等活动,可将其病原体随飞泳喷出,污染室内空气。例如流感病毒、结核杆菌、链球菌等。一个感冒患者打一个喷嚏,可以带出一万多个感冒因子。

2、室内燃料燃烧产物

目前我国常用的生活燃料有以下几种:固体燃料主要是原煤、蜂窝煤和煤球,用于炊事和取暖;气体燃料主要有天然气、煤制气和液化石油气,气体燃料是我国城市居民的主要家用燃料。另外,少数农村地区,还有使用生物燃料作为家庭取暖和做饭的燃料。   

 3、烹调油烟

    烹调油烟是食用油加热后产生的,通常炒菜温度在opCC以上,油中的物质

会发生氧化、水解、聚合、裂解等反应,随沸腾的油挥发出来。烹调油烟是一组混合性污染物,约有200余种成分。据分析,烹调油烟的毒性与原油的品种、加工精制技术、变质程度、加热温度、热容器的材料和清洁程度、加热所用燃料及烹调物种类和质量等因素有关。

    烹调油烟中含有多种致突变性物质,它们主要来源于油脂中不饱和脂肪酸

和高温氧化和聚合反应。研究认为,某油、豆油含不饱和脂肪酸较多,具有致突

变性;猪油中含量少,则无致突变性。由于我国习惯上采用高温油烹调,而且随

着生活水平的提高,食用油的消耗量不断上升,所以,应对烹调油烟的危害性引起重视。

    4、吸烟烟雾

    吸烟产生的烟气是常见的室内空气污染物。烟草的烟雾成分复杂,目前已

鉴定出3000多种化学物质,它们在空气中以气态、气溶胶状态存在,气态污染物有CO、COZ、NOx、氰化氢、氨、甲醛、烧烃、烯烃、芳香烃、含氧烃、亚硝胺、联氨等。气溶胶状态物质主要成分是焦油和烟碱(尼古丁),每支香烟可产生0.5-35mp尼古丁。焦油中含有大量的致癌物质,如多环芳烃(2-7环)、砷、铜、镍等。

    5、建筑材料和装饰材料

    建筑材料是建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称,它是一切建筑

工程的物质基础。建筑材料的种类繁多,有金属材料如钢铁、铝材、铜材;非金属材料如砂石、砖瓦、陶瓷制品、石灰、水泥、混凝土制品、玻璃、矿物棉;植物材料加木材、竹材;合成高分子材料,如塑料、涂料、胶合剂等。另外还有许多复合材料。

    装饰材料是指用于建筑物表面(墙面、住面、地面及顶棚等)起装饰效果的材料,也称饰面材料。一般它是在建筑主体工程(结构工程和管线安装等)完成后,在最后进行装饰阶段所使用的材料。

 6、家用化学品

  在现代家庭生活中,几乎不可避免地要使用各种化学产品,除了上述室装

饰材料以外,家用化学品还包括以下几种。

    (l)洗涤产品例如合成洗涤剂、漂白粉、柔顺剂、上浆剂等。

    (2)清洁产品包括厨房器具清洁剂,地毯清洁剂,皮、毛料服装的干洗剂,

玻璃、陶瓷、瓷器清洁剂,贵金属和铜等清洁剂,厕所清洁剂,去污粉等。

    (3)染料脱色剂。

    (4)抛光产品例如家具擦光剂,地板擦光剂,汽车擦光剂等。

    (5)化妆品包括美容修饰类如D红、眉笔、眼影、粉饼等;护肤类,如各种雪花膏、润肤露、早晚霜等;发用类,如洗发香波、调理剂等;香水以及具有染发、烫发、有发、健美、防晒等特殊功能性的化妆品。                                                                                                      
    (6)被毛和皮革保护剂如樟脑、卫生球和防虫蛀剂等。

    (7)家用气溶胶如各种喷雾发胶、喷雾卫生杀虫剂、空气清新剂等。

    (8)家用农药和伽巴在家中、庭院、花园等处常常会使用各种适于家用的

农药、卫生杀虫剂、灭鼠剂、除草剂、化肥等。

    (9) 家用化学产品所带来的室内空气污染最突出的问题是,有些家庭常用的物品和材料中能释放出各种有机化合物如苯、三氯乙烯、甲苯、氯仿和苯乙烯等,或者其本身含有害有毒物质(如镉、汞、砷等),对健康带来危害。

    以上所述仅是几个主要方面的污染来源,实际上,室内空气污染物的来源是

非常广泛的,而且一种污染物也可以有多种来源,同一种污染源也可产生多种污

染物。对于环境卫生工作者来说,掌握其各种来源是十分必要的,只有准确了解

各种污染物的来源、形成原因以及进入室内的各种渠道,才能更有针对性、更有

效地采取相应措施,切断接触途径,真正达到预防的目的。

    更多精彩内容,请关注WOOAIR吴教授工作室第三讲。

 

2019年7月5日 15:55