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科普:什么是粉尘
2014-08-03 15:27:31 2158
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        粉尘(Dust)是指悬浮在空气中的固体微粒。习惯上对粉尘有许多名称,如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等,这些名词没有明显的界限。国际标准化组织规定,粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气中粉尘的存在是保持地球温度的主要原因之一,大气中过多或过少的粉尘将对环境产生灾难性的影响。但在生活和工作中,生产性粉尘是人类健康的天敌,是诱发多种疾病的主要原因。


        粉尘几乎到处可见。土壤和岩石风化后分裂成许多细小的颗粒,它们伴随着花粉,孢子以及其他有机颗粒在空中随风飘荡。除此之外,许多粉尘乃是工业和交通运输发展的副产品;烟囱和内燃机排放的废气中也含有大量的粉尘,面粉,采石场等的作业引起的,火山爆发的火山灰。


    (1)固体物质的机械加工或粉碎,如金属研磨、切削、钻孔、爆破、破碎、磨粉、农林产品加工等。


    (2)物质加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化所形成的尘粒,如金属熔炼,焊接、浇铸等。


    (3)有机物质不完全燃烧所形成的微粒,如木材、油、煤类等燃烧时所产生的烟尘等。


    (4)铸件的翻砂、清砂粉状物质的混合,过筛、包装、搬运等操作过程中,以及沉积的粉尘由于振动或气流运动,使沉积的粉尘重又浮游于空气中(产生二次扬尘)也是粉尘的来源。

     

     粉尘特性


        地面水通过蒸发进入大气,又经降水返回地面,从而完成了水的循环。如果空中没有粉尘,水份再大也无法凝结成水滴。因为水分子很小,由它聚合起来的水滴也很小,再加上饱合水汽压力很大,所以不易形成降水。空气中有了粉尘之后,它能吸附水汽变成溶液并形成水滴,其饱和水汽压力大大减小,使水汽易于其周围凝结,变成云,雾,雪等。在这一变化过程中,粉尘起了凝结核的作用。


        天空中呈现的蔚蓝色尽收眼底也是大气中粉尘作用的结果。阳光是由红,橙,黄,绿,青,蓝,紫七色组成的。当阳光进入大气层后,遇到空中悬浮的粉尘和水汽就发生散射,波长越短的光越容易被散射,空气密度越大散射光越强。而空气密度是随海拔高度的增加而减小的,因此在8000 m以下的低空,波长较短的蓝色光大量被散射,人类就可以从地面上看到“秋水共蓝天一色”的壮丽景观。随着海拔高度的增加,大气对阳光的散射能力越来越弱,8000 m以上天空变为青色,13000 m以上是暗紫色的。在20000 m以上,由于散射作用消失,天空就变成一片暗黑色。


        日出和日落也是粉尘之功。当太阳出升在地平线的时候,光线穿过充满灰尘的大气,太阳比中午直射时的大得多。这时,粉尘和水汽把阳光中的蓝光和绿光散射了,而波长较长的红光则直接穿过大气,于是旭日东升或夕阳西下的绚丽便历历在目。在特定的条件下,粉尘还会创造出奇特的景观。1883年,印尼克拉克脱火山爆发,把大量火山灰抛入天空,那时该地区人们看到的太阳总是火红色的,这种景观持续了两年之久。1816年,印尼爪哇火山喷射出的烟尘反射和吸收了大量阳光,结果导致那一年该地区气温的降低,出现了罕见的没有夏天的奇迹,即所谓的阳伞效应。总之,没有粉尘云,雾,雨,雪将不复出现,火红的太阳和绚丽的彩虹也要消失,自然景观大为逊色。


        粉尘危害


        粉尘有功也有过,其过之一是污染大气,危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分,如铬,锰,镉,铅,汞,砷等。当人体吸入粉尘后,小于5μm的微粒,极易深入肺部,引起中毒性肺炎或矽肺,有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解,就会直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被细胞所吸收,导致细胞结构的破坏。此外,粉尘还会沾污建筑物,使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用,抑制其生长。


        粉尘其过之二是爆炸危害。相传,早在风车水磨时代,就曾发生过一系列磨坊粮食粉尘爆炸事故。到了20世纪,随着工业的发展,粉尘爆炸事故更是屡见不鲜,爆炸粉尘的种类也越来越多。据统计,1913~1973年间美国仅工农业方面就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉厂发生粉尘爆炸,厂房几乎全部被毁,有43人丧生。日本1952~1975年共发生重大粉尘爆炸事故177次,累计死亡75人,受伤410人。


        1977年美国路易斯安那州一座现代化粮库发生爆炸,造成一半以上粮食简仓被毁,连办公大楼也未幸免,36人死亡,直接经济损失达3000万美元。英国和加拿大在化工和造纸等行业中也发生过多起粉尘爆炸事故,仅英国就243次,死伤204人。
    1987年3月15日,哈尔滨亚麻纺织厂发生的爆炸事故,死亡56人,伤179人,厂房设备严遭破坏。

     

       粉尘爆炸预防措施


        粉尘虽然会发生爆炸,但若采取可靠的措施还是可以避免的,防范的措施应着眼于发爆的条件:控制粉尘浓度;杜绝起燃点;减低空气中氧的浓度;采取有效降尘措施;建立预报系统;设置爆炸压力泄放口等。此外,在管理上建立必要的规章制度,落实管理措施也是非常必要的。




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