1.2. Загрязнители атмосферы

Из всей массы загрязняющих вредных веществ, поступающих в атмосферу от антропогенных источников, около 90% составляют газообразные, 10% — твердые и жидкие вещества.

Взвешенные вещества. При наличии взвешенных веществ образуется двухфазная (бинарная) дисперсная система, которая получила название аэрозоли. Аэрозоли принято делить на три класса — пыли, дымы и туманы.

Пыли полидисперсные системы с размером от твердых взвешенных частиц 5 до 100 мкм. Иногда пылью называют непосредственно твердые взвешенные частицы.

Дым — аэрозоли, образующиеся при горении или возгонке, содержатся в выбросах электропечей, вагранок, электросварочных участков. Размеры взвешенных частиц от 0,1 до 5 мкм.

Туманы состоят из капелек жидкости, диспергированных в газовой среде, в которых может содержаться растворенные вещества или суспендированные твердые частицы. Образуются в результате конденсации паров или распылении жидкости. В первом случае размер капель близок к размеру частиц в дымах, во втором к пыли. Образуются при окраске, при закалке изделий в масле.

Особое место занимают продукты сгорания топлива: сажа и зола.

Сажа — токсичный высокодисперсный порошок, на 90–95% состоящий из частиц углерода. Образуется при неполном сгорании или термическом разложении углерода. Обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам, в том числе, к бенз(а)пирену, что делает сажу опасной для человека. ПДК_мр = 0,15 мг/м³, ПДК_с.с. = 0,05 мг/м³.

Зола — несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при его полном сгорании. Состав во многом определяется видом и составом топлива.

Влияние на человека и на окружающую среду определяется составом и свойствами, которые будут рассмотрены ниже.

Рис. 1.4. Размеры твердых частиц

Основные физико-химические свойства взвешенных частиц

1. Дисперсный состав. В технике пылеулавливания и очистки газов дисперсный состав пыли имеет решающее значение, так как основной круг вопросов по расчету и выбору оборудования связан с этим параметром подлежащей улавливанию пыли. Распределение частиц по размерам и их характеристики представлены на рис. 1.4.

В качестве показателя степени дисперсности используют фракционный состав или медианный диаметр d_m, который представляет собой такой размер, при котором масса частиц крупнее d_m равно массе частиц мельче d_m, и lg _ч — среднее квадратичное отклонение в функции данного распределения. В технике пылеулавливания размер взвешенных частиц сферической формы может также характеризоваться скоростью витания или осаждения, под которой подразумевают скорость свободного падения частицы в неподвижном воздухе. Скорость осаждения определяется по формуле

. 1.1

Эта формула применима только для ламинарного режима, Re  2. Остальные режимы имеют более сложные зависимости.

Результаты определения дисперсного состава в атмосферном воздухе и в промышленных выбросах обычно представляются в виде таблиц. Наиболее часто данные дисперсного анализа даются в виде фракций, выраженных в процентах от общего числа или массы (табл. 1.4.

В некоторых методах анализа результаты записываются в виде таблиц с указанием процента или числа частиц, имеющих размер больше или меньше заданного (табл. 1.5.

Результаты дисперсионного анализа можно представить в виде графиков. Принимая равномерным распределение частиц по размерам внутри каждой фракции, строят ступенчатый график, называемый гистограммой. По оси абсцисс откладывают размеры частиц, а по оси ординат — относительное содержание фракций, т. е. процентное содержание каждой фракции, отнесенное к массе всего материала (рис. 1.5. Если процентное содержание каждой фракции разделить на разность размеров частиц, принятых в качестве граничных, и найденные значения отложить в системе координат как ординаты точек, абсциссы которых равны среднему для соответствующих фракций размеру частиц, то через полученные точки можно провести плавную дифференциальную кривую распределения частиц по размерам (рис. 1.6).

Однако наиболее удобным является графическое изображение результатов дисперсионных анализов в виде интегральных кривых R(d_ч) и D(d_ч), каждая точка которых показывает относительное содержание частиц с размерами больше или меньше заданного (рис. 1.7). Пересечение кривых дает значение медианного диаметра d_m. Для построения таких кривых предварительно строят таблицу фракций пыли с частицами больше или меньше заданного размера (табл. 1.5).