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洁净室污染物种类及污染源

更新时间:2019-05-22      点击次数:9693

一、污染物种类
通常所指的空气污染物主要有以下三类:
1、悬浮在空气中的固态、液态微粒。
2、霉菌、致病菌等悬浮在空气中的微生物。
3、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,就是大可能地把空气介质中的悬浮微粒过对于生物洁净室,还要控制有生命的微粒微生物。
二、微粒的分类
1、按微粒的形成方式分类
(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*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。其中固态凝集性粒一般是由数目很多的,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组成;液态凝集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的。
2、按微粒的来源分类
(1)无机微粒:例如:金属尘粒、矿物尘粒和建材尘粒等。
(2)有机微粒:例如:植物纤维,动物毛、发、角质、皮屑,化学染料和塑料等。
(3)有生命微粒:例如:单细胞藻类、菌类、原生动物、细菌和病毒等。
3、按微粒的大小分类
(1)可见微粒:肉眼可见,微粒直径大于10um。
(2)显微微粒:在普通显微镜下可以看见,微粒直径为0.25~10um。
(3)超显微微粒:在超显微镜或电子显微镜下可以看见,微粒直径小于0.25um。
4、微粒的通用分类
(1)灰尘:包括所有固态分散性微粒。这类微粒在空气中的运动受到重力、扩散等多种因素影响,是空气洁净技术接触多的一种微粒,也称为粉尘。
(2)烟:包括所有固态凝集性微粒,以及液态粒子和固态粒子因凝集作用而产生的微粒,还有从液态粒子过渡到结晶态粒子而产生的微粒。一般情况下,烟的粒径远在0.5μm以下(如香烟的烟、木材的烟、煤烟等),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。
(3)雾:包括所有液态分散性微粒和液态凝集性微粒。根据ISO的定义,雾概括为“系属于气体中液滴的悬浮体的总称,在气象中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,粒径为0.1-100um,其运动性质主要受斯托克斯定律支配。例如,从S02作为实验空气过滤器的标准尘源。如,从S02气体产生的硫酸雾,因加热和压缩空气的作用产生的油雾,都属于雾,后者可作为实验空气过滤器的标准尘源。
(4)烟雾:包括液态和固态,既含有分散性微粒又含有凝集性微粒。微粒大小从十分之几微米到几十微米,例如,工业区空气中由煤粉尘、二氧化硫、氧化碳微粒大小从十分之和水蒸气所形成的结合体就是这种烟雾型微粒。根据ISO的定义,烟雾“通常系指燃烧产生的能见气溶胶”,“不包括水蒸气”,说明其和雾略有差异。
三、
空气微生物
空气微生物如细菌、病毒、真菌、花粉、藻类和噬菌体等都是重要的空气污染源。空气中无固有的生物群系,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所构成。从这个意义上讲,空气微生物都是自然因素和人为因素污染的结果。一般情况下,空气微生物来源于土壤、灰尘、江河湖海、动物、植物及人类本身。

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。植物能向空气中释放大量的细菌,植物表层的病毒也可由风力或借助其他外力进人空气。
2、来源于动物:动物极易污染环境造成许多传染病的流行,其中许多可通过呼吸道传播给人。动物带菌和排菌比人类更加严重。
3、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。有些传染病可以通过空气在人间传播流行。对人体上的微生物采样位置不同,其数量差别也很大。
(1)
正常人在静止条件下,每分钟可向空气排放500~1500个微生物。
(2)
人在活动时,每分钟向空气中排放数千至数万个微生物。
(3)
人体外层皮肤每平方毫米可有1x106个微生物。
(4)
每毫升唾液中含有1x109个微生物。
(5)
每毫升鼻涕中含有1x106个微生物。
(6)
打喷嚏产生的气溶胶中(如果没有手绢一类的遮拦),含有1x106个微生物。
(7)
人体分泌物中每克可含有1x1012个微生物,这大约是分泌物干重的50%。
4、来源于生产活动:许多微生物气溶胶来源于各类生产活动。除农业、林业和畜牧业生产以外,许多工业生产如发酵、制药、食品、制革和毛纺生产均可造成空气微生物污染。
5、来源于自然界:也就是固体的土壤,液体的江河湖海等。土壤、江河湖海以及各种腐烂物、污染物中均有大量的微生物,在外力如人力、风力、水力的作用下可形成大量的微生物气溶胶。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,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 。从微生物角度上看,不论是细菌还是病毒,只有附在载体上才可能生存,载体的大小称为微生物的等价直径,在非洁净的普通房间,微生物等价直径为6-8μm,在一般情况下的室外为8~12μm,在洁净室为1~5μm。
四、污染源
1、室外污染源
(1)大气尘
大气尘是空气洁净的直接处理对象。大气尘是指大气中的悬浮微粒,不仅包括固体尘,也包含液态微粒,粒径小于10μm。这种大气尘在环境保护领域叫作飘尘,以区别于在较短时间内即沉降到地面的落尘(沉降尘)。产生大气尘的有自然发生源和人为发生源。在自然发生源中,有因为海水泡沫作用面带入空气中的海盐微粒,可深入陆地数百公里,90%则降于海上;有风吹起的土壤微粒;有森林火灾时放出的大量微粒;还有植物花粉等。在大气尘发生源中,工业技术发展造成的大气污染占主要地位。在燃料中煤的灰分大,一般占总质量的20%以上;石油的灰分极少,以石油代煤后,煤烟少了,但产生的二氧化硫在高空和水气相遇,经太阳光等复杂作用,变成硫酸雾,污染更严重。随着燃油工业的进一步发展和汽车数量的增加,燃烧排出的氢氧化合物与碳氢化合物之间的一系列复杂反应而产生臭氧、过氧酰基硝酸盐和其他一些物质,这些物质经过太阳紫外线的照射而产生一种有毒的烟雾,称为光化学烟雾。燃煤在我国能源构成中占多数,我国的大气尘在人为发生源方面主要来自煤烟型大气污染。大气尘浓度各地差别很大,同地区不同时间差别也很大。由于供暖和气候干燥,许多城市冬季的大气尘浓浓度明显高于其他季节。
(2)大气中的微生物
活微生物存在于许多环境中,如土壤、淡水池塘、湖泊、海洋、食物和饮水等。由于人体环境既适合于微生物生存也适合于微生物繁殖,所以,人体内外的各个表面都会有微生物,其一般聚集在外表面、嘴、鼻与肠道中。
1)按照微生物生长的地方或使用的目的分类,可分为基本的、有用的、无害的、有害的、危险的等几类。类是自然界有机物质的分解,属于基本微生物,这些类型的微生物在工业上用于污染物分解,比如废水净化;第二类是有用微生物,常常用于商品生产,像生产啤酒、葡萄酒及其他酒*料、奶制品、抗生素等;无害微生物是指人体中包括肠道中的微生物,它们对维持人体内部健康起相当大的作用;有害微生物可对各种产品产生很大的危害,这些产品包括食品和饮料、化妆品及各种各样的药品;危险有机生物,常常是指致病微生物,它能导致人生病。
2)按更为科学的方法,微生物可以分成各种亚群,像细菌、藻类、真菌类、原生体(物)、病毒。
a.细菌
细菌包括由几千种单细胞生物组成的一类微生物种群。细菌既存在于周围空气中,也存在于人体上,是常见的对生产工艺影响大的污染物。对物品、工艺流程或产品进行灭菌,就是把所有活的有机生物从物体表面、气体或液体中全部除掉。所使用的灭菌方法,必须保证能将无性繁殖的有机生物及孢子消除或灭活。
b.藻类
藻类与其他微生物的不同之处在于它需要进行光合作用,只有在有阳光和水的环境中才能生存,一般不会对洁净室造成污染。但可能影响水的再循环系统。
c. 真菌类
真菌有两种形式:真菌与酵母菌。食物在高温下储存太长时间,一般都会生出真菌。在食品表面所见到的绒毛块称为菌丝体,就是由多细胞丝体组成的菌丝。真菌与大多数细菌相比,对养分的需求更简单,并能在没有大量水的条件下生长。在污染控制和洁净室领域,它是第二大微生物污染源,并会对洁净环境造成严重威胁。酵母菌是真菌类的第二种形式,属单细胞有机生物。其形状为螺旋形或卵形,长5-8μm。在显微镜下观看酵母菌,它类似于细胞细菌,只不过体积大些。
d.原生物
原生物可存在于池塘、湖泊和河流这样的自然水环境中。这些单细胞有机生物在构造上比微生物种属的其他成员更复杂。它们靠吃更小的微数生物为生,反过来成为更大微生物的食物。由于原生物总是与天然形成的水环境有关联,所以它们在污染控制和洁净室领域中无足轻重。
e.病毒
病毒在微生物中处在很*的位置。按照一般所接受的观念,不能将其分为活的有机生物。它们的构造简单,常常是由一层蛋白质内的单个DNA或RNA分子组成,比微生物小得多。病毒为了繁殖需要一个寄主细胞,将自己的DNA或RNA注入其中,注入的核酸即DNA或RNA便在寄主细胞内复制。核酸复制完成后,病毒利用寄主细胞的细胞器官生成蛋白质层,并包围核酸。后,新形成的病毒被释放到周围环境中。由于各种因素,病毒在寄主细胞内复制过程,约为20min到几个小时不等。
2、室内污染源
洁净室内的污染源主要来自四个方面:
(1)大气中的粉尘、细菌,清净空调系统中新风带人的尘粒和微生物。
(2)作业人员发尘。作业人员的发尘量与作业人员的动作、洁净工作服(包括鞋)的材料及形式、房间内的人员数量有关。在洁净室包括洁净辅助房间内均不准作业人员吸烟,因为吸烟将有大量的尘粒产生。
(3)设备及产品生产过程的产尘。随着产品生产自动化程度的提高,作业人员不断减少,设备及生产过程的原料、辅助材料、各种工艺介质和生产过程产生的尘源越来越引起人们的关注,且在各种尘源中所占比例呈上升趋势。
(4)建筑围护结构、设施的产尘,这里包括墙、顶棚、地面和裸露管线的产尘。建筑围护结构、设施的产尘情况,与建造洁净室所选用的建筑材料、施工安装方法有关。近年来,由于建筑装修材料的不断改善,特别是各种贴塑喷涂面料、金属壁板、仿搪瓷漆面墙、塑料地面等的应用,使来自建筑表面的产尘量日益减少,其所占室内总产尘量的份额已经较低。目前,洁净室内的管线一般采用暗装,少数裸装管线均采用不锈钢板(管)加以局部封存,以尽量减少产尘。
洁净室内产品生产过程和生产设备的产尘量主要取决于产品生产过程的特点,选用的设备状况及其采取的技术措施,选用的原料辅料,工艺介质的纯度及其输送系统等。近年来由于采取了各种技术措施,降低了这类产尘量,如采用封闭隔断及局部排风等措施,使产区域相对于周围空间有一定的负压, 防止粉尘扩散危害其他工序的洁净度;车间机械设备轴承、齿轮、传动带等运动部件在工作过程中,由于润滑油升温炭化及机械磨损等原因散到空气中的尘埃对高洁净度工艺的影响,越来越引起人们的关注。 在集成电路生产中,随着集成度的提高,要求生产环境控制0.lum尘粒达到1级或更严的洁净度,为了减少洁净室建造费用,并可靠地达到别要求,目前,许多大规模集成电路工厂采用微环境技术和产工艺自动化技术,采用机械手、机器人,从而减少了室内人员,使室内产尘总量下降。在此情况下,机械设备的产尘量和生产过程的产尘量所占份额不断提高。但在一般情况下,普通洁净室内主要的污染源仍然是人。

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