第二章 污染物与洁净室

• 3）大气尘浓度： • 特点：不同地区差异大；同一地区不同的时间差别
大（冬季大于其他季节；雨季浓度低于其他季节)
• 类别划分：通常用“工业城市”、“城市郊区”、 和“分工业区或农村”三种典型地区来划分，相应 的称为“城市型”大气尘浓度、“城郊型”大气浓 度和“农村型”大气尘浓度
表2-2 典型地区大气尘浓度
指造成的能见度小于1km的水滴的悬浮体”。微粒大小因
生成状态而异，粒径介于0.1~100μm之间，其运动性质主 要受斯托克斯定律支配，如硫酸雾和油雾等。 –4) 烟雾：包括所有液态和固态微粒，既含有分散性微粒，
又含有凝集性微粒。ISO定义——“通常系指燃烧产生的 能见气溶胶，不包括水蒸气”。粒径从十几分之几微米到 几十微米，如煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳和水蒸气所形
体 积（质量）相对① 频率/%
粒径（筛上）/μm 颗粒累计频率/% 体积（质量）相对 ② 频率/% 粒径（筛下）/μm 颗粒累计频率/% 体积（质量）相对 ② 频率/%
注：①该项体积（质量）相对频率是指相对于大气尘粒子的频率； ②该项体积（质量）相对频率是指相对于该区间粒子的频率。
1.3 空气微生物
ni d i4 D4 ni d i3
D4
比重量（或重量 基于单位重量的表面积而得， 平均、质量平均、 即单位重量（体积、质量）的 体积平均）直径 平均直径，比其它各径都大 平均面积直径 平均体积（重量 或质量）直径 几何平均直径 是按微粒粒数平均面积的直径 是按微粒粒数平均体积（重量 或质量）的直径 是对数正态分布时，频率最大 的粒径，等于中值直径。总是 等于或小于算术平均值
• 1、空气微生物的种类：
– 细菌、病毒、真菌、花粉、藻类和噬菌体等都是重要的 空气污染源。
• 2、空气微生物的来源 —— 空气微生物都是由自然因素和人为因素污染的结果
（空气中无固有的微生物群系——因为一般情况下空气中缺 少微生物直接可利用的养料，所以空气微生物不能在空气中生 长繁殖；空气微生物群是由暂时悬浮于空气中的尘埃携带着 的微生物构成）。 –一般情况下，空气微生物来源于土壤、灰尘、江河湖泊、 动物、植物及人类本身。
等）。
• （3）按微粒的大小分类（三种）
–1）可见微粒 –2）显微微粒 10μm； 肉眼可见，微粒直径大于10μm； 在普通显微镜下可见，微粒直径为0.25～
–3) 超显微微粒 在超显微镜或电子显微镜下可见，微粒 直径小于0.25μm。
• （4）微粒的通用分类（四种：灰尘、烟、雾、烟雾）
–1）灰尘（粉尘）：包括所有固态分散性微粒，其在空气 中的运动受重力、扩散等多种因素影响，空气洁净技术接
i j
累计频率（百分数）F j 式中
1 i n 1
ni i
ni i
或Fj
fi ,且Fn i
1
j
1
Fj — 小于第j区间中最大粒径的所有粒子的百分数， 称为筛下累计百分数或小于某粒径的累计频率。而筛上 累计百分数或大于某粒径的累计频率为（ - Fj），粒子 1 质量累计频率如图2 - 1所示。 某标准大气尘中悬浮粒子的粒径分布列于表2 - 1
2.1.2 微粒的分类及粒径分布
• 1、微粒的分类
• （1）按微粒的形成方式分类（两种）
–1) 分散性微粒：固体或液体在分裂、破碎、振荡、气 流等作用下变成悬浮状态而形成。其中固态分散性微粒 是形状完全不规则的粒子，或是由集结不紧，凝结松散 的粒子组合而形成的球形粒子。 –2) 凝集性微粒 ：通过燃烧、升华或蒸气凝结以及气 体反应而形成。其中固态凝结性微粒是由数目很多的、
图 2 1 粒 子 质 量 累 计 频 率 -
粒数中值直径D50
表2-1
粒子相关参数 粒子粒径/μm 粒径平均值/μm 相对颗粒数 颗粒数相对频率/ %
某标准大气尘中悬浮粒子的粒径分布
粒径区间 0～0.5 0.25 1.828×105 52.5 1 ≥0.25 100 100 ＜0.25 0 0 0.5～1.0 0.75 1.352×105 38.8 2 ≥0.75 47.6 99 ＜0.75 52.5 1 1.0～3.0 2.0 0.214×105 6.1 6 ≥2.0 8.8 97 ＜2.0 91.3 3 3.0～5.0 4.0 0.05×105 1.4 11 ≥4.0 2.7 91 ＜4.0 97.4 9 5.0～10.0 7.5 0.035×105 1.0 52 ≥7.5 1.3 80 ＜7.5 98.8 20 10.0～30.0 20.0 0.01×105 0.3 28 ≥20.0 0.3 28 ＜20.0 72 72
•表2-4 统计的大气尘粒径（0.5um以上）分布
粒径 相对频 粒径 （um） 率（%） （um） 0.5 0.6 0.8 33 31 15 ≥0.5 ≥0.6 ≥0.8 累计频 率（%) 100 67 36 粒径 相对频 粒径 （um） 率（%） （um） 1.5 1.8 2.4 3 3 2 ≥1.5 ≥1.8 ≥2.4 累计频 率（%) 9 6 3
2.1.4 污染源
• 1、室外污染源
• 室外污染源
• 室内污染源
–——两个：大气尘和大气中的微生物
–（1）大气尘 （又称“飘尘”：与沉降尘相对）——
是大气中的悬浮微粒，包括：固体尘、液态微粒，粒径
小于10μ m，是空气洁净的直接处理对象。
• 1）发生源：两类——自然发生源；人为发生源。 –自然发生源：包括：因海水泡沫作用而带入空气 中的海盐微粒（可深入内陆数百公里，90%降于海 上）；风吹起的土壤微粒；森林火灾时放出的大 量微粒；植物花粉等
触最多的一种微粒。
–2）烟：包括所有固态凝结性微粒以及液态粒子和固态粒 子因凝结作用而产生的微粒，还有从液态粒子过渡到结晶 态粒子而产生的微粒；其粒径远在0.5μm以下(香烟，木材， 煤的烟等），在空气中主要呈布朗运动，有相当强的扩散
能力，在静止空气中很难沉降。
• （4）微粒的通用分类
–3）雾：包括所有液态分散性微粒和液态凝集性微粒。ISO 定义 ——“系属于气体中液滴的悬浮体的总称，在气象中
ni d i3 ni d i4 D 比面积直径: D3 2 ； 比重量直径: 4 ni d i3 ni d i
微粒的平均直径
符号
Dmod D50或 Dm
名称
模型直径
意义
算式
标本或试样中大多数的微粒的直径，是 从粒径频率分布曲 所有借频率分布算出的直径中最小的 线最高点求得 从粒径累积频率分 布曲线上50%的微 粒数（重量或质量） 处求得
至数万微生物；
2）人体外层皮肤每平方毫米可有1×106个微生物； 3）每毫升唾液中含有1×109个微生物；
4）每毫升鼻涕中含有1×106个微生物；
5）打喷嚏产生的气溶胶中（如果没有手绢一类的遮 拦），含有1×106个微生物； 6）人体分泌物中每克可含有1×102个微生物。这大约 是分泌物干重的50%。
Ds DV Dg
从对数正态分布曲线的 最高点求得
2、微粒的粒径分布
•（2）分布
•描述粒子集合体的粒径分布状况常用相对频率 •相对频率定义：各粒子的数量百分数 •定义式：
ni fi ni
式中
(式2 1)
fi — 在i粒径区间里粒子发生的频率； ni — 第i个粒径区间的粒子数（pc ); ni — 粒子总数（pc ) 。
中值（或中位）大于此直径的微粒数恰好等于小于此直 直径 径的微粒数，为粒数中值直径；大于此 直径的微粒重量（质量）恰好等于小于 此直径的微粒重量（质量），为重量
或D1
（质量）中值直径 算术（或粒数）是一种算术平均值，也是习惯上最常使 nidi 平均直径 用的粒径。但是由于作为气溶胶的微粒 D1 ni 群中小颗粒常占多数，即使重量小，也 能大大降低算得的平均值，所以在反映 微粒群中微粒的真实大小和该微粒群的 ni为各粒径的粒数 物理性质上有很大局限性 Σ ni为总粒数
微粒的平均直径
符号
D2
名称
比长度（或长度 平均）直径 比面积（或面积 平均）直径
意义
是由各微粒的投影面积除以相 应的直径的和的总数而得，即 单位长度的平均直径 是由各微粒的总体积除以相应 的断面积的和的总数而得，即 单位面积的平均直径
算式
ni d i2 D2 ni d i
D3
ni d i3 D3 ni d i2
说明：
（1）大气微生物的污染是生命微粒的污染，与洁净室空气 净化有关的主要是细菌和藻类；
（2）室外大气菌的浓度在不同的地区和不同的时间变化很
大。一般情况下，大气菌浓度为1000～5000pc/m3，一般可 取2000～3000pc/m3。 （3）从微生物角度上看，不论是细菌还是病毒，只有附在 载体上方可能生存，载体的大小称为微生物的等价直径，在 非洁净的普通房间，微生物等价直径在6～8μm，一般情况下 的室外为8～12μm，在洁净室为1～5μm。
–人为发生源：主要是工业技术发展造成的大气
污染，包括：燃煤产生粉尘造成的煤烟型大气
污染，燃油产生SO2等酸雾及光化学烟雾等污染。 • 2）大气尘的一般组成 组 成 矿物碎片、燃烧物的渣滓 烟、花粉 棉等植物纤维 腐败植物、皮屑 煤、碳、水泥、混凝土等细粉 金 属 微生物（藻类、菌类、病毒） 含有率％ 10～90 0～20 5～40 0～10 0～40 0～0.5 极微
牧业生产及发酵、制药、食品、制革和毛纺生产等工业生产均 可造成空气微生物污染。
（4）来源于自然界——固体的土壤，液体的江河湖泊等中存在的 大量微生物，在人力、风力、水力等外力作用下，可形成大量 微生物气溶胶 。
（5）来源于人体——人类是许多场合特别是公共场所空 气微生物的重要来源； 1）正常人在静止条件下每分钟可向空气排放500个～ 1500个微生物；人在活动时每分钟向空气中排放数千
浓度 工业城市（污 城市郊区（中 染地区） 间地区） 非工业区或农村 （清洁地区）
计数浓度（pc/L)
质量浓度（mg/m3)
≤3*105 0.3~1
>15
≤2*105
0.1~0.3 <15
≤105
0.1 <5
•表2-3 统计的大气尘粒径（0.3um以上）分布
粒径 相对频率 （um） （%） 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 46 20 11 11 5 2 粒径 累计频率 （um） （%) ≥0.3 ≥0.4 ≥0.5 ≥0.6 ≥0.8 ≥1.0 100 54 34 23 12 7 粒径 相对频率 （um） （%） 1.2 1.5 1.8 2.4 4.8 2 1 1 0.7 0.3 粒径 累计频率 （um） （%) ≥1.2 ≥1.5 ≥1.8 ≥2.4 ≥4.8 5 3 2 1 0.3
有着规则晶体形状或者球状的原生粒子结成的松散集合 体所形成；液态凝结性微粒是由比液态分散性微粒小得 多、分散性也小的粒子所组成。
• （2）按微粒的来源分类 （三种）
–1)无机性微粒（金属尘粒、矿物尘粒和建材尘粒等） –2)有机性微粒 （植物纤维，动物毛、发、角质、皮屑，化 学染料和塑料） –3)有生命微粒（单细胞藻类、菌类、原生动物、细菌和病毒
成的结合体等。
2、微粒的粒径分布
• （1）粒径
– 用以表示微粒的大小，通常是指通过微粒内部的某一个 长度因次。 – 常用的粒径：定方向切线径、投影最大线距、当量直径、
沉降直径和平均粒径等。
是反映全部微粒某种特征的粒径的平均数值。 平均粒径有： ni d i2 nidi D 算术平均直径： 1 ；长度直径: D2 ni d i ni
• 空气微生物的具体来源：
——五个：植物、动物、生产活动、自然界和人体 （1）来源于植物 ——空气中的花粉、孢子和某些细菌、真菌来 源于植物。植物向空气中释放大量细菌，植物表层的病毒由风力 或其他外力进入空气。
（2）来源于动物 ——动物极易污染环境，造成许多传染病流行， 其中许多通过呼吸道传播给人。动物带菌和排菌比人类更严重。 （3）来源于生产活动——微生物气溶胶的来源。农业、林业、畜
第2章
污染物与洁净室
•本章学习要求
1、了解污染物的种类及传播途径；
2、理解各种洁净室标准； 3、掌握洁净室的分类。
2.1 污染物种类及污染源
• 2.1.1 污染物种类
– 通常所指的空气污染物主要有以下三类
• 悬浮在空气中的固态、液态微粒
• 霉菌、致病菌等悬浮在空气中的微生物；
• 各种对人体或生产过程有害的气体。 以洁净室为对象的空气净化的目的，就是最大 可能地除掉空气介质中的悬浮微粒，对于生物洁 净室，还要控制有生命微粒—微生物。