一、污染物種類
通常所指的空氣污染物主要有以下三類:
1、懸浮在空氣中的固態(tài)、液態(tài)微粒。
2、霉菌、致病菌等懸浮在空氣中的微生物。
3、各種對(duì)人體或生產(chǎn)過(guò)程有害的氣體。
以潔凈室為對(duì)象的空氣凈化的目的,就是大可能地把空氣介質(zhì)中的懸浮微粒過(guò)對(duì)于生物潔凈室,還要控制有生命的微粒微生物。
二、微粒的分類
1、按微粒的形成方式分類
(1)分散性微粒:固體或液體在分裂、破碎、振蕩、氣流等作用下變成懸浮狀態(tài)而形成。其中固態(tài)分散性微粒是形狀*不規(guī)則的粒子,或是由集結(jié)不緊、凝結(jié)松散的粒子組合而形成的球形粒子。
(2)凝集性微粒:通過(guò)燃燒、升華或蒸氣凝結(jié)以及氣體反應(yīng)而形成。其中固態(tài)凝集性粒一般是由數(shù)目很多的,有著規(guī)則晶體形狀或者球狀的原生粒子結(jié)成的松散集合體所組成;液態(tài)凝集性微粒是由比液態(tài)分散性微粒小得多、分散性也小的粒子所組成的。
2、按微粒的來(lái)源分類
(1)無(wú)機(jī)微粒:例如:金屬塵粒、礦物塵粒和建材塵粒等。
(2)有機(jī)微粒:例如:植物纖維,動(dòng)物毛、發(fā)、角質(zhì)、皮屑,化學(xué)染料和塑料等。
(3)有生命微粒:例如:?jiǎn)渭?xì)胞藻類、菌類、原生動(dòng)物、細(xì)菌和病毒等。
3、按微粒的大小分類
(1)可見(jiàn)微粒:肉眼可見(jiàn),微粒直徑大于10um。
(2)顯微微粒:在普通顯微鏡下可以看見(jiàn),微粒直徑為0.25~10um。
(3)超顯微微粒:在超顯微鏡或電子顯微鏡下可以看見(jiàn),微粒直徑小于0.25um。
4、微粒的通用分類
(1)灰塵:包括所有固態(tài)分散性微粒。這類微粒在空氣中的運(yùn)動(dòng)受到重力、擴(kuò)散等多種因素影響,是空氣潔凈技術(shù)接觸多的一種微粒,也稱為粉塵。
(2)煙:包括所有固態(tài)凝集性微粒,以及液態(tài)粒子和固態(tài)粒子因凝集作用而產(chǎn)生的微粒,還有從液態(tài)粒子過(guò)渡到結(jié)晶態(tài)粒子而產(chǎn)生的微粒。一般情況下,煙的粒徑遠(yuǎn)在0.5μm以下(如香煙的煙、木材的煙、煤煙等),在空氣中主要呈布朗運(yùn)動(dòng),有相當(dāng)強(qiáng)的擴(kuò)散能力,在靜止空氣中很難沉降。
(3)霧:包括所有液態(tài)分散性微粒和液態(tài)凝集性微粒。根據(jù)ISO的定義,霧概括為“系屬于氣體中液滴的懸浮體的總稱,在氣象中指造成的能見(jiàn)度小于1km的水滴的懸浮體”。 微粒大小因生成狀態(tài)而異,粒徑為0.1-100um,其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)主要受斯托克斯定律支配。例如,從S02作為實(shí)驗(yàn)空氣過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)塵源。如,從S02氣體產(chǎn)生的硫酸霧,因加熱和壓縮空氣的作用產(chǎn)生的油霧,都屬于霧,后者可作為實(shí)驗(yàn)空氣過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)塵源。
(4)煙霧:包括液態(tài)和固態(tài),既含有分散性微粒又含有凝集性微粒。微粒大小從十分之幾微米到幾十微米,例如,工業(yè)區(qū)空氣中由煤粉塵、二氧化硫、氧化碳微粒大小從十分之和水蒸氣所形成的結(jié)合體就是這種煙霧型微粒。根據(jù)ISO的定義,煙霧“通常系指燃燒產(chǎn)生的能見(jiàn)氣溶膠”,“不包括水蒸氣”,說(shuō)明其和霧略有差異。
三、空氣微生物
空氣微生物如細(xì)菌、病毒、真菌、花粉、藻類和噬菌體等都是重要的空氣污染源??諝庵袩o(wú)固有的生物群系,因?yàn)橐话闱闆r下空氣中缺少微生物直接可利用的養(yǎng)料,所以空氣微生物不能在空氣中生長(zhǎng)繁殖。空氣微生物群是由暫時(shí)懸浮于空氣中的塵埃攜帶著的微生物所構(gòu)成。從這個(gè)意義上講,空氣微生物都是自然因素和人為因素污染的結(jié)果。一般情況下,空氣微生物來(lái)源于土壤、灰塵、江河湖海、動(dòng)物、植物及人類本身。
1、來(lái)源于植物:空氣中的花粉、孢子和某些細(xì)菌、真菌來(lái)源于植物。植物能向空氣中釋放大量的細(xì)菌,植物表層的病毒也可由風(fēng)力或借助其他外力進(jìn)人空氣。
2、來(lái)源于動(dòng)物:動(dòng)物極易污染環(huán)境造成許多傳染病的流行,其中許多可通過(guò)呼吸道傳播給人。動(dòng)物帶菌和排菌比人類更加嚴(yán)重。
3、來(lái)源于人體:人類是許多場(chǎng)合特別是公共場(chǎng)所空氣微生物的重要來(lái)源。有些傳染病可以通過(guò)空氣在人間傳播流行。對(duì)人體上的微生物采樣位置不同,其數(shù)量差別也很大。
(1)正常人在靜止條件下,每分鐘可向空氣排放500~1500個(gè)微生物。
(2)人在活動(dòng)時(shí),每分鐘向空氣中排放數(shù)千至數(shù)萬(wàn)個(gè)微生物。
(3)人體外層皮膚每平方毫米可有1x106個(gè)微生物。
(4)每毫升唾液中含有1x109個(gè)微生物。
(5)每毫升鼻涕中含有1x106個(gè)微生物。
(6)打噴嚏產(chǎn)生的氣溶膠中(如果沒(méi)有手絹一類的遮攔),含有1x106個(gè)微生物。
(7)人體分泌物中每克可含有1x1012個(gè)微生物,這大約是分泌物干重的50%。
4、來(lái)源于生產(chǎn)活動(dòng):許多微生物氣溶膠來(lái)源于各類生產(chǎn)活動(dòng)。除農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)以外,許多工業(yè)生產(chǎn)如發(fā)酵、制藥、食品、制革和毛紡生產(chǎn)均可造成空氣微生物污染。
5、來(lái)源于自然界:也就是固體的土壤,液體的江河湖海等。土壤、江河湖海以及各種腐爛物、污染物中均有大量的微生物,在外力如人力、風(fēng)力、水力的作用下可形成大量的微生物氣溶膠。大氣微生物的污染是生命微粒的污染,與潔凈室空氣凈化有關(guān)的主要是細(xì)菌和藻類,室外大氣菌的濃度在不同的地區(qū)和不同的時(shí)間變化很大,一般情況下,大氣菌濃度為1000-5000pc/m3,一般可取2000-3000pc/m3 。從微生物角度上看,不論是細(xì)菌還是病毒,只有附在載體上才可能生存,載體的大小稱為微生物的等價(jià)直徑,在非潔凈的普通房間,微生物等價(jià)直徑為6-8μm,在一般情況下的室外為8~12μm,在潔凈室為1~5μm。
四、污染源
1、室外污染源
(1)大氣塵
大氣塵是空氣潔凈的直接處理對(duì)象。大氣塵是指大氣中的懸浮微粒,不僅包括固體塵,也包含液態(tài)微粒,粒徑小于10μm。這種大氣塵在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域叫作飄塵,以區(qū)別于在較短時(shí)間內(nèi)即沉降到地面的落塵(沉降塵)。產(chǎn)生大氣塵的有自然發(fā)生源和人為發(fā)生源。在自然發(fā)生源中,有因?yàn)楹K菽饔妹鎺肟諝庵械暮{}微粒,可深入陸地?cái)?shù)百公里,90%則降于海上;有風(fēng)吹起的土壤微粒;有森林火災(zāi)時(shí)放出的大量微粒;還有植物花粉等。在大氣塵發(fā)生源中,工業(yè)技術(shù)發(fā)展造成的大氣污染占主要地位。在燃料中煤的灰分大,一般占總質(zhì)量的20%以上;石油的灰分極少,以石油代煤后,煤煙少了,但產(chǎn)生的二氧化硫在高空和水氣相遇,經(jīng)太陽(yáng)光等復(fù)雜作用,變成硫酸霧,污染更嚴(yán)重。隨著燃油工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和汽車數(shù)量的增加,燃燒排出的氫氧化合物與碳?xì)浠衔镏g的一系列復(fù)雜反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧、過(guò)氧酰基硝酸鹽和其他一些物質(zhì),這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)紫外線的照射而產(chǎn)生一種有毒的煙霧,稱為光化學(xué)煙霧。燃煤在我國(guó)能源構(gòu)成中占多數(shù),我國(guó)的大氣塵在人為發(fā)生源方面主要來(lái)自煤煙型大氣污染。大氣塵濃度各地差別很大,同地區(qū)不同時(shí)間差別也很大。由于供暖和氣候干燥,許多城市冬季的大氣塵濃濃度明顯高于其他季節(jié)。
(2)大氣中的微生物
活微生物存在于許多環(huán)境中,如土壤、淡水池塘、湖泊、海洋、食物和飲水等。由于人體環(huán)境既適合于微生物生存也適合于微生物繁殖,所以,人體內(nèi)外的各個(gè)表面都會(huì)有微生物,其一般聚集在外表面、嘴、鼻與腸道中。
1)按照微生物生長(zhǎng)的地方或使用的目的分類,可分為基本的、有用的、無(wú)害的、有害的、危險(xiǎn)的等幾類。類是自然界有機(jī)物質(zhì)的分解,屬于基本微生物,這些類型的微生物在工業(yè)上用于污染物分解,比如廢水凈化;第二類是有用微生物,常常用于商品生產(chǎn),像生產(chǎn)啤酒、葡萄酒及其他酒*料、奶制品、抗生素等;無(wú)害微生物是指人體中包括腸道中的微生物,它們對(duì)維持人體內(nèi)部健康起相當(dāng)大的作用;有害微生物可對(duì)各種產(chǎn)品產(chǎn)生很大的危害,這些產(chǎn)品包括食品和飲料、化妝品及各種各樣的藥品;危險(xiǎn)有機(jī)生物,常常是指致病微生物,它能導(dǎo)致人生病。
2)按更為科學(xué)的方法,微生物可以分成各種亞群,像細(xì)菌、藻類、真菌類、原生體(物)、病毒。
a.細(xì)菌
細(xì)菌包括由幾千種單細(xì)胞生物組成的一類微生物種群。細(xì)菌既存在于周圍空氣中,也存在于人體上,是常見(jiàn)的對(duì)生產(chǎn)工藝影響大的污染物。對(duì)物品、工藝流程或產(chǎn)品進(jìn)行滅菌,就是把所有活的有機(jī)生物從物體表面、氣體或液體中全部除掉。所使用的滅菌方法,必須保證能將無(wú)性繁殖的有機(jī)生物及孢子消除或滅活。
b.藻類
藻類與其他微生物的不同之處在于它需要進(jìn)行光合作用,只有在有陽(yáng)光和水的環(huán)境中才能生存,一般不會(huì)對(duì)潔凈室造成污染。但可能影響水的再循環(huán)系統(tǒng)。
c. 真菌類
真菌有兩種形式:真菌與酵母菌。食物在高溫下儲(chǔ)存太長(zhǎng)時(shí)間,一般都會(huì)生出真菌。在食品表面所見(jiàn)到的絨毛塊稱為菌絲體,就是由多細(xì)胞絲體組成的菌絲。真菌與大多數(shù)細(xì)菌相比,對(duì)養(yǎng)分的需求更簡(jiǎn)單,并能在沒(méi)有大量水的條件下生長(zhǎng)。在污染控制和潔凈室領(lǐng)域,它是第二大微生物污染源,并會(huì)對(duì)潔凈環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。酵母菌是真菌類的第二種形式,屬單細(xì)胞有機(jī)生物。其形狀為螺旋形或卵形,長(zhǎng)5-8μm。在顯微鏡下觀看酵母菌,它類似于細(xì)胞細(xì)菌,只不過(guò)體積大些。
d.原生物
原生物可存在于池塘、湖泊和河流這樣的自然水環(huán)境中。這些單細(xì)胞有機(jī)生物在構(gòu)造上比微生物種屬的其他成員更復(fù)雜。它們靠吃更小的微數(shù)生物為生,反過(guò)來(lái)成為更大微生物的食物。由于原生物總是與天然形成的水環(huán)境有關(guān)聯(lián),所以它們?cè)谖廴究刂坪蜐崈羰翌I(lǐng)域中無(wú)足輕重。
e.病毒
病毒在微生物中處在很*的位置。按照一般所接受的觀念,不能將其分為活的有機(jī)生物。它們的構(gòu)造簡(jiǎn)單,常常是由一層蛋白質(zhì)內(nèi)的單個(gè)DNA或RNA分子組成,比微生物小得多。病毒為了繁殖需要一個(gè)寄主細(xì)胞,將自己的DNA或RNA注入其中,注入的核酸即DNA或RNA便在寄主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。核酸復(fù)制完成后,病毒利用寄主細(xì)胞的細(xì)胞器官生成蛋白質(zhì)層,并包圍核酸。后,新形成的病毒被釋放到周圍環(huán)境中。由于各種因素,病毒在寄主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制過(guò)程,約為20min到幾個(gè)小時(shí)不等。
2、室內(nèi)污染源
潔凈室內(nèi)的污染源主要來(lái)自四個(gè)方面:
(1)大氣中的粉塵、細(xì)菌,清凈空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)帶人的塵粒和微生物。
(2)作業(yè)人員發(fā)塵。作業(yè)人員的發(fā)塵量與作業(yè)人員的動(dòng)作、潔凈工作服(包括鞋)的材料及形式、房間內(nèi)的人員數(shù)量有關(guān)。在潔凈室包括潔凈輔助房間內(nèi)均不準(zhǔn)作業(yè)人員吸煙,因?yàn)槲鼰煂⒂写罅康膲m粒產(chǎn)生。
(3)設(shè)備及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)塵。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高,作業(yè)人員不斷減少,設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的原料、輔助材料、各種工藝介質(zhì)和生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的塵源越來(lái)越引起人們的關(guān)注,且在各種塵源中所占比例呈上升趨勢(shì)。
(4)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)施的產(chǎn)塵,這里包括墻、頂棚、地面和裸露管線的產(chǎn)塵。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)施的產(chǎn)塵情況,與建造潔凈室所選用的建筑材料、施工安裝方法有關(guān)。近年來(lái),由于建筑裝修材料的不斷改善,特別是各種貼塑噴涂面料、金屬壁板、仿搪瓷漆面墻、塑料地面等的應(yīng)用,使來(lái)自建筑表面的產(chǎn)塵量日益減少,其所占室內(nèi)總產(chǎn)塵量的份額已經(jīng)較低。目前,潔凈室內(nèi)的管線一般采用暗裝,少數(shù)裸裝管線均采用不銹鋼板(管)加以局部封存,以盡量減少產(chǎn)塵。
潔凈室內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)塵量主要取決于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn),選用的設(shè)備狀況及其采取的技術(shù)措施,選用的原料輔料,工藝介質(zhì)的純度及其輸送系統(tǒng)等。近年來(lái)由于采取了各種技術(shù)措施,降低了這類產(chǎn)塵量,如采用封閉隔斷及局部排風(fēng)等措施,使產(chǎn)區(qū)域相對(duì)于周圍空間有一定的負(fù)壓, 防止粉塵擴(kuò)散危害其他工序的潔凈度;車間機(jī)械設(shè)備軸承、齒輪、傳動(dòng)帶等運(yùn)動(dòng)部件在工作過(guò)程中,由于潤(rùn)滑油升溫炭化及機(jī)械磨損等原因散到空氣中的塵埃對(duì)高潔凈度工藝的影響,越來(lái)越引起人們的關(guān)注。 在集成電路生產(chǎn)中,隨著集成度的提高,要求生產(chǎn)環(huán)境控制0.lum塵粒達(dá)到1級(jí)或更嚴(yán)的潔凈度,為了減少潔凈室建造費(fèi)用,并可靠地達(dá)到別要求,目前,許多大規(guī)模集成電路工廠采用微環(huán)境技術(shù)和產(chǎn)工藝自動(dòng)化技術(shù),采用機(jī)械手、機(jī)器人,從而減少了室內(nèi)人員,使室內(nèi)產(chǎn)塵總量下降。在此情況下,機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)塵量和生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)塵量所占份額不斷提高。但在一般情況下,普通潔凈室內(nèi)主要的污染源仍然是人。