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【關鍵詞】汽車;空氣污染;控制對策
【中圖分類號】U461.99【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)02-0303-01
目前,我國大城市機動車污染已經達到比較嚴重的程度,汽車造成的污染有交通揚塵、尾氣排放,尾氣中細小的顆粒物能引起呼吸系統疾病,損壞肺部;當顆粒有毒時,可能導致癌癥,刺激皮膚和眼睛,造成皮炎、眼結膜炎??梢姡嚺欧诺挠泻U氣,嚴重地危害著人類的健康。及時研究造成機動車排放污染的原因,并進行有效的控制已經迫在眉睫。
一、汽車排氣污染
1.汽車排放污染物的來源。汽油車排放物中,氮氣約占71%、二氧化碳14%、水和水蒸氣13%,一氧化碳、氮氧化合物,碳氫化合物、二氧化硫占1%~2%。其污染的來源有三個:一是從排氣管直接排出的廢氣,主要的有害物質是CO、HC、NOX;二是曲軸箱竄氣,即從活塞和氣缸壁之間的間隙中漏出,再經過曲軸箱通氣孔排出的可燃混合氣體,其主要有害物質是HC;三是燃油箱蓋、燃油箱通氣孔、油管等連接部位蒸發出的汽油蒸汽,其主要成分是HC。另外,汽車排放出大量的CO,產生溫室效應。
2.汽車排放污染物的主要成分及其危害。汽油車排氣中的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)等。一氧化碳(CO)是汽油機不完全燃燒時產生的一種無色、無味的氣體,吸入人體后,和血液中的血紅蛋白結合成為一氧化碳血紅蛋白,阻止氧的輸送,使人體缺氧,引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀,嚴重時造成死亡;碳氫化合物(Hc)是發動機排氣中的未然盡的燃料分解的氣體,以及供油系中燃料的蒸發和滴漏。碳氫化合物(Hc)只有在高濃度的情況下才會對人體產生影響,它是光化學煙霧的重要組成成分。光化學煙霧是排氣中的HC和NOX排入大氣后在紫外線照射下進行光化學反應產生的黃色煙霧。光化學煙霧具有明顯的刺激性,能刺激眼結膜,引起流淚并導致紅眼病,另外還具有損害植物、降低大氣能見度、損壞橡膠制品等危害;氮氧化合物(NOX)是在高溫條件下產生的有臭味的廢氣,對肺組織產生劇烈的刺激作用。
汽車排出CO,是沒有毒的,但是它是產生“溫室效應”的主要物質?!皽厥倚笔沟厍虮砻娴臏囟壬仙?,對全球氣候變化會產生巨大的影響,因此CO,已經被列為重點排放控制的對象。
二、汽車上采用的新技術
1.缸內汽油直接噴射技術。缸內汽油直接噴射實現分層燃燒,不但可大幅降低CO、HC及NOx排放,而且還能提高燃油經濟性。因此,三菱公司將其汽油直接噴射發動機定為全球環保發動機。
2.可變氣門正時技術??勺儦忾T正時系統,氣門的開閉時間隨發動機轉速與負荷而連續變化,可達到省油、怠速穩定、提高轉矩、增大動力輸出及減少排氣污染的目的。
3.電腦控制的點火技術。電腦控制的點火系統提高了發動機的動力性和燃油經濟性,并使排氣中的CO、HC含量大為降低。
三、汽車排放控制技術
為了徹底解決排放向低排放、超低排放發展的問題,目前現代汽車主要采取了以下控制技術:
1.燃油蒸發排放控制系統(EVAP)。在汽車排出的HC中來自汽油蒸發的約占20%以上。在外界溫度升高時,燃油箱的汽油會加速蒸發,從燃油箱蓋和油箱通氣孔排入大氣。為此,有些發動機采用吸附法將汽油蒸汽吸附。待到發動機工作時,再將吸附的汽油蒸汽在負壓條件下解附,送入發動機燃燒室燃燒,這樣防止了汽油直接排放到大氣污染環境。基本的工作過程是:從燃油箱來的汽油蒸氣先通過活性炭濾毒器(又稱活性炭罐)吸附收集起來,當發動機工作時,再從活性炭器中進入進氣歧管到燃燒室燃燒。
常用的有兩種形式:一種是不帶雙金屬真空轉換閥的EVAP系統,當發動機停車、怠速或低速時,從燃油箱來的HC在活性炭濾毒器被吸附,當發動機在中速和高速時,又從活性炭濾毒器帶到進氣歧管。另一種是帶雙金屬真空轉換閥的EVAP系統,它的工作與冷卻液溫度有關,水溫低于35℃,HC在活性炭濾毒器被吸附;水溫高于65℃,又從活性炭濾毒器帶到進氣歧管。
2.廢氣再循環系統(EGR)。發動機燃燒反應生成的NOX的量,完全是由于參加燃燒的空氣中的N0和氧反應的結果。廢氣中NOX的含量與燃燒反應的溫度、時間和過量空氣系數有關,而且主要是由反應溫度決定。降低燃燒反應的溫度,廢氣中的NOX含量呈指數關系下降。
實驗證明:當溫度下降到1700℃以下時,發動機排出的NOX含量幾乎為零;而在高速運行條件下,由于反應時間短,NOX含量也少。
廢氣再循環系統(EGR)的基本原理是:將5%~20%的廢氣再引入進氣歧管,與新鮮混合氣一起進入燃燒室,使最高燃燒溫度下降,從而減少NOX的生成量。因此EGR閥相當于在進、排氣管之間安裝了一個閥門,根據發動機不同工況,關閉或者引進不同量的廢氣。顯然,廢氣的引進會影響發動機的動力性、經濟性、起動、怠速穩定性。
廢氣再循環和廢氣不再循環完全受發動機ECU的控制,只要出現下列信號,ECU就會發出切斷EGR的命令,廢氣不再循環:發動機冷卻液溫度低于55℃;減速過程(節氣門全關);怠速或小負荷工況(進氣量很小);發動機轉速超過4000rpm(高速大負荷);發動機空擋運轉。
3.三元催化系統(TWC)。發動機排出廢氣含有的CO、HC、NOX有害物質,可以利用三元催化器的作用將上述三種物質進行化學反應,生成無害的物質排放出去,極大地減少了環境污染。三元催化器是一塊整體的孔氧化鋁骨架,上面浸漬有鉑、鈀、銠等貴重金屬作為催化劑,表面包覆不銹鋼作為保護套。
廢氣通過催化劑時,再催化劑表面進行一系列的氧化和還原反應。
CO+NOX+HCCO2+N2+H2O最終排到大氣都是無毒害的氣體。
在催化反應的過程中,必須嚴格保證在α=1的很窄的過量空氣系數范圍內。如果α>1,則CO氧化反應的氧氣由廢氣供給,從而不能還原NOX。因此只能在ECU控制的燃油噴射系統和在氧傳感器提供廢氣中氧含量的信息,才能保證α=1的范圍。特別注意的是,由于上述反應是放熱反應,所以在過量HC和CO存在時,會使三元催化劑過熱而損壞。因此裝有三元催化器的汽車,怠速的運動時間不得超過20分鐘,同時鉛也會使催化劑中毒而失效,故不能使用含鉛的汽油。
四、制理汽車尾氣排放的措施
1.制定嚴格的排放標準。對日益嚴重的大氣污染,為確保人們有一個良好的生活環境和滿足人們對生活環境的要求,各地政府應制定更為嚴格的排放標準。
2.開展無車日活動。據測算,如開展“無車日”活動一天,僅民用汽車可節約燃油3300萬升,可減少有害氣體排放約3000噸,數百人的生命和身體會幸免于交通事故傷害。
3.加大環保監測力度。加大檢測力度,提高檢測人員的綜合素質和職業道德,實現檢測與維修分家,進行道路抽檢,教育駕駛員及時做好汽車維護工作,另外加速不符合排放要求的汽車淘汰工作。
關鍵詞: 港口空氣污染 污染危害防治措施
Abstract: In recent years, China's ports remains a serious air pollution, which directly affect people's daily lives and work. In this paper, there is a detailed analysis of the various factors what causing port air pollution and a series of control measures. For reference.
Keywords: Port air pollution, pollution prevention and control measures
一、港口空氣污染及危害
1、港口空氣的污染
港口空氣污染的主要因素有顆粒物質(PM)、揮發性有機化合物(VOCS)、氮氧化物(NOX)、硫化物(SOX)、一氧化碳(CO)、甲醛、重金屬、二氧(雜)芭等。就世界范圍來看,海上船舶所排出的NOX和SOX分別占總量的14%和5%。美國2000年從事商業運輸的海上船舶所排出的NOX和PM 分別占運輸工具排放總量的7%和6%,這一數字還在逐年增長。據美國環境保護協會預測,到2020年,海上商船所排放的PM和NOX的比重將是現在的2倍。這部分是因為貿易量的增加所導致,還有一個就是其它污染源未得到比較有效的治理。據美國環境保護協會預
測,到2020年,商船所排出的PM量將占所有柴油機排放量的1/5。
2、港口空氣污染的危害
(1)顆粒物質。柴油燃燒時,散發出大小不一的黑色或淡黑色顆粒物質,容易引起哮喘、慢性肺炎、支氣管肺炎、心臟病等疾病。在美國一個為期2O年、對120萬成年人做的跟蹤調查,發現肺癌與PM污染物之間有很強的聯系。
(2)揮發性的有機化合物。港口污染中的揮發性有機物來源于柴油的燃燒物、熏艙用的化學劑。有機化合物的特征是能夠很快與空氣中的氧氣結合,形成有毒物質。柴油發動機排
出的有機化合物主要有苯、甲苯、丁二烯等。有機化合物能導致癌癥、畸形兒、流產和神經錯亂。
(3)氮化物和硫化物。柴油中一般都含有一定量的氮和硫,劣質柴油中的含量更高,在燃燒過程中會散發出含硫、含氮的氧化物,如SO2、NO2、含SO2、SO3的空氣會刺激人的感官,易引起呼吸道感染性疾病。這些氧化物易與空氣中的水汽相結合,形成強酸性物質。強硫酸、強硝酸遇雨水降落不但會污染河水、酸化土壤,而且會腐蝕含鐵、銅的物體。
二、港口空氣污染的防治
1.使用替代燃料
船舶一般使用劣質柴油,碼頭的裝卸設備一般使用重柴油,這兩種柴油的油質都比較差,可用較優質的燃料來代替,從而降低污染物的排放量。可用于代替的燃料有低硫柴油、水合
柴油、生物柴油、費希爾一曲潑斯奇柴油(Fischer-Tropsch)等。
低硫柴油價格比較便宜,供應也較方便, 一般能減少10% 左右的污染物,但足通常望與其它污染控制方法相結合。世界上的部分港口已經在日常操作中使用低硫柴油。如芬蘭的
赫爾辛基港就已經在港口所用設備和拖輪上使用低硫柴油。
水合柴油也可以被港口用于作為減少污染的替代燃料,盡管這類燃料只能減少少量的氮化物, 但能大幅減少顆粒物質的排放量,大約能減少60%。對這種燃料的一些驗證項目正
在美國的休斯頓、洛杉磯、長海灘等港口實施。
生物柴油是一種新興的燃料,通過從有關植物身上榨取而獲得,經提煉可獲得柴油含量達80% 左右的燃料。與傳統的柴油相比,這種燃料污染排放量能減少10%~20%。純生
物柴油能夠減少50%的CO2,和PM,但同時增加1O%左右的NOX。
費希爾一曲潑斯奇柴油通常由煤炭制得,有時也由天然氣制得。它能減少10%的NOX,而其它污染物的減少范圍一般在30%左右。
2、集卡空駛限制
集卡是目前載運集裝箱的主要工具,但集卡在碼頭經常處于空駛狀態。比如,集卡空車到堆場提取集裝箱時在道口等待,或者是碼頭集卡把集裝箱從堆場運到船邊后,空車駛回
堆場。通過限制集卡的空駛時間,不但節約燃料,而且也是一種費效比較高的減少污染的方法。以洛杉磯港為例,l0分鐘的空駛時間限制,使空氣質量得到很大改善,每年除了少排
放400噸的NOX以外,還節約大約200萬加侖的燃料。這還不包括其它污染物的排放量。此外,加利福利業州在2003年實施了一個州立空駛法案,要求所有主要城市港口的集卡空駛限制在30分鐘內 其它一些港口(如兩雅圖港)也在實施空駛限制。
3、加強碼頭作業管理
由于港口吞吐量的增長太快,致使碼頭原有的操作流程不能適應實際的需要,導致設備處于大量的無效工作狀態。如輪胎吊在堆場的翻箱、集卡在碼頭排隊等待。因此,需要加強
碼頭的作業管理。制定比較準確的堆存計劃,減少翻箱率,降低輪胎吊無效的工作時間;優化調度過程,開發裝卸同時進行的工藝,減少集卡的使用量,減少集卡空車行駛時間,提高
集卡的使用效率。
4.更新設備
對那些老舊的、污染嚴重的車輛、設備、船舶可用新的適合現代排放標準的設備代替。對仍有較長生命周期的設備可以采用更換動力裝置的方法。在有些情況下,可以在排放系
統上加裝排放控制裝置就行。更換舊的設備是最佳的方法,但成本高。由于船舶的使用年限比較長,初始投資也比較大,更換動力裝置對有些船舶來說則是更有效的解決方法。
5.船舶在港的污染排放控制技術
對船舶在港的污染控制技術還處于論證階段,但這些方法代表了未來的發展趨勢。船舶駛進或駛離港口時要耗費大量柴油,船舶在港停泊時,也要用輔機為船舶提供必要的動力。
通常情況下,船舶在港逗留時,每天的柴油消耗量大約是3噸,給港E1帶來了嚴重的空氣污染。
在歐洲,關于船舶的排放控制技術已經研究較長時間,如選擇性的催化還原控制技術,可以大幅減少船上煙囪排出的NOX。目前,大約在100艘船上采用了這種技術。但是,這種
技術成本比較高,還需要進一步論證。
使用岸上的能源為船舶提供動力是一些港口正在嘗試的新方法。如瑞典的歌德堡港采用此方法,每年大約少排放8O噸的NOX、60噸的SOX、2噸的PM。美國的洛杉磯港、長海灘港和新西蘭的奧克蘭港也在嘗試使用這種方法,如2001年,奧克蘭港口在碼頭為拖輪安裝了插入式電源,拖輪在碼頭靠泊后就可以關閉船上的動力裝置。
為了使岸邊提供電源的方法更為成功、有效,碼頭必須存有充足的能源。選擇能源的方法包括新建或更新變電站、安裝燃料電池組。對需要動力的碼頭來說,安裝或更新碼頭變電所是最合適的方式。但這種方法不夠靈活,只能在特定的位置使用,而且要解決與不同船舶上的動力系統相匹配的問題。在碼頭安裝燃料電池組可以解決船舶在港的動力問題,而且可以用天然氣作為電池的原料。與現有的柴油發電機相比,燃料電池具有污染小、運行平穩、燃值高的優點。但是,使用燃料電池作為船舶的推進動力和輔助動力,仍有一些需要解決的問題。
中國港口仍處于不斷的發展之中,但港口的總吞吐量卻急追發達國家的水平。隨著吞吐量的增長,港口的污染問題也越來越嚴重。港口管理當局應借鑒發達國家港口的成功經驗,利用中國港口后發展的優勢,盡快采取文中所建議的措施,減少港口的空氣污染。
參考文獻:
但是,相對于傳統停車場處于空氣流動性較好的戶外,地下車庫處于封閉或半封閉狀態的特殊性,使得地下車庫的庫內空氣與自然空氣基本處于不流通的狀態。而汽車行駛時向空氣中排放大量對人體有害的廢氣,在氣密性較好的地下車庫得不到空氣流動的稀釋或相應的處理措施而逐漸聚集,造成一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等污染物濃度大大超標,直接對進入停車場人員的健康產生巨大的威脅,也容易造成油蒸汽積聚而引起爆炸。據哈佛大學公共衛生學院研究顯示,汽車尾氣污染可能造成大腦腺體分泌出現紊亂以及氧化損傷,兒童常進地下車庫會降低智商。而且,地下車庫的密閉或半密閉的空間狀態,造成庫內環境與太陽光線基本處于隔離狀態,造成地下車庫細菌、真菌數以及可吸入顆粒物不斷增加,不但引起地下空間環境污染,而且影響到車庫人員的健康。
在環境日益受到重視的21世紀,人們對生活環境的要求越來越高,能夠有效緩解停車用地緊張的地下車庫建設,是關系到人類未來發展不可或缺的建設之一,而其帶來的對人體健康產生威脅的環境問題也不容忽視。
地下車庫主要污染源:汽車尾氣
為了減少地下車庫內環境污染對人體的危害,世界各國,尤其是發達國家,都在地下車庫環境污染與防治研究中投入了大量工作,并取得一定研究進展。地下車庫空氣污染是由汽車尾氣造成的,汽車尾氣的排放一直以來都是世界各國研究控制的重點。
汽車尾氣排放標準――從歐Ⅰ到歐Ⅴ
美國和日本從20世紀60年代開始就對汽車排放進行控制,美國排放法規要求最嚴,日本緊跟美國。美國1994年開始執行極其嚴格的低污染汽車法規(LEV)后,美、日之間的距離略微拉開。歐洲控制排放比美、日晚,而且標準要求較松,但是到1992年實施歐洲第1階段(歐Ⅰ)排放法規后,步伐加快,已超過日本,接近美國LEV計劃。美國、日本和歐洲的汽車排放法規形成當今世界三大汽車排放法規體系。
歐洲經濟委員會(ECE)從1960年頒布實施第1項ECE法規,至今已形成109項包括安全、環保、節能三大領域的汽車排放法規體系。1996年起執行歐Ⅱ排放法規,排放法規限值已接近美國過渡低污染車(TLEV)的限值水平,歐Ⅱ法規中不僅在型式認證時對汽車排放限值加嚴,而且生產一致性檢查時排放限值與型式認證的限值相同。2000年執行的歐Ⅲ排放法規,對HC和NOX分別給出限值,在歐Ⅱ基礎上將其限值再降低1/2,排氣測量方法改為發動機起動后立即采樣,同時加嚴對HC、CO的限制。以前的方法都是在發動機起動后40s才開始采樣,而70%的HC都是在起動后125s內生成的,原來起動后40s內不采樣,使冷起動時約有30%的排放污染物未測到;還新增如低溫冷起動排放試驗。2005年1月,歐盟啟用“歐Ⅳ”汽車尾氣排放標準,要求各成員國修改有關立法,以稅收政策懲罰尾氣超標的汽車。更加嚴格的“歐Ⅴ”排放標準,已于2008年實施。
中國機動車污染控制工作始于1979年《中華人民共和國環境保護法(試行)》頒布以后。由于在美、日、歐這世界三大排放標準體系中,歐洲法規在標準的嚴格程度、道路交通情況等方面相對較適用于中國的實際情況,因此中國在充分吸收歐美的經驗后,全面等效地采用了歐盟(EU)指令,在ECE技術內容和部分前歐共體(EEC)法規的基礎上形成了中國排放法規體系,頒布了GB18352.1-2001 等一系列國家排放標準,先后達到了歐Ⅰ、歐Ⅱ與歐Ⅲ排放法規的限值,明顯縮短了與國外汽車污染物排放標準的差距。但是歐洲從2005年開始實施歐Ⅳ排放法規,就NOX、HC、CO及微粒物質等四種排放限值而言,歐Ⅲ限值分別是歐Ⅱ的71%、60%、53%和67%,歐Ⅳ限值是歐Ⅲ的70%、70%、71%和20%。對照而言,中國現行的汽車污染物排放標準仍落后歐洲8-10年左右。
2005年,我國又頒發了新的標準:《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ,Ⅳ階段)》(GB18352.3-2005),2007年7月1日實施。新的標準加嚴了排放限值,其排放量比國Ⅱ標準減少50%以上。
地下車庫空氣質量的評價標準
我國衡量和評價室內空氣環境質量標準是《室內空氣質量標準》(GB/T 18883-2002),該標準規定了室內空氣質量參數以及檢驗方法。室內空氣質量參數大致可分為兩類,一類是用來評價室內舒適度的參數,如室內溫度、相對濕度、空氣流速等,另一類是用來評價室內清潔度的參數,如CO、NO2、PM10、菌落總數等。對于停留人員數量不多、停留時間不長的地下車庫而言,其室內舒適度的要求不像其他許多建筑類型那樣高,一般車庫內的環境舒適度即可達到要求;而汽車的發動、行駛和熄火的過程中排放的大量廢氣,容易充斥著氣密性較好的整個車庫,不但影響車庫內空氣清潔程度,而且危害車庫內人員的健康。對廢氣的監測與評價是衡量地下車庫空氣環境質量的重要內容,而重點在于分析影響地下車庫空氣清潔度的污染參數。
此外,地下車庫空氣質量應達到中華人民共和國衛生部《工作場所有害因素職業接觸限值》(GBZ 2.1-2007)規定的人體短時間接觸的質量濃度標準。
地下停車場的主要污染物有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、二氧化硫(SO2)、苯并芘以及固體顆粒物等。CO主要作用是與人體血液中的血紅蛋白結合,阻斷血液中氧氣的運輸;碳氫化合物屬于揮發性有機化合物,在一定的濃度下對植物和動物有直接毒性,對人體有致癌作用;氮氧化物難溶于水,與其他污染物作用會產生光化學煙霧,易于侵入呼吸道深部細支氣管和肺泡,使人體出現遲發性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征,此外,它還會對中樞神經系統和心血管系統等產生危害作用;二氧化硫可被吸收進入血液并產生對人體有毒害的影響,它能破壞動物體內酶的活性,而影響蛋白質和碳水化合物的代謝,損害肝臟功能,動物試驗證明,二氧化硫慢性中毒,人體的免疫系統能力會下降;在含苯并芘的空氣環境中長期生活,能引起慢性中毒,空氣中的苯并芘是造成肺癌的最重要因素之一,許多國家的動物實驗證明了苯并芘的致癌、致畸、致突變作用;有些固體顆粒物可以進入人的呼吸系統,甚至直接進入肺臟的最深部,并在人體內積聚,引起或加重哮喘病,急性呼吸系統癥狀如咳嗽、呼吸困難或呼吸疼痛,以及慢性支氣管炎,對老年人和兒童的危害尤為明顯。另外,有的汽油內加有四乙基鉛作為抗爆劑,致使排出的尾氣中含有大量鉛成分,其毒性比有機鉛大100倍,對人體的健康和安全危害很大。所以地下車庫內污染物一旦超標,會對人體健康產生惡劣的影響,必須將其及時排出。
汽車在地下車庫更能“排毒”
在地下車庫中,汽車的運行與在地面上有所不同,在車庫內車輛主要是進行啟動、加速等怠速運轉,而汽車尾氣中含各組分濃度與行駛速度有很大關系。
由表格可見,地下停車場中一氧化碳是主要的污染物。實測結果表明,汽車排放的NOX濃度最高的只高于規定的2倍,而CO濃度的最低值(進口小汽車)也要高出規定的數百倍。因此,目前對地下車庫的研究中通常以CO為標志監測物,認為當CO濃度滿足標準時,其他污染物濃度也會滿足標準。
我國《工作場所有害因素職業接觸限值》規定了CO的濃度限值:加權8小時(8h)平均允許質量濃度為20mg/m3;短時間15分鐘(15min)接觸質量濃度為30 mg/m3。而我國《室內空氣質量標準》規定CO濃度限值1小時均值為10mg/m3。
上表《國內外部分地區地下車庫的CO濃度測試結果》列出了國內外地下車庫采取通風換氣的防治措施后CO濃度的監測情況??梢钥闯觯瑖獾叵萝噹斓耐L系統的良好運行,對車庫內CO濃度的稀釋起到了明顯的效果,換氣次數較大的車庫中,CO的質量濃度基本上都控制在30mg/m3以下,達到《工作場所有害因素職業接觸限值》規定的人體短時間接觸的質量濃度標準,但是并未達到《室內空氣質量標準》。而表格顯示大部分國內地下車庫采取的通風換氣次數不明或根本未運行通風系統,而運行通風系統的廣州地下車庫中CO濃度高達152(平均值)±23.2(標準差)mg/m3,遠遠超過室內CO的濃度限值。
地下車庫空氣污染治理的常規手段
必須進行有效的通風換氣
針對地下車庫空氣污染問題,通常采用通風的方法來進行防治,即在地下車庫內合理安裝通風系統,通過風機運行,對空氣平行方向的流動產生擾動,利用氣體的非穩定流動,達到在室內通風換氣的同時稀釋空氣污染物濃度的效果。關于通風,一是通風量的確定計算和風機選用,二是氣流組織方式。只有確定最佳通風量,合理布置送、排風口的位置,才能以最低的能耗達到最有效的通風效果。
美國依據ASHRAE的標準對地下車庫的通風量規定的為7.5L/ s?m2,其他國家和相關機構的規范對通風量的規定也不盡相同,差別較大。國內在這方面的研究主要集中在通風量的計算,但目前國家有關部門尚未制定出正式的設計計算公式,在工程設計中,一般是設計師根據個人經驗,按大的建筑類型作類比設計,主要依據《汽車庫建筑設計規范》與《全國民用建筑工程設計技術措施》。我國《汽車庫建筑設計規范》規定:地下汽車庫宜采用室內空間上、下兩部分設置排風口,即上部空間設排出風量的1/3-1/2,下部空間設排出風量的1/2-2/3計算,新風口宜設在主要通道上。
誘導通風系統,又稱為活塞式換氣系統,是借助噴嘴高速噴出的少量氣體來誘導及攪拌周圍大量空氣,并帶動至特定的目標方向。最早由瑞典Flaki公司開發,在導引風機箱上安裝小直徑的螺紋風管,實現中壓送風,由噴嘴送入室內,由于風速較高,在噴嘴四周產生誘導送風作用。在20世紀90年代,瑞典的ABB公司為適用低空間應用,設計并推出了第一代單體風機箱式射流誘導通風系統,取消了主管道,即風機箱上直接安裝三個噴嘴,于1997年分別在中國臺灣和大陸申報并被受理了專利。1999年,日本根據實際經驗,研發了第二代單體風機箱式射流誘導通風系統,共增加可更換位置的8個開孔噴嘴,能將箱體上的三個噴嘴任意調換位置,改變其噴嘴方向,以滿足設計時的不同需要,并在中國等國取得了專利權。第三代系統采用中速噴射誘導氣流,更適合低空間的應用。近10年來,誘導通風系統在歐美,日本、韓國等國家和中國臺灣等地區地下車庫及車間、體育館、倉庫中大量使用,目前也已在北京、上海、廣州、南京、大連、哈爾濱等城市逐步推廣使用。
近幾年誘導通風系統在車庫通風設計中被廣泛應用,通過工程實例或CFD模擬,認為誘導通風系統與常規系統相較,具有布置靈活、能有效控制氣流方向、消除通風盲區、節省風機能耗、減少土方開挖及日常維護(如清灰、補漏)費用等,并具更佳的通風效果。也有學者提出在一些高層建筑的地下車庫采用該種通風方式就不一定是最佳方案,首先,誘導射流這種通風方式的主要優點之一就是降低車庫的層高,減少土建的造價,但根據結構專業相關規范,對于高層建筑地下部分的最小層高是有規定的,這樣采用誘導通風對減小層高并無幫助;或者采用誘導射流通風雖可不設置送風管道,但仍需設排煙管道,而且又增加了許多誘導器,其總造價要遠遠高于所設置送風管道的造價;此外,誘導射流能起到擾動氣流的作用,但并不起傳輸作用。
采用CIO2空氣消毒劑進行消毒
由于太陽光線難以照射到地下車庫,地下車庫細菌、真菌在密閉性較好的空間內容易滋生,嚴重時會導致傳染性疾病的傳播,從而威脅到車庫人員的健康。
針對地下車庫易滋生細菌、真菌的問題,常采用CIO2空氣消毒劑對污染空氣進行消毒。CIO2是一種高效、廣譜、安全的消毒劑,應用范圍很廣。國家衛生部在《傳染性非典型肺炎醫院感染控制指導原則(試行)通知》中將ClO2列為空氣消毒劑。經過多年來應用ClO2對坑道空氣微生物消毒試驗已取得較好的效果。
地下車庫環保之路
盡管我國在地下車庫通風系統的理論研究和實踐設計上取得了較大進展,但是對于地下車庫空氣污染與防治的研究尚比較缺乏。結合目前我國地下車庫環境污染與防治研究中存在的問題與實際需要,今后我國地下車庫空氣污染與防治研究的重點在于以下幾個方面:
1、強化地下車庫的環境保護意識。通過在居民社區、停車場等場所張貼地下車庫環保主題海報、環保標語、新聞廣告宣傳等形式,不斷傳遞環境保護理念,引導人們重視地下空間的環境保護,鼓勵學者深入研究地下車庫的環境污染與防治問題,完善理論體系,拓展研究思路。通過全民參與,提高對地下車庫環境保護工作水平。
2、健全物業管理條例,加強地下車庫的環境管理。重視地下車庫的環境保護問題,將其環境管理工作加入到物業管理條例,明確物業管理在環境管理方面應盡的職能與義務,做到個人管理與部門監督并舉,同時達到出現環境問題時可采取相應解決措施與及時反饋的效果。
3、建立環境質量監測系統,完善技防設施配置?;谥悄芑\噲龉芾硐到y通過電腦管理來實現車輛出入管理、自動存儲數據等功能的設計理念,針對地下車庫環境質量的控制可研究出,通過監測車庫內多個布點,結合電腦信息管理技術,自動統計各個布點的環境質量監測數據,分析監測值是否達到標準,實現對地下車庫環境質量進行全過程自動化的實時監控,輔助效率低、安全性差的傳統人工管理與監測的辦法。
4、進一步明確環境質量標準與監測技術規范。根據我國目前已頒發實施的相關標準與規范,針對地下車庫的建筑特點與環境特征,選取或制定適合于地下車庫環境評價研究的標準與規范,進一步明確地下車庫內各污染物濃度國家標準與監測技術規范,以提高監測數據的可對比性,為車庫內環境質量狀況分析提供統一的參照標準,有利于地下車庫環境質量的控制與長期研究。
5、因地制裁,合理防治。根據地下車庫的類型、大小、出入口方位布局等不同,采取多樣性合理防治措施。例如,根據地下車庫能夠容納的最大停車數量的多少采取不同功率的通風工程,停車數量越多,則采取越大的換氣次數、增加送排風口數量。車輛進出公共地下車庫高峰時段污染物濃度明顯高于一般時段,所以在高峰時應最大限度地利用機械送排風系統。地下車庫的排風機房在地面排風口的朝向應盡量避免直接面對鄰近建筑物或公共活動場所;若不得不朝向公共活動場所,則應控制排風口距離室外地坪的高度,并做消聲處理與空氣凈化措施。
關鍵詞:檢測;防治;室內空氣;質量;檢測
1.引言
現如今隨著社會經濟的發展,以及人們生活水平的提高,人們對于裝飾裝修這一塊的高要求,讓室內空氣的質量也隨之受到了嚴重的影響。那么人們在室內生活的時間越來越長,室內空氣質量的優劣直接影響到人們的生活以及工作。低劣的空氣質量會使人注意力分散,工作效率下降,還會使人產生頭痛、惡心、疲勞、皮膚紅腫等癥狀,統稱為“病態建筑綜合癥”,嚴重時甚至引發癌癥?,F代人繼“煤煙型”、“光化學煙霧型”之后,已進入以“室內空氣污染”為標志的第三污染時期。世界衛生組織已經將室內空氣污染列為人類健康的十大威脅之一?,F在人們急切盼望改善日益惡劣的居室、辦公環境,提高生存質量。
2.室內空氣污染的來源及對人體健康的危害
到目前為止,很多人還一直以為空氣污染最嚴重的是室外的空氣。但是事實上,辦公室、居室、飯店、影劇院、歌舞廳等建筑物的室內環境對人們健康的影響遠比室外要大得多。
造成室內空氣污染的因素很多,主要有:1)室內裝修材料及家具的污染;2)無機建筑材料如建筑物墻體材料的放射性物質;3)做飯、吸煙等燃燒導致的氣體污染;4)人體自身新陳代謝和日?;顒釉斐傻奈廴尽F渲杏忠允覂妊b修材料及家具導致的污染最為主要。由于室內裝修使用的各種裝修材料:細木工板、纖維板、膠合板、油漆、涂料、膠粘劑以及家具、地毯等都會釋放出大量的有機氣體污染物,最主要的有甲醛,氨、苯、甲苯、二甲苯,總揮發性有機化合物(TVOC)和氡。此外,人體皮膚脫落的細胞,大約占空氣塵埃的90%。若濃度過高,將形成室內生物污染,影響人體健康,甚至誘發多種疾病。
3.室內環境質量的檢測
3.1要控制好室內環境
把對室內環境污染的有害物質控制在有關規范以內,以滿足人民生活的正常需要,作為專業監理人員應對室內環境污染有害物質的物理化學性質、取樣、檢測方法、結果判定和處理程序有所了解。室內污染物質的種類及性質新裝修房間中的有害氣體,根據國家標準《民用建筑工程室內環境污染控制規范》的規定,列出甲醛、苯、氨、氡、四項污染物進行控制。以下主要介紹幾種污染物的來源及其對人體的傷害:
(1)甲醛是一種無色易溶的刺激性氣體。刨花板、密度板、膠合板等人造板材、膠粘劑和墻紙是空氣中甲醛的主要來源,釋放期長達3~15年。可經呼吸道吸收,甲醛對人體的危害具長期性、潛伏性、隱蔽性的特點。長期吸入甲醛可引發鼻咽癌、喉頭癌等嚴重疾病。
(2)苯是一種無色、具有特殊芳香氣味的氣體。膠水、油漆、涂料和黏合劑是空氣中苯的主要來源。苯及苯系物被人體吸入后,可出現中樞神經系統麻醉作用;可抑制人體造血功能,使紅血球、白血球、血小板減少,再生障礙性貧血患率增高;還可導致胎兒的先天性缺陷等。
(3)氨是一種無色而有強烈刺激氣味的氣體。主要來源于混凝土防凍劑等外加劑、防火板中的阻燃劑等。對眼、喉、上呼吸道有強烈的刺激作用,可通過皮膚及呼吸道引起中毒,輕者引發充血、分泌物增多、肺水腫、支氣管炎、皮炎,重者可引起呼吸困難、昏迷、休克等,高含量氨甚至可引起反射性呼吸停止。
(4)氡是一種無色、無味、無法察覺的惰性氣體。水泥、磚沙、大理石、瓷磚等建筑材料是氡的主要來源,地質斷裂帶處也會有大量的氡析出。氡及其子體隨空氣進入人體,或附著于氣管粘膜及肺部表面,或溶入體液進入細胞組織,形成體內輻射,誘發肺癌、白血病和呼吸道病變。世界衛生組織研究表明,氡是僅次于吸煙引起肺癌的第二大致癌物質。
3.2取樣方法
(1)取樣前注意事項.全裝修住宅工程的室內環境質量驗收,應在工程竣工至少7日后或在工程交付使用前進行;環境污染物濃度現場檢測點應距內墻面不小于0.5米、距樓地面高度0.8-1.5米。檢測點應均勻分布,避免通風和通風口;首先以樣板房進行檢測,在檢測合格的情況下,抽查同批全裝修住宅(套)數量的2.5%;室內環境中甲醛、苯、氨、總揮發性有機物(TVOC)濃度檢測時,對采用集中空調的全裝修住宅工程,應在空調正常運轉的條件下進行;對采用自然通風的民用建筑工程,檢測應在對外門窗關閉一小時后進行;對采用自然通風的民用全裝修住宅工程,氡的檢測應在房間的對外門窗關閉24小時后進行;布點應考慮現場的平面布局和立體布局,高層建筑物的立體布點應有上、中、下三個監測平面,并分別在三個平面上布點;確定采樣時可用交叉點、斜線布點或梅花樣布點的方法。
(2)取樣數量.全裝修住宅工程驗收時,應抽檢有代表性的房間室內環境污染物濃度,抽檢數量不得少于5%,并不得少于3間;房間總數少于3間時,應全數檢;凡進行了樣板間室內環境污染物濃度檢測且檢測結果合格的抽檢數量減半,并不得少于3間。當室內環境污染物濃度檢測結果不符合規定時,應查找原因并采取措施進行處理,并可進行再次檢測。再次檢測時,抽檢數量應增加一倍。
4.室內空氣污染的防治
建筑材料和裝修材料帶來的污染令人感到恐怖,但是我們也不必談其色變,筆者認為,雖則建筑材料和裝修材料本身觀階段無法做到絕對的無污染,但并不意味著環保裝修是不可能實現的,需要我們進行科學的防控。室內空氣質量好壞直接影響到人們的生理健康、心理健康和舒適感。為了提高室內空氣質量,改善居住、辦公條件,增進身心健康,必須對室內空氣污染進行整治:
其一,室內裝修應選用符合國家標準、高質量的健康環保建材。一般來說,人造板材是最容易造成室內污染的,在條件允許的情況下應盡量選擇原木建材和家具。
其二,施工工藝要盡量選用無毒、少毒、無污染、少污染的施工工藝。裝修時應減少采用人工合成板,如膠合板、纖維板等。
其三,室內綠化,在西方國家和我國部分地區已有成功的經驗如在室內種植吊蘭、蘆薈等植物以降低室內有害氣體濃度。
其四,對于甲醛、室內放射性氡物質等,應加強通風換氣次數,尤其是對甲醛的污染治理,其方法有三種:1)使用活性炭或某些綠色植物;2)通風透氣;3)使用化學藥劑。室內放射性氡的濃度,在通風時其濃度會下降;而一旦不通風,濃度又繼續回升,它不會因通風次數頻繁而降低氡子體的濃度,惟一的方法是去除放射源。
5.結束語
伴隨著社會經濟條件的進步,我國居民對物質文化生活水平隨之也有大幅度地提高,生活質量和健康成為日益重要的大事。本文結合筆者所在單位的檢測工作,較為詳細的闡述我國室內空氣的主要污染及其來源,同時也提出有效地防控措施。我們相信不久的將來,室內環境污染治理的狀況一定會有一個較大的改觀。
關鍵詞:室內空氣污染 影響 防治
我們所說的室內空氣污染是指空氣中存在對人體有害的氣體或顆粒物,大概分為兩類:第一類是懸浮固體污染物,包括可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物、灰土、煙霧等。第二類是氣體污染物,包括氮氧化物、臭氧、二氧化硫、氨、甲醛、笨、總揮發性有機化合物、氡等。據統計現代人有80%―90%以上時間在室內度過,全世界每年有280萬人直接或間接死于裝修污染,全球約4%的疾病與室內環境相關[1],裝修污染已經被列為公眾危害最大的五種環境問題之一,室內空氣的質量直接對人體健康產生影響。
一、室內空氣污染的來源和對人體健康的影響
1. 懸浮固體污染物的來源及對人體健康的影響
空氣中可自然沉降的顆粒物成為降塵,而懸浮在空氣中的粒徑小于100μm的顆粒物通稱為總懸浮顆粒物,粒徑小于10μm的稱可吸入顆粒物PM10,它對人體的主要危害是造成呼吸道感染,引起心血管系統的病變,損害呼吸道內壁,使人體肺功能損傷。PM10主要來源于地球化學源和人類活動排放。一種是菌類、藻類、動物毛屑、火山灰、森林大火等。第二種是機動車、建筑工地和地面的揚塵,吸煙等。
2. 無機氣體污染物的來源及對人體健康的影響
2.1氮氧化物
室內空氣中的氮氧化物主要來自于室內吸煙和烹飪以及室外的汽車尾氣。它是一種常見的空氣污染物,對人體的肺部有損害作用。
2.2 臭氧
臭氧主要來源于用臭氧消毒的自來水。臭氧是一種帶有特殊腥味的無色氣體,室溫下可慢慢分解,具有強氧化能力,對眼睛結膜和整個呼吸道有直接刺激作用,吸入后咳嗽,長期接觸可引起支氣管炎。
2.3 二氧化硫
室內空氣中的二氧化硫主要是由燃煤、燃氣、燃油引起的,人體長期在這個環境中可導致呼吸系統慢性疾病。
2.4 氨
氨為無色、具有強烈刺激、揮發性的氣體,比空氣輕,溶解度高。主要來源于施工中使用的混凝土添加劑如防凍劑、膨脹劑和早強劑;建筑裝修材料中的膠黏劑、涂料添加劑和增白劑。這些含有大量氨類物質的外加劑在墻體中隨著溫濕度等環境因素的變化而還原成氨氣從墻體中緩慢釋放出來,使空氣中氨的濃度不斷增高,可造成眼睛、呼吸道和皮膚的刺激,傷害神經系統、生殖系統、呼吸系統,長期接觸嚴重者可以導致肺癌。國家標準GB/T18883-2002規定,室內空氣中氨的允許濃度小于0.2mg/m3。
3. 有機氣體污染物的來源及對人體健康的影響
3.1 甲醛
甲醛是一種有機化合物,具有強烈的刺激性氣味,易溶于水、醇、醚,其40%的水溶液稱為“福爾馬林”,它很早作為有用的化學物質就被人們所應用,是一種有效的殺菌和消毒物質,國家標準GB/T18883-2002規定,室內空氣中甲醛的濃度為小于0.10mg/m3。人們如果經常接觸低劑量甲醛,則會對人體健康造成危害,可引起慢性呼吸道疾病,新生兒染色體異常、白血病、智力下降等,甲醛已被世界衛生組織確定為可疑致癌物質。
甲醛主要來源于三個方面:
3.1.1 室內裝修的膠合板、細木工板、纖維板和人造板材等,大部分生產人造板使用的膠粘劑是以甲醛為主要成分的脲醛樹脂,板材中殘留的和未參加反應的甲醛逐漸向四周釋放。
3.1.2 人造板制作的木制家具。一些無良商家為了追求利潤使用了不合格的板材,在粘接貼面材料時使用劣質膠水。
3.1.3 其他裝飾材料,如化纖地毯、油漆、墻紙、塑料泡沫、涂料及一些有機材料也含有一定量的甲醛。
3.2 苯
苯是一種無色透明、具有特殊芳香氣味的液體,密度比水小,不溶于水,常作有機溶劑,苯系物包括苯、甲苯和二甲苯等。苯存在于油漆、膠、涂料及膩子中。苯和苯系物也已經被世界衛生組織確定為高毒致癌物質,對皮膚和粘膜有局部刺激作用,長期接觸苯系混合物的人,吸入或經皮膚吸收可引起中毒,嚴重者可發生再生障礙性貧血或白血病。國家標準GB/T18883-2002規定,室內空氣中苯的允許濃度小于0.11mg/m3。
3.3 總揮發性有機化合物
總揮發性有機化合物(TVOC)是由一種或多種碳原子組成,容易在室溫和正常大氣壓下蒸發的化合物的總稱,他們是存在于室內環境中的無色氣體,主要來自燃煤和天然氣等的燃燒產物以及吸煙、產暖和烹飪等的煙霧,建筑和裝飾材料,家具和家用電器,清洗劑和人體本身的排放,在室內裝飾過程中主要來自油漆、涂料和粘膠劑等建筑材料。它能引起機體免疫系統失調,影響中樞神經系統功能,出現頭暈、頭痛、嗜睡、無力、胸悶等癥狀;還可能影響消化系統,出現食欲缺乏、惡心等,嚴重時可損傷肝臟和造血系統等。國家標準GB/T18883-2002規定,室內空氣中TVOC的允許濃度小于0.60mg/m3。
4. 放射性氣體污染物的來源及對人體健康的影響
氡是無色無味放射性氣味,能溶于水和一些有機溶劑,是石頭和土壤中的鈾在衰變過程中的產物。主要來源以天然石材為主的無機材料(花崗石、大理石、石膏、水泥、砂等)和礦渣及工業廢渣綜合利用后的產品。氡能夠進入人的呼吸系統造成輻射損傷,誘發肺癌;還會影響人的神經系統,使人精神不振,昏昏欲睡。接觸高濃度的氡氣及其衰變產品,可以增加誘發肺癌的機會,大劑量的輻射作用下,可能引起皮膚癌和白血病。國家標準GB/T18883-2002規定,室內空氣中氡的允許值小于400Bq/m3。
二、造成室內空氣污染的主要原因
1. 整個地球的環境污染日趨嚴重,使室內空氣也受到污染。
2. 管理部門監管力度不夠和檢測手段不完善,給了生產和銷售劣質有害建材者有可乘之機。
3. 廠家和商家為利益所驅動,沒有嚴格按有關標準和規范,制造和銷售假冒偽劣建材和建筑裝飾材料。
4. 消費者對室內環境污染的認識不足,購置了劣質建材和裝修材料。
5. 室內裝修、裝飾設計缺乏環保意識,施工方案不夠合理,工期較短,使污染物揮發時間短。
三、室內空氣污染的防治措施
1. 選購環保型建筑和裝飾材料
家庭裝飾裝修要做到綠色環保,選材時也要嚴格選用安全環保型材料,一定要注意看是否有環保產品的綠色標志,盡量選刺激性氣味小的材料。施工時也要注意要盡量選用無毒、少毒、無污染、少污染的施工工藝,應選擇正規的裝飾公司施工,確保施工過程中綠色安全。
裝飾裝修并不是絕對的沒有污染,而是把污染降到最低。任何裝修都會造成污染,但是只要污染的程度不超出國家規定的標準范圍,就不會對人體造成危害。
2. 采用物理治理方法
居室設計要簡潔、實用,還要考慮室內空氣流通的問題,如果居室設計封閉,通風不暢,就不利于有害物質的排除。降低室內污染物的濃度最經濟、最有效的方法就是保證室內通風,房屋裝修后,住戶應保持室內空氣流通,經常開窗戶,將室內有害物質揮發出去,把對人體健康不利影響的因素降到最低。利用活性炭、多孔鋁硅酸鹽、氧化鋁等無機物的多空,微孔吸附效應,對有害氣體進行吸附,具有一定的效果。特別是新房裝修后不要急于居住,一般要在裝修和所有家具和電器購置后,開窗通風并放置3―6個月再入住為好。
3. 采用化學治理方法
化學吸附法是采用特定的化學反應將有害氣體轉為其他物質。我國市場上出售的主要有甲醛捕捉劑、氨除味劑、苯消除劑等分別對甲醛、氨、苯等能起到一定的凈化作用。但需要注意的是這些化學物質雖能起到一定的作用,但也可能會產生二次污染,或出現清除不徹底,有害氣體再次反彈的情況。以納米級二氧化鈦為中心的光觸媒,在光的照射下,會產生類似光合作用的光催化反應,產生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧,可氧化分解各種有機化合物,把有機污染物分解成無污染的水和二氧化碳,是一種良好的清除裝修污染的方法,且不存在二次污染的問題。同時,光觸媒還有殺菌、除臭、防霉、自潔、凈化空氣等功效,能夠綜合提高室內空氣質量。
4. 采用植物治理方法
在室內栽種一些花草來消除有害氣體的影響。比如吸收甲醛的植物有仙人掌、吊蘭、扶郎花(又名非洲菊)、金綠籮、無花觀賞樺、蘆薈、耳蕨、常春藤、鐵樹、等。消除二甲苯的有耳蕨、常春藤、鐵樹、、紅鸛花等。紅鸛花還可以吸收甲苯、氨。米蘭、臘梅等能有效地清除空氣中的二氧化硫、一氧化碳等有害物質。
四、結束語
在我國經濟迅速發展的時代,室內空氣的污染對人體健康的影響越來越受到人們的關注,我們應認識到室內空氣污染對人體健康的危害性。本文通過分析室內空氣中各類污染物的來源和對人體健康的影響,找出了造成污染的原因,提出了一些有效的防治措施來降低室內空氣污染,改善了室內空氣質量。
總之,我們首先要從污染源頭控制,在生活上掌握一定環保知識,并利用科學的技術手段達到防治和控制室內空氣污染的目的,使得人們能夠生活在一個環保、健康和品質高的環境中。
參考文獻