Состав и свойства загрязняющих веществ

Примеси загрязняющих веществ находятся в атмосферном воздухе в различных агрегатных состояниях.

Во-первых, воздух загрязняется газообразными аэрозолями, среди которых наиболее широко распространены оксид углерода, сернистый ангидрид и оксиды азота. Отличительными особенностями газообразного состояния примесей являются отсутствие между частицами молекулярных сил притяжения (адгезии) и свободное движение, позволяющее этим частицам (молекулам) равномерно заполнять объем в отсутствии внешних силовых полей.

Во-вторых, в воздух попадают аэрозоли, которые могут включать твердую или жидкую фазу и иметь органическое или неорганическое происхождение.

Все загрязняющие вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:

• чрезвычайно опасные (I);

• высокоопасные (II);

• умеренно опасные (III);

• малоопасные (IV).

Среди современных подходов к изучению свойств и поведения аэрозолей особого внимания заслуживают следующие:

1. Рассмотрение частиц загрязняющего вещества как дискретных материальных тел, подчиняющихся законам Ньютоновской механики. Такой подход не учитывает наличие газообразной среды в системе частиц, что не позволяет описать существенные эффекты их взаимодействия. В результате не удается получить полной картины поведения аэрозоля.

2. Рассмотрение аэрозоля как сплошной среды (облака), подчиняющейся законам идеальных газов - И в этом случае общая картина получается односторонней, так как не учитывает отличные свойства частиц загрязняющего вещества.

3. Рассмотрение аэрозоля при максимальном учете положений теории сплошных сред и теории дискретных материальных тел на базе теории дисперсных систем (коллоидной химии).

Наиболее полную характеристику свойств и поведения аэрозоля можно дать, используя комплексный подход к его рассмотрению с учетом особенностей сплошной среды, с одной стороны, и множества дискретных материальных точек - с другой. Такой подход позволяет отнести аэрозоль к коллоидным (дисперсным) системам, что подтверждается анализом классических положений физической и коллоидной химии.

Дисперсность пыли

Дисперсность - степень измельчения вещества. Под дисперсным составом понимают распределение частиц пыли по размерам. Он показывает, из частиц какого размера состоит данная пыль, и массу или количество частиц соответствующего размера.

Дисперсность в значительной мере определяет свойства пыли. В результате измельчения изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызвано, в основном, тем, что при диспергировании вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность. Например, при измельчении тела, имеющего форму куба и размеры 20x10x10 мм, и превращении его в частицы кубической формы с размером 1 мкм, суммарная поверхность материала возрастет в 10 000 раз и станет равной 6 м² (вместо 600 мм ).

В результате резкого увеличения суммарной поверхности вещества повышается поверхностная энергия, что влечет за собой увеличение физической и химической активности. Очень быстро и интенсивно протекают реакции окисления этих веществ. О повышении физической активности говорит, например, то, что измельченные вещества растворяются во много раз быстрее, чем исходный материал.

Во взвешивающей газообразной среде присутствует влага, пары кислот, щелочей. В результате их поглощения свойства частиц отличаются от свойств исходного материала.

Дисперсный состав характеризует пыль с различных сторон. Кроме физических и химических свойств, дисперсный состав определяет в значительной мере характер и условия распространения пыли в воздушной среде. Мелкодисперсная пыль осаждается значительно медленнее, а особо мелкодисперсная пыль практически вовсе не осаждается. Таким образом, рассеивание пылевых частиц в воздухе в значительной мере определяется дисперсным coставом пыли. Важнейший вопрос пылеулавливания - выбор пылеулавливающего оборудования - решается главным образом на основании дисперсного состава пыли.

Дисперсный состав определяют лабораторными исследованиями пыли с использованием различных методов.

Нужно выразить размер пылевой частицы таким образом, чтобы он был наиболее характерен. Пылевые частицы обычно имеют неправильную форму.

Поэтому для выражения размера частицы пользуются понятиями эквивалентный диаметр, седиментационный диаметр и др.

Эквивалентный диаметр частицы неправильной формы - диаметр шара, объем которого равен объему частицы, или диаметр круга, площадь которого одинакова с площадью проекции частицы.

Седиментационный диаметр частицы - диаметр шара, скорость оседания и плотность которого соответственно равны скорости оседания и плотности частицы неправильной формы.