Ochrona powietrza - wykład Semestr IV
Wykład 2 Strona 1 z 5
Temat wykładu: Własności zanieczyszczeń powietrza.
1. ZANIECZYSZCZENIA PYA
OWE I ICH WA
ASNOÅšCI
Zawieszone w powietrzu cząstki stałe, takie jak pyły stanowią du\
y procent
wszystkich zanieczyszczeń powietrza. Przedostają się do organizmu ludzkiego prawie
wyłącznie przez układ oddechowy. Za najbardziej szkodliwy uwa\
a się pył respirabilny 
zawieszony. Jest to pyÅ‚ o wymiarach ziaren do 10 µm , w literaturze czÄ™sto oznaczany jako
PM 10.
nos (5,8 - 30 µm)
gardÅ‚o (5 - 5,8 µm)
tchawica (3,3 - 5 µm)
oskrzela (2 - 3,3 µm)
oskrzeliki końcowe
(1 - 2 µm)
pęcherzyki płucne
(poni\
ej 1 µm)
Rys. 1. Miejsce osadzania się cząstek pyłowych w zale\
ności od ich rozmiarów w układzie
oddechowym człowieka
Pyły są charakterystycznymi zanieczyszczeniami powietrza. Ich stę\
enie w powietrzu
i ilość, która opadnie w określonym czasie na ziemię, są oprócz składu chemicznego pyłu,
istotnymi składnikami zanieczyszczenia atmosfery.
Pomimo, \
e pył jest zjawiskiem powszechnym, to jednak definicje pyłu wykazują
ogromne ró\
nice zarówno w literaturze polskiej jak i zagranicznej.
Definicja pyłu w Polsce została ustalona w momencie wydania Polskiej Normy
PN-64/Z-01001  Pył, zapylony gaz, urządzenia odpylające . Definicja pyłu podana w
Polskiej Normie ma następujące brzmienie: pyłem nazywa się  fazę stałą układu
dwufazowego ciało stałe-gaz lub gaz-ciało stałe, je\
eli stopień rozdrobnienia fazy stałej jest
tak du\
y, \
e w nieruchomym powietrzu o ciÅ›nieniu 1013,25 hPa i temperaturze 20 ºC ziarna
ciała stałego, na które działa tylko siła cią\
enia, po bardzo krótkim okresie przyspieszenia,
wskutek oporu przepływu ośrodka, będą opadały ze stałą prędkością mniejszą ni\
500 cmÅ"s-1
lub będą wykonywały ruchy Browna .
Niezale\
nie od ogólnej definicji pyłu ustalony został podział pyłów na klasy.
Właściwości pyłów i sposób ich zachowania się w procesach technologicznych zale\
Ä… od
wymiarów ziaren, od z
ródła pochodzenia pyłu lub formy jego występowania. Zestawienie
tych cech daje dopiero dokładną definicję pyłu. Na tym tle powstało szereg określeń
dodatkowych, majÄ…cych na celu bli\
sze sprecyzowanie pyłu.
N.A. Fuks proponuje przyjęcie ogólnego podziału aerozoli na aerozole dyspersyjne
i aerozole kondensacyjne. Aerozole dyspersyjne powstajÄ… wskutek rozdrabniania ziaren
wiÄ™kszych od 500 µm i ich rozproszenia w oÅ›rodku gazowym. Aerozole kondensacyjne
1
Ochrona powietrza - wykład Semestr IV
Wykład 2 Strona 2 z 5
Temat wykładu: Własności zanieczyszczeń powietrza.
powstajÄ… wskutek skraplania siÄ™ lub zestalania par. CechÄ… charakterystycznÄ… aerozoli
dyspersyjnych jest nieregularny kształt ziaren.
Wszystkie aerozole klasyfikuje Fuks niezale\
nie od wymiarów ziaren w trzy grupy:
" pył  aerozol dyspersyjny z ciałem stałym jako fazą rozproszoną,
" dym  aerozol kondensacyjny z ciałem stałym jako fazą rozproszoną,
" mgła (tuman)  aerozol dyspersyjny i kondensacyjny z cieczą jako fazą rozproszoną.
D. Klumb sugeruje stosowanie nazw aerozoli wskazujących bezpośrednio ich
pochodzenie jak:
" aerozole komunikacyjne  gazy wydechowe pojazdów mechanicznych, pył drogowy,
" aerozole przemysłowego  pyły i dymy pochodzące z procesów przemysłowych,
" aerozole biologiczne  bakterie, aerozole radioaktywne itp.
Pył mo\
e być definiowany szczegółowo przez podanie jego granic wymiarowych,
pochodzenia, przeznaczenia lub formy występowania. Ostatecznie przyjętą systematykę
pyłów podano zgodnie z PN na rysunku 2.
Pył
Wymiary ziaren
0,001 - 1000 µm
Pył o rozdrobnieniu koloidalnym
Ziarna pyłu wykazują ruchy
Browna
Wymiary ziaren: 1 - 1000 µm
Kondensacyjny
Dyspersyjny
Kondensacyjny
Dyspersyjny
Kondensacyjny
Dyspersyjny
Kondensacyjny
Dyspersyjny
Rys.2. Klasyfikacja pyłów
2
Ochrona powietrza - wykład Semestr IV
Wykład 2 Strona 3 z 5
Temat wykładu: Własności zanieczyszczeń powietrza.
Pyły dyspersyjne powstają wskutek mechanicznego rozdrobnienia natomiast pyły
kondensacyjne wskutek skraplania się i zestalania par. Za podstawę rozdziału pyłów na pyły o
rozdrobnieniu mechamicznym i koloidowym przejęto fakt wykonywania przez ziarna ruchów
Browna, przy czym umownie przyjÄ™to wymiar ziarna 1 µm. Tylko dla pyłów o rozdrobnieniu
koloidowym wprowadzony został jeszcze dodatkowy podział na pyły dyspersyjne i
kondensacyjne, poniewa\
pyły kondensacyjne nie występują z zasady w zakresie wymiarów
ziaren rozdrobnienia mechanicznego.
Ze względu na rozmiary cząstek, pyły mo\
na podzielić na następujące grupy:
" całkowity pył zawieszony TSP (total suspended particulates)  oznaczający całkowitą
zawartość pyłu w powietrzu;
" pył drobny PM10 (particulate matter)  frakcja respirabilna pyłu zawieszonego, której
średnica aerodynamiczna cząstek jest mniejsza lub równa 10 mm;
" pył bardzo drobny PM2,5  frakcja pyłu zawieszonego, w której cząstki mają średnicę
mniejszą lub równa 2,5 mm.
Innym kryterium klasyfikacji pyłów mo\
e być sposób ich oddziaływania na organizm
ludzki. Pod tym względem pyły dzielą się następująco:
" toksyczne  po wchłonięciu do organizmu są rozpuszczane przez płyny fizjologiczne i
tym samym wywołują szybkie zatrucie organizmu (np. cząstki ołowiu, kadmu i krople
rtęci),
" pylicotwórcze  powodujące uszkodzenia anatomiczne i funkcjonalne płuc, wywołujące
schorzenia nazwane pylicami (zwiÄ…zki krzemu),
" uczulające  są przyczyną takich schorzeń, jak: gorączka włóknina, dychawica
oskrzelowa, chroniczny katar, pyły te wywołują uczulenia i tym samym zwiększają
skłonność do chorób zakaz
nych (pył drzewny, wełny),
" dra\
niące  działanie ich nie jest prawdopodobnie bezpośrednią przyczyną zachorowań,
ale ich obecność ma wpływ na zwiększoną szkodliwość działania innego rodzaju pyłu,
mogą przenosić drobnoustroje chorobotwórcze (pył zawierający związki wapnia,
magnezu, \
elaza, gipsu, węgla).
Pojecie wymiaru cząstki pyłu:
" średnica zastępcza ziarna pyłu - jest to średnica kuli o gęstości równej badanego pyłu,
której prędkość opadania w nieruchomym powietrzu jest równa prędkości opadania
badanego ziarna pyłu;
" średnica aerodynamiczna cząstki pyłu - jest to średnica kuli o gęstości 1 g/cm3 i takiej
samej prędkości opadania w nieruchomym powietrzu jak prędkość opadania badanej
cząstki pyłu;
" średnica projekcyjna - jest to średnica koła, którego powierzchnia jest równa powierzchni
rzutu cząstki na płaszczyznę obserwacji.
3
Ochrona powietrza - wykład Semestr IV
Wykład 2 Strona 4 z 5
Temat wykładu: Własności zanieczyszczeń powietrza.
2. WA
ASNOÅšCI GAZOWYCH ZANIECZYSZCZEC
POWIETRZA
Powietrze jest komponentem środowiska wa\
nym nie tylko ze względu na zawarty w
nim tlen, bez którego \
ycie organiczne byłoby niemo\
liwe, ale tak\
e dlatego, \
e ma
decydujący wpływ na zdrowie człowieka. Poniewa\
człowiek dziennie wdycha ok. 16 kg
powietrza, to aktywne chemicznie zanieczyszczenia powietrza, nawet w niewielkich
stÄ™\
eniach mogą wywołać negatywne skutki w organizmie ludzkim. Jest to tym bardziej
istotne, \
e w procesie oddychania zanieczyszczenia są wchłanianie przez płuca bezpośrednio
do krwioobiegu.
Rozwój przemysłu, zwłaszcza sektora paliwowo  energetycznego, spowodował
emisję do atmosfery znacznych ilości zanieczyszczeń w tym zanieczyszczeń gazowych,
przede wszystkim dwutlenku siarki i tlenków azotu, a tak\
e zanieczyszczeń pyłowych. Na
szkodliwe działanie pyłów i gazów zawartych w powietrzu atmosferycznym jest szczególnie
nara\
ona ludność miejska. Na znacznych obszarach, zwłaszcza w rejonie oddziaływania
du\
ych kombinatów chemicznych, hutniczych, metalurgicznych oraz koksowniczych, notuje
siÄ™ nadmierne stÄ™\
enia zanieczyszczeń powietrza metalami cię\
kimi, fluorem, dwusiarczkiem
węgla, siarkowodorem, węglowodorami i wieloma innymi związkami uznawanymi za
toksyczne. Jakkolwiek maja one zasięg lokalny, a wielkość ich emisji są znacznie mniejsze
ni\
tzw. Zanieczyszczeń podstawowych, to stanowią jednak istotne zagro\
enie dla środowiska
ze względu na szkodliwe oddziaływanie.
W okręgach przemysłowych oraz na terenach o du\
ej gęstości zaludnienia, powietrze
zawiera du\
ą ilość zanieczyszczeń w postaci szkodliwych par i gazów. Powstają one w
procesach produkcyjnych w postaci produktów ubocznych bądz
stanowiÄ… odpad
poprodukcyjny surowca, bÄ…dz
produktu końcowego.
Ze względu na działanie na organizm ludzki zanieczyszczenia gazowe mo\
na
najogólniej podzielić na:
" toksyczne (trucizny),
" szkodliwe,
" praktycznie nieszkodliwe.
Toksyczność substancji jest związana z jej chemicznych charakterem i określana
wielkością dawki toksycznej. Podział gazów toksycznych uwzględnia sposób ich
oddziaływania. Wyró\
nia siÄ™ tutaj:
" gazy dra\
niące  pary i gazy kwaśne (chlorowodór, dwutlenek siarki, amoniak),
" gazy duszące proste (wodór, metan, azot),
" gazy duszące chemiczne (cyjanowodór, tlenek węgla),
" gazy narkotyczne (podtlenek azotu, węglowodory aromatyczne, aminozwiązki,
nitrozwiÄ…zki).
4
Ochrona powietrza - wykład Semestr IV
Wykład 2 Strona 5 z 5
Temat wykładu: Własności zanieczyszczeń powietrza.
Istnieją równie\
substancje wywołujące odległe skutki biologiczne. Wśród nich
rozró\
nia siÄ™:
" rakotwórcze (kancerogenne)  wywołują powstawanie nowotworów złośliwych (WWA,
nitrozoaminy, pary As, Cr, Cu),
" mutagenne  powodują zmiany genetyczne przekazywane na następne pokolenia
(benzopiren, kwas azotowy).
Wśród zanieczyszczeń gazowych nale\
y wyró\
nić grupę substancji ucią\
liwych ze
względu na silny zapach. Są to tak zwane  odory do których nale\
ą: niektóre węglowodory i
ich związki, siarkowodór, formaldehyd, merkaptany.
5