通常把粒徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10,又稱為可吸入顆粒物或飄塵。顆粒物的直徑越小，進(jìn)入呼吸道的部位越深。10微米直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，5微米直徑的可進(jìn)入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到細(xì)支氣管和肺泡。

 介紹

總懸浮顆粒物是指漂浮在空氣中的固態(tài)和液態(tài)顆粒物的總稱，其粒徑范圍約為0.1-100微米。有些顆粒物因粒徑大或顏色黑可以為肉眼所見，比如煙塵。有些則小到使用電子顯微鏡才可觀察到。通常把粒徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10，又稱為可吸入顆粒物或飄塵。組成依地點(diǎn)、氣候、一年中的季節(jié)不同而變化很大?？晌腩w粒物通常來自在未鋪瀝青、水泥的路面上行使的機(jī)動(dòng)車、材料的破碎碾磨處理過程以及被風(fēng)揚(yáng)起的塵土。顆粒物的直徑越小，進(jìn)入呼吸道的部位越深。10微米直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，5微米直徑的可進(jìn)入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到細(xì)支氣管和肺泡。

可吸入顆粒物(PM10)在環(huán)境空氣中持續(xù)的時(shí)間很長，對(duì)人體健康和大氣能見度影響都很大。一些顆粒物來自污染源的直接排放，比如煙囪與車輛。另一些則是由環(huán)境空氣中硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物及其它化合物互相作用形成的細(xì)小顆粒物，它們的化學(xué)和物理組成依地點(diǎn)、氣候、一年中的季節(jié)不同而變化很大?？晌腩w粒物通常來自在未鋪瀝青、水泥的路面上行使的機(jī)動(dòng)車、材料的破碎碾磨處理過程以及被風(fēng)揚(yáng)起的塵土。

可吸入顆粒物的監(jiān)測分析方法為質(zhì)量法。

導(dǎo)致疾病

可吸入顆粒物被人吸入后，會(huì)累積在呼吸系統(tǒng)中，引發(fā)許多疾病。對(duì)粗顆粒物的暴露可侵害呼吸系統(tǒng)，誘發(fā)哮喘 病。細(xì)顆粒物可能引發(fā)心臟病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，對(duì)于老人、兒童和已患心肺病者等敏感人群，風(fēng)險(xiǎn)是較大的 。

越細(xì)小的顆粒物對(duì)人體危害越大，粒徑超過10微米的顆粒物可被鼻毛吸留，也可通過咳嗽排出人體，而粒徑小于10微米的可吸入顆粒物可隨人的呼吸沉積肺部，甚至可以進(jìn)入肺泡、血液。在肺部沉積率最高的是粒徑為1微米左右的顆粒物。這些顆粒物在肺泡上沉積下來，損傷肺泡和粘膜，引起肺組織的慢性纖維化，導(dǎo)致肺心病，加重哮喘病，引起慢性鼻咽炎、慢性支氣管炎等一系列病變，嚴(yán)重的可 危及生命。顆粒物對(duì)兒童和老年人的危害尤為明顯。

可吸入顆粒物還具有較強(qiáng)的吸附能力，是多種污染物的“載體”和“催化劑”，有時(shí)能成為多種污染物的集合體，是導(dǎo)致各種疾病的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

據(jù)有關(guān)資料顯示，空氣中彌漫著的可吸入顆粒物非常小，能夠直達(dá)并沉積于肺部，直接參與血液循環(huán)，對(duì)人體的危害相當(dāng)大。人體若吸入大量的可吸入顆粒，可以導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)病癥，例如氣促、咳嗽等，并加重已有的呼吸系統(tǒng)疾病，損害肺部組織。而包括患有慢性肺炎、心臟病、感冒或哮喘病患者的老年人及兒童則是最易受可吸入顆粒物影響的人群。

形成探討

可吸入顆粒物的形成主要有兩個(gè)途徑：其一，各種工業(yè)過程(燃煤、冶金、化工、內(nèi)燃機(jī)等)直接排放的超細(xì)顆粒物;其二，大氣中二次形成的超細(xì)顆粒物與氣溶膠等。其中，第一種途徑是可吸入顆粒物的主要形成源，也是可吸入顆粒物污染控制的重要對(duì)象。

以煤炭利用領(lǐng)域?yàn)槔?/p>

中國一次能源以煤炭為主，大量煤炭燃燒已對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，并影響到資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。除控制SO2和NOx的排放外，懸浮顆粒物的排放亦不容忽視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國粉煤灰的排放量已達(dá)1.5億噸，雖然現(xiàn)有除塵裝置的除塵效率可高達(dá)99%以上，但靜電除塵器對(duì)超細(xì)飛灰的捕獲率較低，約有1%的飛灰進(jìn)入大氣，構(gòu)成大氣氣溶膠的主要部分。這部分飛灰以粒徑小于2.5微米甚至亞微米級(jí)超細(xì)顆粒為主，其數(shù)量可達(dá)到飛灰總數(shù)的90%以上，且表面往往富集煤中微量重金屬元素及有機(jī)污染物，危害甚大。另外，超細(xì)飛灰的形成也導(dǎo)致鍋爐內(nèi)爐壁的結(jié)渣與沾污程度的增加，影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，研究燃煤過程中超細(xì)飛灰的形成機(jī)制，降低其形成與排放量，意義重大。七十年代以來，鑒于世界各國燃煤噸位的劇增，煤炭燃燒過程中無機(jī)組分的轉(zhuǎn)化行為其對(duì)鍋爐設(shè)備和環(huán)境的影響受到普遍關(guān)注，有關(guān)燃煤飛灰的物理化學(xué)特性、形成機(jī)制及其利用途徑，國內(nèi)外已進(jìn)行不同程度的研究，但對(duì)于超細(xì)飛灰的形成機(jī)制，尚無定論。M. Shibaoka & A. R. Ramsden利用特殊取樣裝置觀察到煤粉燃燒過程中無機(jī)組分的形態(tài)變化，認(rèn)為高灰分及高惰性組含量的煤，容易形成大量細(xì)粒飛灰。Quann R.J. and Sarofim A. J.利用電子顯微鏡研究了褐煤燃燒過程中灰粒的形成過程與數(shù)量。Erickson T. A. etc研究了在有Na、S和Si存在的煤粉火焰中飛灰的演變過程。H.M ten Brink揭示出煤粉燃燒過程中，超細(xì)硅煙霧的形成。

最近，美國麻省理工學(xué)院的研究結(jié)果表明，該類飛灰形成的數(shù)量主要與煤中礦物分布賦存特征有關(guān)，而與煤級(jí)關(guān)系不大。一般認(rèn)為，亞微米級(jí)顆粒主要由揮發(fā)的元素均相凝聚而成，主要為堿金屬或堿土金屬的鹽類(K2SO4、Na2SO4、CaSO4)。日本學(xué)者利用低變質(zhì)煙煤與褐煤進(jìn)行研究表明，亞微米級(jí)顆粒主要來自于與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的鈣離子，燃燒過程中未能充分聚結(jié)?？梢姡煌瑢W(xué)者由于采用煤種與試驗(yàn)條件的差異，得出的結(jié)論并非一致。

中國也有少數(shù)學(xué)者涉足該領(lǐng)域的研究，王伯春(1997)等的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)粒飛灰形成的數(shù)量隨著煤中Fe、K、Na等元素的蒸發(fā)量的增加而增加。中國動(dòng)力用煤煤種齊全，今后針對(duì)不同煤種的煤質(zhì)特性及不同鍋爐類型，研究超細(xì)飛灰的形成機(jī)制是十分必要的。

治理簡述

以燃煤工業(yè)過程為例進(jìn)行簡要論述。

燃煤電站與工業(yè)鍋爐排放煙氣中飛灰的中值直徑分別為3.8微米和7.5微米。傳統(tǒng)的除塵器捕集小于1μm的粒子的效 率是很低的，因?yàn)樗鶓?yīng)用的除塵原理如重力沉積、慣性沉積、電泳等對(duì)于該粒徑范圍的粒子已經(jīng)沒有明顯的作用。在目前常規(guī)的除塵方法中，采用慣性，旋風(fēng)方法，對(duì)于細(xì)微粒子的脫除效率僅在20-40%。

對(duì)細(xì)微顆粒脫除比較有效的是電除塵、文丘里除塵器和袋式除塵器，對(duì)于全效率為97%的電除塵，0-5微米粒徑的分級(jí)效率僅為90%，對(duì)于文丘里除塵器和袋式除塵器則為94-95%，都低于全效率。

近期研究還表明，飛灰顆粒本身，尤其是鐵質(zhì)顆粒對(duì)細(xì)粒飛灰捕捉的能力較強(qiáng)，具有顯著的自脫除效應(yīng)。有些學(xué)者利用脈沖放電技術(shù)進(jìn)行細(xì)顆粒的脫除試驗(yàn)，也取得了一定成果。

對(duì)燃煤煙氣中超細(xì)顆粒排放的控制，目前國內(nèi)外尚無成熟的技術(shù)，因此開發(fā)實(shí)用的超細(xì)飛灰脫除技術(shù)，是國內(nèi)外正待加強(qiáng)研究的課題，中國作為燃煤大國，則更顯緊迫。

從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)看，煤的燃燒與污染控制是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從煤的形成與埋藏—煤炭資源特性—煤的燃燒—燃燒產(chǎn)物的處置與污染控制，一環(huán)緊扣一環(huán)，是一個(gè)互為關(guān)聯(lián)的整體。其研究的核心，既是煤中有機(jī)組分和無機(jī)組分在不同環(huán)境條件下的物理化學(xué)轉(zhuǎn)化行為，研究目的則是充分利用有利于人類發(fā)展的這些物質(zhì)演化過程，并將不利轉(zhuǎn)化為有利或盡量控制不利方向的轉(zhuǎn)化。

總體來講，煤燃燒過程中超細(xì)顆粒物的治理是一個(gè)多種學(xué)科綜合交叉的基礎(chǔ)研究與技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，大力開展超細(xì)顆粒物治理工作不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有潛在的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

燃煤過程中超細(xì)顆粒物的治理工作主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)在線測試技術(shù)水平的提高。這是研究超細(xì)顆粒物形成、排放與治理的重要基礎(chǔ)。

(2)打破常規(guī)的研究思路與手段。由于超細(xì)顆粒物的微觀性和復(fù)雜性，其化學(xué)行為與動(dòng)力學(xué)行為十分特殊，因此需要建立新的研究思路，尋求新的研究手段，才更加有利于問題的解決。

(3) 除上述兩點(diǎn)以外，國家在法規(guī)及其政策上的支持也是至關(guān)重要的。

變廢為寶

大氣中可吸入顆粒物的一次形成源多為工業(yè)過程中超細(xì)顆粒物的排放。但超細(xì)顆粒如果捕集下來，將是可以再生利用的重要資源。

以鐵鋁合金冶煉爐排放的超細(xì)粉末-硅微粉為例。

硅微粉系鐵合金冶煉爐生產(chǎn)過程中，由硅石中的SiO2被還原生成的氣態(tài)物質(zhì)，在逸出料面后，再氧化形成的SiO2 微粒。它是一種灰白色的超細(xì)粉末，在掃描電鏡下為光滑的圓球狀，平均粒徑小于1mm。用氮吸附法測得比表面積25~30m2/g，比水泥(0.4 m2/g)大50~100倍。堆積密度為200~250kg/m3，比重2.1~3.0 kg/m3，常溫下比電阻2.4×1014Ω.m , 酸堿度6.7~8，火山灰活性90%。

硅微粉由于具有優(yōu)良的理化性能，是一種重要的納米~微米級(jí)無機(jī)非金屬材料，被國外稱為“神奇的材料”，目前已廣泛應(yīng)用于建筑、橡膠、陶瓷與耐火材料等領(lǐng)域，且利用范圍日益擴(kuò)大。據(jù)悉，日本在從中國進(jìn)口鐵合金產(chǎn)品的同時(shí)，也大量進(jìn)口硅微粉，進(jìn)行提純加工后，生產(chǎn)出高性能陶瓷材料，用于航空、航天等高技術(shù)領(lǐng)域。而中國在提純、加密與高性能陶瓷材料方面，尚未掌握關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，如果對(duì)這些粉塵不進(jìn)行治理，進(jìn)入大氣后成為可吸入顆粒物，可直接進(jìn)入人體肺部，危害極大。因此，硅微粉的回收利用，不僅體現(xiàn)在其經(jīng)濟(jì)效益上，而且體現(xiàn)在環(huán)境效益上。

中國冶金爐硅微粉產(chǎn)品自1990年以來，暢銷美、日、英、德、港、臺(tái)等18個(gè)國家和地區(qū)，年創(chuàng)匯達(dá)1000萬美元以上，深受國內(nèi)外用戶好評(píng)。但目前僅將布袋除塵器收集的原狀硅微粉進(jìn)行出售，由于在硅微粉的除塵回收、提純、加密以及綜合利用方面的技術(shù)開發(fā)力度不夠，在一定程度上影響了硅微粉回收的經(jīng)濟(jì)效益，而且產(chǎn)品銷

售受到外界市場狀況的制約。由于硅微粉的容重輕，密度只有200kg/m3，因此，在運(yùn)輸和包裝上費(fèi)用較高。另外，高純度的硅微粉在耐火材料、化工等領(lǐng)域應(yīng)用較廣，現(xiàn)在許多國家提出該產(chǎn)品的供貨要求，但是，目前中國硅微粉純度不夠，SiO2含量只能達(dá)到92%左右，如果在提高收塵率的同時(shí)，能夠把SiO2含量提高到96%以上，

將其中的雜質(zhì) Fe2O3、C等去除，則每噸銷售價(jià)格可以大幅度提高，為企業(yè)帶來更顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

相關(guān)指數(shù)

空氣污染指數(shù)(AIRPOLLUTIONINDEX，簡稱API)是一種反映和評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的方法，就是將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數(shù)值形式、并分級(jí)表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度，其結(jié)果簡明直觀，使用方便，適用于表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢?？諝馕廴局笖?shù)是根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)污染物對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響來確定污染指數(shù)的分級(jí)及相應(yīng)的污染物濃度限值。中國目前采用的空氣污染指數(shù)(API)分為五級(jí)，API值小于等于50，說明空氣質(zhì)量為優(yōu)，相當(dāng)于達(dá)到國家空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，符合自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護(hù)地區(qū)的空氣質(zhì)量要求。API值大于50且小于等于100，表明空氣質(zhì)量良好，相當(dāng)于達(dá)到國家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。API值大于100且小于等于200，表明空氣質(zhì)量為輕度污染，相當(dāng)于達(dá)到國家空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn);長期接觸，易感人群病狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀。API值大于200，表明空氣質(zhì)量較差，超過國家空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一定時(shí)間接觸后，對(duì)人體危害較大。

室內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)

1.范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物日平均最高容許濃度及采樣器的要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于室內(nèi)空氣監(jiān)測和評(píng)價(jià)，不適用于生產(chǎn)性場所的室內(nèi)環(huán)境。

2.定義

本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。

2.1可吸入顆粒物inhalableparticulatematter

指能進(jìn)入呼吸道的質(zhì)量中值直徑為10μm的顆粒物(D50=10μm)。

2.2粒徑單位;空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑aerodynamicdiameter

指在低雷諾數(shù)的氣流中與單位密度球具有相同末沉降速度的顆粒直徑。

3.衛(wèi)生要求

室內(nèi)可吸入顆粒物日平均最高容許濃度為0.15mg/m3。質(zhì)量中值直徑為10μm。

4.監(jiān)測檢驗(yàn)

4.1采樣器要求D50≤10+1μm，幾何標(biāo)準(zhǔn)差δg=1.5+0.1。

4.2室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物的測定方法。

減少措施

室內(nèi)可吸入顆粒物主要來源于廚房，比如做飯炒菜所用燃料的不完全燃燒及油煙等。此外，建筑材料中常用來作保溫材料的石棉，由于長期老化磨損等原因，可釋放出一定量的可吸入顆粒物，引發(fā)呼吸道的疾病。而飼養(yǎng)寵物的家庭也要注意了，動(dòng)物或禽類的皮毛等微粒擴(kuò)散到室內(nèi)，也會(huì)影響人體的健康。

人的呼吸系統(tǒng)類似一個(gè)高效分級(jí)采樣器。通過人的呼吸，顆粒物可按粒徑大小沉積在呼吸道的各個(gè)部位之中，粒徑大于10微米以上的顆粒物大部分被阻擋在上呼吸道(鼻腔和咽喉部位)，而顆粒小于10微米能穿透咽喉部進(jìn)入下呼吸道。特別是粒徑小于5微米的顆粒物能沉積在呼吸道深部肺泡內(nèi)，對(duì)人體危害更大。顆粒物在呼吸道中的沉積，主要有三種方式，即慣性碰撞、重力沉降和擴(kuò)散作用的綜合結(jié)果。

顆粒物作用于人體分兩方面，一是物理方面的作用，細(xì)小的顆粒物通過呼吸道進(jìn)入人的肺部壁上產(chǎn)生刺激作用，出現(xiàn)黏液從而引起肺部疾病，尤其是心臟病患者，當(dāng)呼吸困難時(shí)，可引起心臟的不舒服，有時(shí)導(dǎo)致死亡。二是化學(xué)方面的作用，微粒上附著大量有害物質(zhì)，通過呼吸道直接吸入到肺部造成對(duì)人體的危害。

要減少顆粒物對(duì)人體的危害，從自身出發(fā)，要有意識(shí)做到以下幾點(diǎn)：

1.提高個(gè)人的環(huán)保意識(shí)，多參加植樹造林活動(dòng)，增加綠地面積，盡量減小裸露的地面。

2.城市施工時(shí)應(yīng)注意防止造成大量的揚(yáng)塵。

3.駕車的朋友，提倡使用綠色燃料。

4.日常生活中，盡量少用煤作為燃料?，F(xiàn)在用電比使用天然氣、液化石油氣及煤氣等燃料相對(duì)便宜，改用微波爐、電飯煲等做飯可減少廚房的空氣污染。

5.在室內(nèi)，要經(jīng)常保持清潔衛(wèi)生，吸煙者不要在室內(nèi)吸煙，適當(dāng)養(yǎng)些綠色花草以保持室內(nèi)空氣的清新。

6.喜歡晨練的中老年人，應(yīng)避開早晨6～8時(shí)空氣污染高峰期，上午9時(shí)以后鍛煉為宜;且不要到公路邊鍛煉，應(yīng)選擇綠色植物多、空氣質(zhì)量好、環(huán)境較為安靜的公園內(nèi)。冬季由于室外溫度低，為防止中老年人心腦血管病的發(fā)生，選擇上午10時(shí)后鍛煉為宜。

7.大型商場或公共娛樂場所，由于周末、節(jié)假日時(shí)人員眾多，空氣質(zhì)量極差，易造成呼吸系統(tǒng)的疾病(冬季為甚)，故不宜久留。