粉塵幾乎到處可見。土壤和巖石風(fēng)化后分裂成許多細小的顆粒,它們伴隨著花粉,孢子以及其他有機顆粒在空中隨風(fēng)飄蕩。除此之外,許多粉塵乃是工業(yè)和交通運輸發(fā)展的副產(chǎn)品;煙囪和內(nèi)燃機排放的廢氣中也含有大量的粉塵 粉塵可以根據(jù)許多特征進行分類,在大氣污染控制中,根據(jù)大氣中粉塵微粒的大小可分為:
2、粉塵:因機械過程(破碎、篩分、運輸?shù)龋┒a(chǎn)生的微細粒子,能在氣體中分散(懸浮)一定時間的固體粒子,稱為粉塵。粉塵的粒徑范圍很廣,由細至1/10μm到數(shù)百微米。
地面水通過蒸發(fā)進入大氣,又經(jīng)降水返回地面,從而完成了水的循環(huán)。如果空中沒有粉塵,水份再大也無法凝結(jié)成水滴。因為水分子很小,由它聚合起來的水滴也很小,
天空中呈現(xiàn)的蔚藍色盡收眼底也是大氣中粉塵作用的結(jié)果。陽光是由紅,橙,黃,綠,青,藍,紫七色組成的。當(dāng)陽光進入大氣層后,遇到空中懸浮的粉塵和水汽就發(fā)生散射,波長越短的光越容易被散射,空氣密度越大散射光越強。而空氣密度是隨海拔高度的增加而減小的,因此在8 000 m以下的低空,波長較短的藍色光大量被散射,人類就可以從地面上看到“秋水共藍天一色”的壯麗景觀。隨著海拔高度的增加,大氣對陽光的散射能力越來越弱,8 000 m以上天空變?yōu)榍嗌?3 000 m以上是暗紫色的。在20 000 m以上,由于散射作用消失,天空就變成一片暗黑色。
日出和日落也是粉塵之功。當(dāng)太陽出升在地平線的時候,光線穿過充滿灰塵的大氣,太陽比中午直射時的大得多。這時,粉塵和水汽把陽光中的藍光和綠光散射了,而波長較長的紅光則直接穿過大氣,于是旭日東升或夕陽西下的絢麗便歷歷在目。在特定的條件下,粉塵還會創(chuàng)造出奇特的景觀。1883年,印尼克拉克脫火山爆發(fā),把大量火山灰拋入天空,那時該地區(qū)人們看到的太陽總是火紅色的,這種景觀持續(xù)了兩年之久。1816年,印尼爪哇火山噴射出的煙塵反射和吸收了大量陽光,結(jié)果導(dǎo)致那一年該地區(qū)氣溫的降低,出現(xiàn)了罕見的沒有夏天的奇跡,即所謂的陽傘效應(yīng)。總之,沒有粉塵云,霧,雨,雪將不復(fù)出現(xiàn),火紅的太陽和絢麗的彩虹也要消失,自然景觀大為遜色。
1977年美國路易斯安那州一座現(xiàn)代化糧庫發(fā)生爆炸,造成一半以上糧食簡倉被毀,連辦公大樓也未幸免,36人死亡,直接經(jīng)濟損失達3000萬美元。英國和加拿大在化工和造紙等行業(yè)中也發(fā)生過多起粉塵爆炸事故,僅英國就243次,死傷204人。
1987年3月15日,哈爾濱亞麻紡織廠發(fā)生的爆炸事故,死亡56人,傷179人,廠房設(shè)備嚴遭破壞。
粉塵和其他物質(zhì)一樣具有一定能量。由于粉塵的粒徑小,表面積大,從而其表面能也增大。一塊1 g重的煤其表面積只有5~6c㎡,而1 g的煤粉飄塵,其表面積可達2㎡。粉塵與空氣混合,能形成可燃的混合氣體,若遇明火或高溫物體,極易著火,傾刻間完成燃燒過程,釋放
大量熱能,使燃燒氣體驟然升高,體積猛烈膨脹,形成很高的膨脹壓力。燃燒后的粉塵,氧化反應(yīng)十分迅速,它產(chǎn)生的熱量能很快傳遞給相鄰粉塵,從而引起一系列連鎖反應(yīng)。粉塵發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,歸納如下:
(1)粒徑大小——這是影響其反應(yīng)速度和靈敏度的重要因素。顆粒越小越易燃燒,爆炸也越強烈。粒徑在200 μm以下,且分散度較大時,易于在空中飄浮,吸熱快,容易著火。粒徑超過500μm,其中并含有一定數(shù)量的大顆粒則不易起爆。
(2)化學(xué)成分——有機物粉塵中若含有COOH,OH,NH2,NO,C=N,C=N和N=N的基團時,發(fā)生爆炸的危險性較大;含鹵素和鉀,鈉的粉塵,爆炸趨勢減弱。
(3)爆炸濃度——在一個給定容積中,能夠傳播火焰的懸浮粉塵的 重量稱為爆炸濃度。通常,達到粉塵爆炸濃度的粉塵才會發(fā)生爆炸。面粉的爆炸濃度約為15~20 g/m³,散糧爆炸濃度大約是30~40g/m³。
(4)空氣濕度——當(dāng)空氣濕度較大時,親水性粉塵會吸附水份,從而使粉塵難以彌散和著火,傳播火焰的速度也會減小。濕度大的粉塵即使著火,其熱量首先消耗在蒸發(fā)粉塵中的水份,然后才用于燃燒過程。粉塵濕度超過30%便不易起爆。
(5)有足夠的點火溫度——粉塵爆炸大都起源于外部明火,如機械撞擊,電焊和切割,靜電火花或電火花,摩擦火花,火柴和高溫體傳熱等。這類火源zui低點火溫度為300~500 ℃。
(6)足夠的氧氣——粉塵懸浮環(huán)境中需含有足夠維持燃燒的氧氣。
(7)粉塵紊動程度——懸浮在空氣中的粉塵,紊動強度越大,越易吸收空氣中的氧氣而加快其反應(yīng)速率,從而容易爆炸。