粉塵幾乎到處可見。土壤和巖石風化后分裂成許多細小的顆粒,,它們伴隨著花粉,,孢子以及其他有機顆粒在空中隨風飄蕩。除此之外,,許多粉塵乃是工業(yè)和交通運輸發(fā)展的副產(chǎn)品,;煙囪和內燃機排放的廢氣中也含有大量的粉塵 粉塵可以根據(jù)許多特征進行分類,在大氣污染控制中,,根據(jù)大氣中粉塵微粒的大小可分為:
2,、粉塵:因機械過程(破碎,、篩分、運輸?shù)龋┒a(chǎn)生的微細粒子,,能在氣體中分散(懸?。┮欢〞r間的固體粒子,稱為粉塵,。粉塵的粒徑范圍很廣,,由細至1/10μm到數(shù)百微米。
地面水通過蒸發(fā)進入大氣,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,水份再大也無法凝結成水滴,。因為水分子很小,,由它聚合起來的水滴也很小,
天空中呈現(xiàn)的蔚藍色盡收眼底也是大氣中粉塵作用的結果,。陽光是由紅,,橙,黃,,綠,,青,藍,,紫七色組成的,。當陽光進入大氣層后,遇到空中懸浮的粉塵和水汽就發(fā)生散射,,波長越短的光越容易被散射,,空氣密度越大散射光越強。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,,波長較短的藍色光大量被散射,人類就可以從地面上看到“秋水共藍天一色”的壯麗景觀,。隨著海拔高度的增加,,大氣對陽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,。當太陽出升在地平線的時候,,光線穿過充滿灰塵的大氣,太陽比中午直射時的大得多,。這時,,粉塵和水汽把陽光中的藍光和綠光散射了,而波長較長的紅光則直接穿過大氣,,于是旭日東升或夕陽西下的絢麗便歷歷在目,。在特定的條件下,粉塵還會創(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,,那時該地區(qū)人們看到的太陽總是火紅色的,,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光,,結果導致那一年該地區(qū)氣溫的降低,出現(xiàn)了罕見的沒有夏天的奇跡,,即所謂的陽傘效應,。總之,,沒有粉塵云,,霧,雨,,雪將不復出現(xiàn),,火紅的太陽和絢麗的彩虹也要消失,,自然景觀大為遜色,。
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,有時還會引起肺癌,。沉積在肺部的污染物一旦被溶解,,就會直接侵入血液,引起血液中毒,,未被溶解的污染物,,也可能被細胞所吸收,導致細胞結構的破壞,。此外,,粉塵還會沾污建筑物,使有價值的古代建筑遭受腐蝕,。降落在植物葉面的粉塵會阻礙光合作用,,抑制其生長。 粉塵其過之二是爆炸危害,。相傳,,早在風車水磨時代,就曾發(fā)生過一系列磨坊糧食粉塵爆炸事故,。到了20世紀,,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,1913~1973年間美國僅工農業(yè)方面就發(fā)生過72次比較嚴重的粉塵爆炸事故,。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,,累計死亡75人,受傷410人,。 1977年美國路易斯安那州一座現(xiàn)代化糧庫發(fā)生爆炸,,造成一半以上糧食簡倉被毀,連辦公大樓也未幸免,36人死亡,,直接經(jīng)濟損失達3000萬美元,。英國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,廠房設備嚴遭破壞,。
粉塵和其他物質一樣具有一定能量,。由于粉塵的粒徑小,表面積大,,從而其表面能也增大,。一塊1 g重的煤其表面積只有5~6c㎡,而1 g的煤粉飄塵,,其表面積可達2㎡,。粉塵與空氣混合,能形成可燃的混合氣體,,若遇明火或高溫物體,,極易著火,傾刻間完成燃燒過程,,釋放
大量熱能,,使燃燒氣體驟然升高,體積猛烈膨脹,,形成很高的膨脹壓力,。燃燒后的粉塵,氧化反應十分迅速,,它產(chǎn)生的熱量能很快傳遞給相鄰粉塵,,從而引起一系列連鎖反應。粉塵發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,,歸納如下:
?。?)粒徑大小——這是影響其反應速度和靈敏度的重要因素。顆粒越小越易燃燒,,爆炸也越強烈,。粒徑在200 μm以下,且分散度較大時,,易于在空中飄浮,,吸熱快,,容易著火,。粒徑超過500μm,,其中并含有一定數(shù)量的大顆粒則不易起爆。
?。?)化學成分——有機物粉塵中若含有COOH,,OH,NH2,,NO,,C=N,C=N和N=N的基團時,,發(fā)生爆炸的危險性較大,;含鹵素和鉀,鈉的粉塵,,爆炸趨勢減弱,。
(3)爆炸濃度——在一個給定容積中,,能夠傳播火焰的懸浮粉塵的 重量稱為爆炸濃度,。通常,達到粉塵爆炸濃度的粉塵才會發(fā)生爆炸,。面粉的爆炸濃度約為15~20 g/m³,,散糧爆炸濃度大約是30~40g/m³。
?。?)空氣濕度——當空氣濕度較大時,,親水性粉塵會吸附水份,從而使粉塵難以彌散和著火,,傳播火焰的速度也會減小,。濕度大的粉塵即使著火,其熱量首先消耗在蒸發(fā)粉塵中的水份,,然后才用于燃燒過程,。粉塵濕度超過30%便不易起爆。
?。?)有足夠的點火溫度——粉塵爆炸大都起源于外部明火,,如機械撞擊,電焊和切割,,靜電火花或電火花,,摩擦火花,火柴和高溫體傳熱等,。這類火源zui低點火溫度為300~500 ℃,。
(6)足夠的氧氣——粉塵懸浮環(huán)境中需含有足夠維持燃燒的氧氣。
?。?)粉塵紊動程度——懸浮在空氣中的粉塵,,紊動強度越大,越易吸收空氣中的氧氣而加快其反應速率,,從而容易爆炸,。