可吸入颗粒物

拼音：kě xī rù kē lì wù

 通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称为可吸入颗粒物或飘尘。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到细支气管和肺泡。

 介绍

总悬浮颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称，其粒径范围约为0.1-100微米。有些颗粒物因粒径大或颜色黑可以为肉眼所见，比如烟尘。有些则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM10，又称为可吸入颗粒物或飘尘。组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。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。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到细支气管和肺泡。

可吸入颗粒物(PM10)在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。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。

可吸入颗粒物的监测分析方法为质量法。

导致疾病

可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统，诱发哮喘 病。细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，风险是较大的 。

越细小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部，甚至可以进入肺泡、血液。在肺部沉积率最高的是粒径为1微米左右的颗粒物。这些颗粒物在肺泡上沉积下来，损伤肺泡和粘膜，引起肺组织的慢性纤维化，导致肺心病，加重哮喘病，引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变，严重的可 危及生命。颗粒物对儿童和老年人的危害尤为明显。

可吸入颗粒物还具有较强的吸附能力，是多种污染物的“载体”和“催化剂”，有时能成为多种污染物的集合体，是导致各种疾病的罪魁祸首。

据有关资料显示，空气中弥漫着的可吸入颗粒物非常小，能够直达并沉积于肺部，直接参与血液循环，对人体的危害相当大。人体若吸入大量的可吸入颗粒，可以导致呼吸系统病症，例如气促、咳嗽等，并加重已有的呼吸系统疾病，损害肺部组织。而包括患有慢性肺炎、心脏病、感冒或哮喘病患者的老年人及儿童则是最易受可吸入颗粒物影响的人群。

形成探讨

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。

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，目前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。

最近，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。

治理简述

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。在目前常规的除尘方法中，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。

近期研究还表明，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，具有显著的自脱除效应。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，目前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。

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:

(1)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。

(2)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。

(3) 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

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。但超细颗粒如果捕集下来，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”，目前已广泛应用于建筑、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，而且体现在环境效益上。

中国冶金炉硅微粉产品自1990年以来，畅销美、日、英、德、港、台等18个国家和地区，年创汇达1000万美元以上，深受国内外用户好评。但目前仅将布袋除尘器收集的原状硅微粉进行出售，由于在硅微粉的除尘回收、提纯、加密以及综合利用方面的技术开发力度不够，在一定程度上影响了硅微粉回收的经济效益，而且产品销

售受到外界市场状况的制约。由于硅微粉的容重轻，密度只有200kg/m3，因此，在运输和包装上费用较高。另外，高纯度的硅微粉在耐火材料、化工等领域应用较广，现在许多国家提出该产品的供货要求，但是，目前中国硅微粉纯度不够，SiO2含量只能达到92%左右，如果在提高收尘率的同时，能够把SiO2含量提高到96%以上，

将其中的杂质 Fe2O3、C等去除，则每吨销售价格可以大幅度提高，为企业带来更显著的经济效益。

相关指数

空气污染指数(AIRPOLLUTIONINDEX，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。中国目前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。

室内检测标准

1.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。

2.定义

本标准采用下列定义。

2.1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)。

2.2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。

3.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。

4.监测检验

4.1采样器要求D50≤10+1μm，几何标准差δg=1.5+0.1。

4.2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：

1.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。

2.城市施工时应注意防止造成大量的扬尘。

3.驾车的朋友，提倡使用绿色燃料。

4.日常生活中，尽量少用煤作为燃料。现在用电比使用天然气、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。

5.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。

6.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。

7.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。