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  • PM10”是“可吸入颗粒物”的同义词。

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    可吸入颗粒物(inhalable particles,缩写:PM10),指空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物,又称为PM10。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。可吸入颗粒物的形成主要有两个途径:其一,各种工业过程(燃煤、冶金、化工、内燃机等)直接排放的超细颗粒物;其二,大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。七十年代以来,鉴于世界各国燃煤吨位的剧增,煤炭燃烧过程中无机组分的转化行为其对锅炉设备和环境的影响受到普遍关注,有关燃煤飞灰的物理化学特性、形成机制及其利用途径,国内外已进行不同程度的研究,但对于超细飞灰的形成机制,尚无定论。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 可吸入颗粒物 英文名: inhalable particles
    缩 写: PM10 别 名: 飘尘
    • 尼摩船长看不见的PM10和PM2.5比看得见的沙尘更具杀伤力。

    目录

    主要分类/可吸入颗粒物 编辑

    对颗粒物尚无统一的分类方法,按尘在重力作用下的沉降特性可分为飘尘和降尘。习惯上分为:

    尘粒:较粗的颗粒,粒径大于75微米。

    粉尘:粒径为1~75微米的颗粒,一般是由工业生产上的破碎和运转作业所产生。

    亚微粉尘:粒径小于1微米的粉尘。

    炱:燃烧、升华、冷凝等过程形成的固体颗粒,粒径一般小于1微米。

    雾尘:工业生产中的过饱和蒸汽凝结和凝聚、化学反应和液体喷雾所形成的液

    滴。粒径一般小于 10微米。由过饱和蒸汽凝结和凝聚而成的液雾也称霾。

    烟:由固体微粒和液滴所组成的非均匀系,包括雾尘和炱,粒径为0.01~1微米。

    化学烟雾:分为硫酸烟雾和光化学烟雾两种。硫酸烟雾是二氧化硫或其他硫化物、未燃烧的煤尘和高浓度的雾尘混合后起化学作用所产生,也称伦敦型烟雾。光化学烟雾是汽车废气中的碳氢化合物和氮氧化物通过光化学反应所形成,光化学烟雾也称洛杉矶型烟雾。

    煤烟:煤不完全燃烧产生的炭粒或燃烧过程中产生的飞灰,粒径为0.01~1微米。

    煤尘:烟道气所带出的未燃烧煤粒。

    粉尘由于粒径不同,在重力作用下,沉降特性也不同,如粒径小于10微米的颗粒可以长期飘浮在空中,称为飘尘,其中10~0.25微米的又称为云尘,小于0.1微米的称为浮尘。而粒径大于10微米的颗粒,则能较快地沉降,因此称为降尘。

    人体危害/可吸入颗粒物 编辑

    PM10对人体的危害程度取决于颗粒物的理化性质及其来源。颗粒物成分是主要致病因子,颗粒物的浓度和暴露时间决定了颗粒物的吸入量和对机体的危害程度。颗粒物的粒径和状态与其在呼吸道内沉着滞留和消除有关。PM10中粗粒子主要是人为源产生的原生粒子及自然界尘粒,易沉降,而且容易被阻留在鼻腔和口腔内,而细粒子主要是污染气体经过复杂的多相化学反应转化,或者由高温下排放的过饱和气态物质冷凝,再经碰撞、凝聚、吸附而形成。PM2.5?小于2.5微米的颗粒,又称为可入肺颗粒,能够进入人体肺泡甚至血液系统中去,直接导致心血管病等疾病。PM2.5的比表面积较大,通常富集各种重金属元素。如As、Se、Pb、Cr等。和PAHs、PCDD/Fs、VOCs 等有机污染物,这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质危害极大。已知的PM2.5健康影响包括增加重病及慢性病患者的死亡率。使呼吸系统及心脏系统疾病恶化,改变肺功能及结构,改变免疫结构等方面。2000年12月份英国专家研究结果还表明,大气中SO2、氮化物和CO等污染物的含量与人类日死亡率并没有紧密的联系,细颗粒物反而是导致人类死亡率上升的主要原因。

    毒性因素/可吸入颗粒物 编辑

    环境和机体状况也是影响其毒性作用的重要因素,如太阳辐射影响PM10的细胞毒性,颗粒物中的有机成分在有氧时并在射线照射下能形成过氧化物而具有很强的光致毒效应。酸化也严重影响PM10的毒性,当空气中SO2和NOx被催化氧化并与水作用形成硫酸烟雾和硝酸烟雾时,其毒性比原来高许多倍。此外,气象因素和地理因素也会影响PM10的扩散稀释而间接影响其毒性。

    ⒉3可吸入颗粒物的时空累积效应与联合作用

    PM10中的有害成分在机体内和大气中都有累积性。当铅在人体内积累到一定程度时就会影响人体的生理机能和造血机能,尤其是对青少年及幼儿的中枢神经系统和造血系统影响更大。当大气中几种污染物得不到及时疏散时,也会累积,并发生化学耦合。例如,颗粒物中有机物和NOx在一定条件下形成光化学烟雾。另外,PM10中有害物质的毒性往往会产生协同、加合及拮抗作用。研究表明,大气颗粒物与O3的协同作用使呼吸道病和心肺病患者死亡率日增[7,8]。PM10中的一些毒物造成肺组织损伤,从而促进了微生物的感染。赵毓梅等实验发现,Zn、Se对颗粒物中其它有毒成分会产生拮抗作用。

    毒理机理/可吸入颗粒物 编辑

    PM10成分复杂,致毒机理也并非一种机理能够解释。专家认为PM10的致毒机理主要是:

    PM10进入肺内后,首先与肺泡巨噬细胞、肺上皮细胞作用,刺激释放各种细胞因子,导致肺炎症和肺纤维化。⑵PM10与细胞作用后,释放活性氧(ROS)和自由基,氧化损伤组织细胞和遗传物质并引起细胞增生和分裂紊乱,最后可能导致恶变。

    总之,PM10可能通过氧化刺激、炎症反应及遗传物质改变等多种机理引起机体各部分的损伤。而这些损伤又是相关的。如PM10由于损害了免疫系统,更易造成其它系统的损害。

    细胞毒性

    PM10主要通过自由基产生细胞急性致毒效应。研究表明,颗粒物中含多种无机物和有机物,它们在空气中经紫外辐射,会形成自由基,并引发自由基链反应,形成更多的自由基,进而形成更多的过氧化物。在一定条件下,过氧化物在体内氧化分解,并通过脂质过氧化作用破坏细胞膜和损伤DNA,导致很高的细胞毒性。过氧化物和自由基必须被过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等分解,否则会引起急性中毒甚至死亡。尽管具有较大毒性的多环芳烃类物质能在紫外辐射下降解,但光辐射可诱导多环芳烃类物质产生自由基而具有更高细胞毒性[12,13]。急性细胞毒性往往表现为活性氧的爆发,而水溶性过渡金属元素又可诱导过氧化物产生自由基、活性氧。因此,细胞毒性与其中水溶性过渡金属元素含量相关。童永彭等研究发现,酸性较强的市区大气颗粒物粒子中的Fe、Cr、Mn化合物比郊区中的易溶于水,且辐射后的颗粒物比未辐射的含有较多的过氧化物和自由基,并显示出更高的细胞毒性。可见大气颗粒物中可溶性过渡金属盐和过氧化物是诱导细胞自由基毒性的2个因素。

    呼吸系统

    PM10在呼吸道内转移方式有如下几种:⑴通过呼吸道纤毛—黏液运动排出体外或进入消化系统。⑵被肺泡巨噬细胞吞噬后进入淋巴系统,由淋巴液带到淋巴结,最后被清除,或者长期滞留在肺间质形成病灶。⑶某些颗粒或组分通过肺的内呼吸进入血液从而到达其他器官。PM10进入呼吸道后,大部分可被呼吸道表面的纤毛—黏液层黏附或清除,但过多的微粒沉积会对气道产生刺激,并导致平滑肌收缩慢支炎、肺气肿患者气道对有害刺激的反应性降低,清除能力减弱,使较多的颗粒物进入小气道和肺泡,加重了对肺功能的损害。

    同时,PM10与肺组织细胞接触后,可通过腐蚀刺激或其成分的毒性作用对肺组织细胞造成损害,导致细胞及其生化成分发生改变。Prahalad等研究指出颗粒物会刺激肺部中性粒细胞聚集增加。Longphre等研究认为空气颗粒物刺激肺上皮释放的黏液素及抗菌蛋白等增加。赵毓梅研究发现细颗粒物可使肺灌洗液中生化成分发生改变,具体表现为:中性白细胞增高,乳酸脱氢酶(LDH)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)和唾液酸(SA)等有变化。它们的改变反映了肺组织细胞受损和防御功能降低。大气中某些颗粒物除本身具有自由基活性外,还可以作用于上皮细胞和巨噬细胞,使它们释放活性氧或活性氮。这些颗粒物进入肺组织后,可激发体内的脂质过氧化反应,使体内氧化和抗氧化系统失去平衡。一方面使得脂质过氧化酶(LPO)增高,另一方面使体内的抗氧化系统耗竭,表现为谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)下降和LPO/GSH-Px增高,导致谷胱甘肽转化为氧化型、上皮细胞受到损伤、细胞通透性增加,引起肺损伤和肺疾病,如肺功能下降、肺纤维化、慢支、肺气肿等。

    免疫系统

    许多研究证明,PM10损坏非特异性免疫功能。国外有研究认为[21,22],PM10中的细颗粒物进入肺内后,肺泡巨噬细胞将整个颗粒物吞噬,并释放出一系列细胞因子和前炎症因子。前炎症因子或沉积于肺部的颗粒物进一步作用于肺上皮细胞、成纤维母细胞、内皮细胞等后分泌黏附分子及细胞因子,而这些黏附分子及细胞因子使各种炎症细胞聚集,从而导致炎症发生。黄丽红等实验结果表明,随PM10中细颗粒物粒子浓度的增加,巨噬细胞存活率和吞噬功能下降,巨噬细胞出现凋亡,并且降低抗原的提呈能力,使免疫活性细胞功能及组织体液中的杀菌物质改变,从而降低肺局部特异性淋巴细胞的免疫应答,导致局部防御力降低,而引起局部炎症感染。

    另外,PM10也损坏特异性免疫功能。免疫反应的核心是细胞增殖,颗粒物由于影响细胞增殖而影响免疫。脾脏和外周血淋巴细胞的转化是反映免疫功能的有力工具。有研究表明,汽车尾气颗粒的有机提取物可抑制T淋巴细胞的转化功能,且有剂量—反应关系。其抑制机理可能与钙稳态失衡和钙信号传递干扰有关。白细胞介素(IL-2)和NK细胞在机体和肿瘤免疫中分别起调节和监视作用。汽车尾气颗粒的有机提取物可通过干扰IL-2(或其受体)介导信号而抑制T淋巴细胞产生IL-2。杨建军等通过对不同粒径颗粒物中金属元素含量及其免疫毒性研究认为,Pb、Ni、As、Zn等能使小鼠细胞免疫功能受到抑制,表现为淋巴细胞转化功能、IL-2活性、NK细胞活性、T淋巴细胞亚群等指标改变。

    “三致”效应

    (致癌、致突变、致畸)

    PM10内含有各种直接致突变物和间接致突变物,可以损害遗传物质和干扰细胞正常分裂,同时破坏机体的免疫监视,而引起癌症和畸形。PM10的化学组分或活性氧直接损害遗传物质而导致癌基因激活、抑癌基因失活、遗传物质改变,进一步可能导致肺癌。许多研究利用一些短期遗传毒性实验(Ames实验、UDS实验、微核实验等)从基因、DNA、染色体不同水平说明颗粒物具有潜在的致突变及致癌性。有研究发现,PM10中的许多有机成分均能损伤DNA,以多环芳烃最明显,并且致癌作用与免疫毒性往往是一致的。国外研究认为[27,20],接触颗粒物可导致上皮细胞和巨噬细胞内的细胞因子增加,污染物作用于细胞产生的一些细胞因子如生长因子,可能导致细胞周期失去正常调节,从而使细胞分裂增加,进一步形成肿瘤。颗粒物可通过影响细胞间隙通讯功能的改变而导致细胞进一步恶化。宋健等研究认为柴油机排出的颗粒物可抑制细胞间隙的通讯功能,具有致癌作用。

    循环系统

    苯类化合物及其代谢物酚能在体内产生原浆毒性,可直接抑制细胞核分裂而对骨髓造血细胞产生损害,又常与血红蛋白结合,导致造血系统和血液内有形成分改变。接触PM10后,释放出来的细胞因子使肝脏释放前凝聚因子,它使血管白细胞移动改变,从而导致血液流动性降低,这可能与颗粒物引起心血管疾病和死亡增加有关。另外,由于PM10可以引起肺纤维断裂而发生慢性肺气肿并导致局部纤维增生,因而肺泡受损,使氧在肺泡内失去弥散交换功能,引起低氧血症。肺泡壁的纤维增生、变性,损害肺泡壁上的微细血管,导致小动脉和小静脉狭窄阻塞,造成肺部血管阻力增加,使肺动脉压升高,进而右心室出现肥大,最终导致肺性高血压和肺心病。

    其他毒理

    许多研究证明,PM10还能损害生殖系统,降低生育能力,引起胎儿畸形等。烟雾中有毒金属元素可以干扰卵母细胞的成熟分裂,降低生殖能力。此外,PM10还能使儿童所受的紫外辐射量减少,妨碍了体内维生素D的合成,使钙磷代谢处于负平衡状态,造成骨骼钙化不全。

    形成探讨/可吸入颗粒物 编辑

    可吸入颗粒物的形成主要有两个途径:其一,各种工业过程(燃煤、冶金、化工、内燃机等)直接排放的超细颗粒物;其二,大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。其中,第一种途径是可吸入颗粒物的主要形成源,也是可吸入颗粒物污染控制的重要对象。

    以煤炭利用领域为例。

    北京的天北京的天

    中国一次能源以煤炭为主,大量煤炭燃烧已对生态环境造成严重危害,并影响到资源与环境的可持续发展。除控制SO2和NOx的排放外,悬浮颗粒物的排放亦不容忽视。据统计,在全国粉煤灰的排放量已达1.5亿吨,虽然现有除尘装置的除尘效率可高达99%以上,但静电除尘器对超细飞灰的捕获率较低,约有1%的飞灰进入大气,构成大气气溶胶的主要部分。这部分飞灰以粒径小于2.5微米甚至亚微米级超细颗粒为主,其数量可达到飞灰总数的90%以上,且表面往往富集煤中微量重金属元素及有机污染物,危害甚大。另外,超细飞灰的形成也导致锅炉内炉壁的结渣与沾污程度的增加,影响锅炉的安全经济运行。因此,研究燃煤过程中超细飞灰的形成机制,降低其形成与排放量,意义重大。七十年代以来,鉴于世界各国燃煤吨位的剧增,煤炭燃烧过程中无机组分的转化行为其对锅炉设备和环境的影响受到普遍关注,有关燃煤飞灰的物理化学特性、形成机制及其利用途径,国内外已进行不同程度的研究,但对于超细飞灰的形成机制,尚无定论。M. Shibaoka & A. R. Ramsden利用特殊取样装置观察到煤粉燃烧过程中无机组分的形态变化,认为高灰分及高惰性组含量的煤,容易形成大量细粒飞灰。Quann R.J. and Sarofim A. J.利用电子显微镜研究了褐煤燃烧过程中灰粒的形成过程与数量。Erickson T. A

    . etc研究了在有Na、S和Si存在的煤粉火焰中飞灰的演变过程。H.M ten Brink揭示出煤粉燃烧过程中,超细硅烟雾的形成。

    美国麻省理工学院的研究结果表明,该类飞灰形成的数量主要与煤中矿物分布赋存特征有关,而与煤级关系不大。一般认为,亚微米级颗粒主要由挥发的元素均相凝聚而成,主要为碱金属或碱土金属的盐类(K2SO4、Na2SO4、CaSO4)。日本学者利用低变质烟煤与褐煤进行研究表明,亚微米级颗粒主要来自于与有机质结合的钙离子,燃烧过程中未能充分聚结。可见,不同学者由于采用煤种与试验条件的差异,得出的结论并非一致。

    中国也有少数学者涉足该领域的研究,王伯春(1997)等的研究发现,细粒飞灰形成的数量随着煤中Fe、K、Na等元素的蒸发量的增加而增加。中国动力用煤煤种齐全,今后针对不同煤种的煤质特性及不同锅炉类型,研究超细飞灰的形成机制是十分必要的。

    治理技术/可吸入颗粒物 编辑

    《大气污染防治先进技术汇编》涵盖电站锅炉烟气排放控制、工业锅炉及炉窑烟气 排放控制、典型有毒有害工业废气净化、机动车尾气排放控制、居室及公共场所典型空气污染物净化、柏美迪康环保科技(上海)有限公司的无组织排放源控制、大气复合污染 监测模拟与决策支持、清洁生产等八个领域的关键技术,入选技术大多源于“十一五”以来相关国家科技计划项目或自主创新的研究成果。

    技术目录/可吸入颗粒物 编辑

    序号
    技术名称
    技术内容
    适用范围
    一、电站锅炉烟气排放控制关键技术
    1
    燃煤电站锅炉石 灰石/石灰-石膏 湿法烟气脱硫技 术
    采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,在吸收塔
    内,吸收剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧 化硫与浆液中的碳酸钙(或氢氧化钙)以及鼓入的氧 化空气进行化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为 二水硫酸钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于
    95% , 可达 98% 以上 ; SO2 排放 浓度一 般小于
    100mg/m3 ,可达 50mg/m3 以下。单位投资大致为
    150~250 元/kW;运行成本一般低于 1.5 分/kWh。
    燃煤电站锅炉
    2
    火电厂双相整流 湿法烟气脱硫技 术
    利用在脱硫吸收塔入口与第一层喷淋层间安装
    的多孔薄片状设备,使进入吸收塔的烟气经过该设备 后流场分布更均匀,同时烟气与在该设备上形成的浆 液液膜撞击,促进气、液两相介质发生反应,达到脱 除一部分 SO2 的目的。该技术将喷淋塔和鼓泡塔技术 相结合,对提高脱硫效率、减少浆液循环量有显著效 果,特别适用于脱硫达标改造项目。双相整流装置能 提高系统脱硫效率 20%~30%,整体脱硫效率可达 97% 以上;阻力为 600Pa~700Pa,单位投资大致为 3~6 元
    /kWh,电耗降低约 250~850 kWh/h。
    燃煤电站锅炉
    3
    燃煤锅炉电石渣
    - 石膏湿法烟气 脱硫技术
    采用电石渣作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收
    剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的氢氧化钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应 从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。 该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下; 单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一般低于
    1.35 分/kWh。
    燃煤电站锅炉
    4
    循环流化床干法
    / 半干 法烟气脱 硫除尘及多污染 物协同净化技术
    以循环流化床原理为基础,通过物料的循环利
    用,在反应塔内吸收剂、吸附剂、循环灰形成浓相的 床态,并向反应塔中喷入水,烟气中多种污染物在反
    应塔内发生化学反应或物理吸附;经反应塔净化后的
    烟气进入下游的除尘器,进一步净化烟气。此时烟气
    中的 SO2 和几乎全部的 SO3,HCl,HF 等酸性成分被 吸收而除去,生成 CaSO3·1/2 H2O、CaSO4·1/2 H2O 等副产物。该技术的脱硫效率一般大于 90%,可达
    98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/m3,可达
    50mg/m3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW;在
    不添加任何吸附剂及脱硝剂的条件下运行成本一般 为 0.8~1.2 分/kWh。
    燃煤电站锅炉
    二、工业锅炉及炉窑烟气排放控制关键技术
    21
    石灰石- 石膏湿 法脱硫技术
    采用石灰石作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收
    剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的碳酸钙(或氢氧化钙)以及鼓入的氧化空气进 行化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸 钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达
    98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/m3,可达
    50mg/m3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW 或
    15~25 万元/m2 烧结面积;运行成本一般低于 1.5 分
    /kWh。
    工业锅炉/钢铁 烧结烟气
    22
    电石渣- 石膏湿 法烟气脱硫技术
    采用电石渣作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收
    剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的氢氧化钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应 从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。 该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下; 单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一般低于
    1.35 分/kWh。
    工业锅炉
    23
    白泥- 石膏湿法 烟气脱硫技术
    采用白泥作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收剂
    浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液 中的碳酸钙(或氢氧化钠)以及鼓入的氧化空气进行 化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙 即石膏。该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98% 以上;SO2 排放浓度小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一 般低于 1.35 分/kWh。
    工业锅炉
    24
    钢铁烧结烟气循 环流化床法脱硫 技术
    将生石灰消化后引入脱硫塔内,在流化状态下与
    通入的烟气进行脱硫反应,烟气脱硫后进入布袋除尘 器除尘,再由引风机经烟囱排出,布袋除尘器除下的 物料大部分经吸收剂循环输送槽返回流化床循环使 用。该技术脱硫率略低于湿法,吸收剂利用率高,结 构紧凑,操作简单,运行可靠,脱硫产物为固体,无 制浆系统,无二次污染,脱硫塔体积小,投资省,不 易堵塞。烟气中的 SO2 和几乎全部的 SO3,HCl,HF 等酸性成分被吸收而除去,生成 CaSO3·1/2H2O、 CaSO4·1/2 H2O 等副产物。该技术的脱硫效率一般大 于 95% ,可达 98% 以上;SO2 排放浓度一般小于
    100mg/m3,可达 50mg/m3 以下;单位投资大致为 15~20 万元/平方米;在不添加任何吸附剂及脱硝剂的条件下 运行成本一般低于 5~9 元/吨烧结矿。
    钢铁烧结烟气
    25
    新型催化法烟气 脱硫技术
    采用新型低温催化剂,在 80~200℃的烟气排放温
    度条件下,将烟气中的 SO2、H2O、O2 选择性吸附在 催化剂的微孔中,通过活性组分催化作用反应生成
    有色、石化化
    工、工业锅炉/
    炉 窑(含 民
    三、典型有毒有害工业废气净化关键技术
    41
    挥发性有机气体
    (VOCs)循环脱 附分流回收吸附 净化技术
    采用活性炭作为吸附剂,采用惰性气体循环加热
    脱附分流冷凝回收的工艺对有机气体进行净化和回 收。回收液通过后续的精制工艺可实现有机物的循环 利用。该技术对有机气体成分的净化回收效率一般大 于90%,也可达95%以上。单位投资大致为9~24万元/ 千(m3h-1),回收有机物的成本大致为700~3000元/吨。
    石油化工、制 药、印刷、表 面涂装、涂布 等
    42
    高效吸附- 脱附
    -(蓄热)催化燃烧
    VOCs 治理技术
    利用高吸附性能的活性碳纤维、颗粒炭、蜂窝炭
    和耐高温高湿整体式分子筛等固体吸附材料对工业 废气中的VOCs进行富集,对吸附饱和的材料进行强 化脱附工艺处理,脱附出的VOCs进入高效催化材料 床层进行催化燃烧或蓄热催化燃烧工艺处理,进而降 解VOCs。该技术的VOCs去除效率一般大于95%,可 达98%以上。
    石油、化工、 电子、机械、 涂装等行业
    43
    活性炭吸附回收
    VOCs 技术
    采用吸附、解析性能优异的活性炭(颗粒炭、活
    性炭纤维和蜂窝状活性炭)作为吸附剂,吸附企业生 产过程中产生的有机废气,并将有机溶剂回收再利 用,实现了清洁生产和有机废气的资源化回收利用。 废气风量:800~40000m3/h,废气浓度:3~150g/m3。
    包装印刷、石
    油、化工、化 学药品原药制 造、涂布、纺 织、集装箱喷
    四、机动车尾气排放控制关键技术
    59
    汽油车尾气催化 净化技术
    采用优化配方的全Pd型三效催化剂,以及真空吸
    附蜂窝状催化剂的定位涂覆技术,制备汽车尾气净化 器核心组件。真空涂覆技术可以精确控制催化剂涂覆 量,有效提高产品的一致性。全Pd催化剂配方根据发 动机型号不同其Pd含量约在1~3g/L范围内,较同种发 动机上用的普通Pd-Pt-Rh三效催化剂成本可降低50% 以上。利用该催化剂及涂覆技术生产的净化器对汽车 尾气中CO、HC和NOx的同时净化效果可大于95%, 催化剂寿命超过10万公里,达到相当于国VI以上的尾 气排放标准要求。
    汽车尾气污染 物处理
    五、居室及公共场所典型空气污染物净化关键技术
    64
    中央空调空气净 化单元及室内空 气净化技术
    针对不同场所,采用风盘或/和组空不同的中央空
    调系统,设置过滤器和净化组件,集成过滤、吸附、
    (光)催化、抗菌/杀菌等多种净化技术,实现室内温 度和空气品质的全面调节。
    居室及公共场 所室内空气净 化
    65
    室内空气中有害 微生物净化技术
    研制层状材料为载体负载银离子的抗菌剂,在保
    持很好的抗菌性能的同时解决了银离子在高温使用 时变色的问题。研制有机无机复合抗菌喷剂,对室内 常见的有害微生物,如大肠杆菌,金黄色葡萄球菌, 白色念珠菌,军团菌有很好的抗菌效果,对枯草芽孢 杆菌也有很好的抑制作用。
    居室及公共场 所室内空气净 化
    六、无组织排放源控制关键技术
    69
    综合 抑尘技术
    主要包括 生物纳膜抑尘技术 、云雾抑尘技术及湿式收尘技术等关键技术。生物纳膜是层间距达到纳米 级的双电离层膜,能最大限度增加水分子的延展性, 并具有强电荷吸附性;将生物纳膜喷附在物料表面, 能吸引和团聚小颗粒粉尘,使其聚合成大颗粒状尘 粒,自重增加而沉降;该技术的除尘率最高可达99% 以上,平均运行成本为0.05~0.5元/吨。 云雾抑尘技术 是 通过 高 压离 子 雾 化 和 超 声 波雾 化 , 可 产 生1μm~100μm的超细干雾;超细干雾颗粒细密,充分增 加与粉尘颗粒的接触面积,水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞 并凝聚,形成团聚物,团聚物不断变大变重,直至最 后自然沉降,达到消除粉尘的目的;所产生的干雾颗 粒,30%~40%粒径在2.5μm以下,对大气细微颗粒污 染的防治效果明显。 湿式收尘技术 通过压降来吸收附 着粉尘的空气,在离心力以及水与粉尘气体混合的双 重作用下除尘;独特的叶轮等关键设计可提供更高的 除尘效率。
    适用于散料生 产、加工、运 输、装卸等环 节,如矿山、 建筑、采石场、 堆场、港口、 火电厂、钢铁 厂、垃圾回收 处理等场所
    七、大气复合污染监测、模拟与决策支持关键技术
    71
    大气挥发性有机 物快速在线监测 系统
    环境大气通过采样系统采集后,进入浓缩系统,
    在低温条件下,大气中的挥发性有机化合物在空毛细 管捕集柱中被冷冻捕集;然后快速加热解吸,进入分 析系统,经色谱柱分离后被FID和MS检测器检测,系 统还配有自动反吹和自动标定程序,整个过程全部通 过软件控制自动完成。系统主要特点有:自然复叠电 子超低温制冷系统、自主研发的温度测量技术、双通 路惰性采样系统、去活空毛细管捕集、双色谱柱分离、 FID和MS双检测器检测。系统可以用于在线连续监 测,也可以用于应急检测(采样罐现场采样)。该系 统一次采样可以检测99种各类VOCs(碳氢化合物、 卤代烃、含氧挥发性有机物),在较长时间内可以满 足我国环境空气中VOCs的监测要求。
    大气环境监测
    72
    大气细粒子及其 气态前体物一体 化在线监测技术
    利用多种快速接口组合,设计开发出具有自主知
    识产权的“大气细粒子及其气态前体物一体化的在线 监测系统”,实现细粒子水溶性化学成分及其气态前 体物的同步在线监测,包括:气态HCl、HONO、HNO3、
    H2SO4,气溶胶中F-、Cl-、NO2 、NO3 、SO4 以及WSOC
    - - 2-
    的分析,实现大气细粒子中多种元素快速在线检测。 设计开发出能够进行不同粒径段的细粒子样品成分 分析装置,用于解析大气细粒子的来源与转化过程, 为大气污染区域协同控制提供基础数据,为区域大气 细粒子污染调控措施的制定提供科学基础和监测技 术。
    大气环境监测
    73
    大气中NOx及其 光化产物一体化 在线监测仪器及 标定技术
    利用光解技术和表面化学方法研发准确测量 NO2
    的技术,与常规化学发光技术结合开发能够准确测定NO、NO2、PAN和PPN的技术系统。集成所研制的动 态零点化学发光法测NO模块,光降解NO2模块和钼催 化转化模块,制造一体化样机,样机可同时在线精确 测量大气样品中的NO、NO2、NOy。为评估含氮大气 活性成分对O3产生贡献的准确测算和其产物的进一 步演化提供可靠的技术方法和适合国情的仪器设备 产品。
    大气环境监测
    74
    大气细粒子和超细粒子的快速在 线监测技术
    针对区域大气颗粒物立体在线监测的技术需求,
    开展大气复合污染中细粒子及超细粒子物化特性的 原位快速测定技术研究,基于“称重法”的振荡天平 颗粒物质量浓度监测仪,完成大气PM2.5质量浓度的实
    大气环境监测
    八、清洁生产关键技术
    88
    水煤浆代油洁净 燃烧技术
    水煤浆代油洁净燃烧技术是把煤磨成细粉与水
    和少量添加剂混合成悬浮状高浓度浆液,像油一样采 用全封闭方式输送和储存,用泵输送,并用喷嘴喷入 锅炉炉膛雾化悬浮燃烧,燃烧效率高,它是一种以煤 代油的新技术。在制浆过程中要对煤净化处理,处理
    各 种电站 锅 炉、工业锅炉、 工业窑炉

    以燃煤工业过程为例进行简要论述。

    燃煤电站与工业锅炉排放烟气中飞灰的中值直径分别为3.8微米和7.5微米。传统的除尘器捕集小于1μm的粒子的效 率是很低的,因为所应用的除尘原理如重力沉积、惯性沉积、电泳等对于该粒径范围的粒子已经没有明显的作用。在常规的除尘方法中,采用惯性,旋风方法,对于细微粒子的脱除效率仅在20-40%。

    对细微颗粒脱除比较有效的是电除尘、文丘里除尘器和袋式除尘器,对于全效率为97%的电除尘,0-5微米粒径的分级效率仅为90%,对于文丘里除尘器和袋式除尘器则为94-95%,都低于全效率。

    研究还表明,飞灰颗粒本身,尤其是铁质颗粒对细粒飞灰捕捉的能力较强,具有显着的自脱除效应。有些学者利用脉冲放电技术进行细颗粒的脱除试验,也取得了一定成果。

    对燃煤烟气中超细颗粒排放的控制,当今国内外尚无成熟的技术,因此开发实用的超细飞灰脱除技术,是国内外正待加强研究的课题,中国作为燃煤大国,则更显紧迫。

    可吸入颗粒物

    从可持续发展的观点看,煤的燃烧与污染控制是复杂的系统工程,从煤的形成与埋藏—煤炭资源特性—煤的燃烧—燃烧产物的处置与污染控制,一环紧扣一环,是一个互为关联的整体。其研究的核心,既是煤中有机组分和无机组分在不同环境条件下的物理化学转化行为,研究目的则是充分利用有利于人类发展的这些物质演化过程,并将不利转化为有利或尽量控制不利方向的转化。

    总体来讲,煤燃烧过程中超细颗粒物的治理是一个多种学科综合交叉的基础研究与技术开发领域,大力开展超细颗粒物治理工作不仅具有巨大的经济效益,而且具有潜在的环境效益和社会效益。

    燃煤过程中超细颗粒物的治理工作主要表现在以下几个方面:

    ⑴在线测试技术水平的提高。这是研究超细颗粒物形成、排放与治理的重要基础。

    ⑵打破常规的研究思路与手段。由于超细颗粒物的微观性和复杂性,其化学行为与动力学行为十分特殊,因此需要建立新的研究思路,寻求新的研究手段,才更加有利于问题的解决。

    ⑶ 除上述两点以外,国家在法规及其政策上的支持也是至关重要的。

    变废为宝/可吸入颗粒物 编辑

    大气中可吸入颗粒物的一次形成源多为工业过程中超细颗粒物的排放。但超细颗粒捕集下来,将是可以再生利用的重要资源。

    以铁铝合金冶炼炉排放的超细粉末-硅微粉为例。

    硅微粉系铁合金冶炼炉生产过程中,由硅石中的SiO2被还原生成的气态物质,在逸出料面后,再氧化形成的SiO2 微粒。它是一种灰白色的超细粉末,在扫描电镜下为光滑的圆球状,平均粒径小于1mm。用氮吸附法测得比表面积25~30m2/g,比水泥(0.4 m2/g)大50~100倍。堆积密度为200~250kg/m3,比重2.1~3.0 kg/m3,常温下比电阻2.4×1014Ω.m,酸碱度6.7~8,火山灰活性90%。

    硅微粉由于具有优良的理化性能,是一种重要的纳米~微米级无机非金属材料,被国外称为“神奇的材料”,现已广泛应用于建筑、橡胶、陶瓷与耐火材料等领域,且利用范围日益扩大。据悉,日本在从中国进口铁合金产品的同时,也大量进口硅微粉,进行提纯加工后,生产出高性能陶瓷材料,用于航空、航天等高技术领域。而中国在提纯、加密与高性能陶瓷材料方面,尚未掌握关键技术。另一方面,如果对这些粉尘不进行治理,进入大气后成为可吸入颗粒物,可直接进入人体肺部,危害极大。因此,硅微粉的回收利用,不仅体现在其经济效益上,更体现在环境效益上。

    相关指数/可吸入颗粒物 编辑

    空气污染指数(Air Pollution Index,简称API)是一种反映和评价空气质量的方法,就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度,其结果简明直观,使用方便,适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度限值。中国采用的空气污染指数(API)分为五级,API值小于等于50,说明空气质量为优,相当于达到国家空气质量一级标准,符合自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护地区的空气质量要求。API值大于50且小于等于100,表明空气质量良好,相当于达到国家空气质量二级标准。API值大于100且小于等于200,表明空气质量为轻度污染,相当于达到国家空气质量三级标准;长期接触,易感人群病状有轻度加剧,健康人群出现刺激症状。API值大于200,表明空气质量较差,超过国家空气质量三级标准,一定时间接触后,对人体危害较大。

    室内标准/可吸入颗粒物 编辑

    检测标准

    范围

    本标准规定了室内空气中可吸入颗粒物日平均最高容许浓度及采样器的要求。

    本标准适用于室内空气监测和评价,不适用于生产性场所的室内环境。

    定义

    本标准采用下列定义。

    可吸入颗粒物inhalableparticulatematter

    指能进入呼吸道的质量中值直径为10μm的颗粒物(D50=10μm)。

    粒径单位;空气动力学当量直径aerodynamicdiameter

    指在低雷诺数的气流中与单位密度球具有相同末沉降速度的颗粒直径。

    卫生要求

    室内可吸入颗粒物日平均最高容许浓度为0.15mg/m3。质量中值直径为10μm。

    监测检验

    ⒋1采样器要求D50≤10+1μm,几何标准差δg=1.5+0.1。

    ⒋2室内空气中可吸入颗粒物的测定方法。

    减少措施

    室内可吸入颗粒物主要来源于厨房,比如做饭炒菜所用燃料的不完全燃烧及油烟等。此外,建筑材料中常用来作保温材料的石棉,由于长期老化磨损等原因,可释放出一定量的可吸入颗粒物,引发呼吸道的疾病。而饲养宠物的家庭也要注意了,动物或禽类的皮毛等微粒扩散到室内,也会影响人体的健康。

    人的呼吸系统类似一个高效分级采样器。通过人的呼吸,颗粒物可按粒径大小沉积在呼吸道的各个部位之中,粒径大于10微米以上的颗粒物大部分被阻挡在上呼吸道(鼻腔和咽喉部位),而颗粒小于10微米能穿透咽喉部进入下呼吸道。特别是粒径小于5微米的颗粒物能沉积在呼吸道深部肺泡内,对人体危害更大。颗粒物在呼吸道中的沉积,主要有三种方式,即惯性碰撞、重力沉降和扩散作用的综合结果。

    颗粒物作用于人体分两方面,一是物理方面的作用,细小的颗粒物通过呼吸道进入人的肺部壁上产生刺激作用,出现黏液从而引起肺部疾病,尤其是心脏病患者,当呼吸困难时,可引起心脏的不舒服,有时导致死亡。二是化学方面的作用,微粒上附着大量有害物质,通过呼吸道直接吸入到肺部造成对人体的危害。

    要减少颗粒物对人体的危害,从自身出发,要有意识做到以下几点:

    提高个人的环保意识,多参加植树造林活动,增加绿地面积,尽量减小裸露的地面。

    城市施工时应注意防止造成大量的扬尘。

    驾车的朋友,提倡使用绿色燃料,使用高效润滑油,减少汽车尾气的排放。有调查显示PM2.5的排放主要来自柴油车。

    日常生活中,尽量少用煤作为燃料。用电比使用天然气、液化石油气及煤气等燃料相对便宜,改用微波炉、电饭煲等做饭可减少厨房的空气污染。

    在室内,要经常保持清洁卫生,吸烟者不要在室内吸烟,适当养些绿色花草以保持室内空气的清新。

    在日常抖被子时,有很多漂浮物浮起来,在太阳下可以看到很多细小的颗粒,这种时候最好让小孩子走开。

    喜欢晨练的中老年人,应避开早晨6~8时空气污染高峰期,上午9时以后锻炼为宜;且不要到公路边锻炼,应选择绿色植物多、空气质量好、环境较为安静的公园内。冬季由于室外温度低,为防止中老年人心脑血管病的发生,选择上午10时后锻炼为宜。

    大型商场或公共娱乐场所,由于周末、节假日时人员众多,空气质量极差,易造成呼吸系统的疾病(冬季为甚),故不宜久留。

    雾天和灰霾天气,是PM2.5浓度相对较高的时候,最好少出门,门窗关上。

    可吸入颗粒物与人类住宅高度

    大家知道,地心引力与可吸入颗粒物的直径是成正比关系的。也可以说地球引力对可吸入颗粒物的影响是这样的:因为物质的重力影响,距离地表面越近则可吸入颗粒物的直径就越大,从而对人体吸入的概率和侵害就会减少。另外,地磁对人类的生命延续也是有着重要作用的,地球磁场对人类的作用力越大,人类的生命力就越顽强。

    经研究表明,大量的有毒有害气体和可吸入颗粒物大部分主要集中在离地表20米以上的空间。高层建筑以及超高层建筑已经不适合人类居住。人类最佳的居住空间应是离地面20米(最好为10米)以内。就其可吸入颗粒物来说,离地面越近可吸入颗粒物的直径就越大,人体吸入的概率也就越小。我们知道,有毒气体的质量是很小的,其基本与空气相混合,很容易被人体吸入。那么对于我们人类来说,其居住的空间离地面越高,可吸入颗粒物对人体的伤害作用也就越大。另外,人类净化生活用水较净化空气容易,而分离空气中的有害气体和细小的可吸入颗粒物一直是科学界的难题。

    针对居住在高层建筑中的人员情况调查表明,其主要体现有毒气体以及大量可吸入颗粒物对人体造成的疾病和心理不良影响表现为:

    ⑴居住在高层住宅中的人群普遍出现恐慌、烦躁、压抑、懒惰以及性情暴躁等不良状态。

    ⑵生命期缩短、多病。现实中,居住在底层住宅中的老年人寿命普遍较高。

    ⑶与生命相关的运动量相对减少。

    ⑷高层住宅中老年人的身体健康状况欠佳。

    也许将来会随着科学技术的不断提高,人类可以净化空气中的有毒有害气体成分,其高层住宅建筑不再是人类所担心的问题。但是,科学技术还远远没有达到。要多长时间呢?也许在本世纪末或更长的时间,也有可能是我们人类永远解决不了的科学难题。那么当今人类住宅层高度还是选在20米以下为宜,这才是人类最佳的居住环境。上面已经说过,可吸入颗粒物的直径、密度、质量等,都与地心的引力有着密切的关系。地表层的每一高度范围都存在直径大小不一样的空间污染物颗粒,住宅建筑越高,可吸入颗粒物就越小,也就越容易被人体吸入。根据这个问题,人类住宅高度的最佳选择应该是六层以下的住宅建筑。

    可吸入颗粒物的监测

    激光粉尘仪该仪器适用于公共场所可吸入颗粒物(PM10)浓度的快速测定、工矿企业生产现场等劳动卫生方面粉尘浓度的检测,以及环境保护领域可吸入尘浓度的监测,还可用于空气净化器净化效率的评价。有千台以上仪器在全国各地使用,得到用户好评。

    仪器符合卫生部WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物(PM10)测定法-光散射法》标准、劳动部LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》标准以及铁道部TB/T2323-92《铁路作业场所空气仪器中粉尘测定相对质量浓度与质量浓度的转换方法》等行业标准以及卫生部卫监督发〔2006〕58号文件颁布实施的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。

    主要特点:

     可直读颗粒物质量浓度(mg/m3),1分钟出结果,或根据用户需要任意设定采样时间;

     测量快速、准确、检测灵敏度高;

     设计了自校系统,仪器性能稳定可靠;

     具有气幕屏蔽及洁净气自清洗功能,确保光学系统不受污染;

     实现了软件自动调零;

     具有与计算机双向通讯功能,可通过PC机进行数据处理,打印出曲线及表格;

     具有颗粒物浓度连续监测、定时采样以及粉尘浓度超标报警等多种功能;

    主要技术指标

    检测灵敏度:低灵敏度0.01mg/m3 ;高灵敏度0.001 mg/m3 ;

    测定范围: 低灵敏度 0.01~100 mg/m3 ;高灵敏度 0.001~10 mg/m3 ;

    测定时间:标准时间为1分钟,设有0.1、1、2、5、10分钟及调时档(任意设定采样时 间);

    重复性误差:±2%;

    测量精度: ±10%

    输出接口:PC机通讯接口(RS232)及打印机输出接口

    环境温度:0℃~40℃(储存温度-20℃~60℃)

    为保证监测数据准确须注意事项:

    1、测量时将激光粉尘仪放置高度为1.5米的呼吸带位置;

    2、激光粉尘仪具有CMC《制造计量器具许可证》标志;

    3、选择通过ISO9001质量管理体系认证和ISO14000环境管理体系认证的生产企业;

    4、选择具有自主创新产品证书的激光粉尘仪。

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