什么是细粉尘?

细粉尘是自然界或工业环境中的微小颗粒,对人类和环境有害。细粉尘是半导体产业面临的一大难题,DAS Environmental Expert GmbH通过多年的探索与测试,给出了持续优化的解决方案。

什么是细粉尘?为何它会成为人类和工业面临的难题?

粉尘由悬浮在空气中一段时间的固体颗粒组成。这些颗粒既可由有机物(如细菌、真菌孢子、木材、面粉)组成,也可由无机物(如矿物纤维、玻璃、石头)组成。这些漂浮在空中的微粒可被人体吸入,也就是说,它们的体积很小,可以进入人体,附着在肺部,甚至进入血液。这会给人体健康带来严重后果。因此,如何正确处理粉尘就成了工业和环境面临的一大挑战。

细粉尘的来源和性质

粉尘可能产生于自然活动,如火山运动、侵蚀、风暴、海浪、授粉或森林火灾等。而大气中的粉尘污染则大部分是由交通、农业、能源生产和工业流程等人为活动产生的。原生粉尘一旦产生就会被释放出来;例如燃烧过程中产生的烟尘。硫和氮氧化物、硫化氢、氨或挥发性有机烃等气态前体通过化学反应和/或在凝结核中积累而在后期形成的颗粒称为次生粉尘。

粉尘颗粒的大小分类

粉尘颗粒根据其大小分为不同的类别。这种分类方式可追溯到1987年由美国环境保护署(EPA)颁行的国家颗粒物环境空气质量标准(简称PM标准)。同样,DIN EN 12341:2014将PMX类的细粉尘定义为“悬浮在环境空气中,通过粒度选择进样系统时以50%的效率为限,空气动力学直径为x微米的颗粒物”。
Relative Size
从健康的角度看,粉尘颗粒的大小和类型,以及特定粉尘的污染物含量是评判的关键依据。鼻毛和鼻腔粘膜能阻挡粗糙颗粒(“粗糙粉尘”)进入人体,而细粉尘则能通过气道被人体吸入肺中。 PM10类的细粉尘对应EN 481和ISO 7708标准中所描述的胸段。这些颗粒能到达肺的上部。PM2.5属于更小的灰尘颗粒,可到达肺泡段。这类颗粒通过气管和支气管进入肺的深层区域,那里的纤毛上皮细胞较薄,因此呼吸器官难以通过自净排出这些颗粒。PM2.5中还包含超细颗粒段(即PM0.1,大小不足0.1微米);据称这些颗粒甚至能穿过肺泡进入血液。

细粉尘对健康的影响

颗粒越小,危害越大:细粉尘对人类和环境的影响取决于颗粒大小、渗透深度及其化学成分。灰尘颗粒可能含有铅或汞等物质。此外,部分污染物(如碳氢化合物、硫或氮化合物)可以沉积在灰尘颗粒的表面。细粉尘会影响人体健康:他们会引发或加重呼吸道疾病,例如支气管炎、慢性阻塞性肺病(COPD)或哮喘。
penetration of particles
根据世界卫生组织和欧洲环境署的说法,细粉尘对人体健康的影响包括引起气管、支气管或肺泡的粘膜刺激并在这些部位形成局部炎症;血管中的斑块数增多;罹患血栓或自主神经系统调节功能紊乱(心率变异)的风险增加。小于0.1µm的颗粒称为超微颗粒;它们也可能引发癌症和炎症,这些症状会对心血管系统造成持久性损伤。

立法减少细粉尘排放

考虑到这些健康风险,过去几年来国际社会一直在努力减少空气中的细粉尘含量。采矿和铸造厂等风险行业的员工也迎来了更严格的职业健康管理条例。事实上,工人如果长时间在粉尘环境下作业,吸入粉尘后则易诱发矽肺、肺纤维化和肺癌等严重疾病。因此,含高危粉尘的作业场所基本都设置了职业接触限值。此外,大多数国家都以立法形式规定了细粉尘的排放上限。以欧洲为例,自2005年以来,每日排放PM10细尘粒的上限为50µg/m3。按此上限排放的次数每年不得超过35次,而年均容许排放量则为40µg/m3。针对PM2.5颗粒,欧洲各国自2008年起必须遵守年均25µg/m3的硬性排放限制。世界卫生组织(WHO)在其空气质量准则中建议的排放上限要比上述情况低得多。根据德国联邦环境署(German Federal Environment Agency)的数据,自1995年以来,德国的细粉尘排放量显著下降。因此,PM2.5排放量已顺利从1995年的22万吨减少到2018年的10万吨。