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DB 13/ 339-1997&&灰尘自然沉降量环境质量标准
DB 13/ 339-1997&&灰尘自然沉降量环境质量标准
DB 13/ 339-1997
灰尘自然沉降量环境质量标准
简体中文版，英文版
本标准由河北省局提出并负责解释。
本标准起草单位:河北省环境监测中心站
本标准主要起草人:石聪敏、刘跃珍、刘新梅、耿炜、张
丰、唐晓青、刘文凯本标准规定了大气污染物灰尘自然沉降量的限值及监
本标准适用于河北省范围内环境空气中灰尘自然沉降
量的控制及环境空气。
纸质版或者PDF电子版（用Acrobat Reader打开）或Word版本doc格式
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pm2.5在空气中为什么不会沉降?
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颗粒太小,只要有空气流动就会漂浮,再说会附着在其他物质上随着其他物质的运动而运动,下沉的部分又重新被扬起.只有下了雨天可以把它冲刷到地面,然后随下水道流走.
如果没有空气流动会不会沉降？
应该会的，不然我们家里怎么会有那么多的灰尘呢，也不用发明吸尘机了。地球引力直接吸引各种物质，水分子受热升腾变成气态只是受到热力作用变成云，一旦遇冷马上有变成雨重新被引力吸引落回地面。
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太轻了！就像太阳下你能看到的灰尘比PM2.5大100-1000倍都能飘起来！
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-- 北京灰霾事件中的消防认识
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|个人分类:|系统分类:|关键词:北京 灰霾
污染 消防 常识
&又见野马与尘埃 &-- 北京灰霾事件中的消防认识&清谈落笔一万字，白眼举觞三百杯。周鼎不酬康瓠价，豫章元是栋梁材。眷然挥涕方城路，冠盖当年向此来。&北宋元丰元年（西元1078年）青年诗人黄庭坚路过方城（今河南方城县），顺便去寻找他已逝长辈曾经题字过的地方。庭坚的七叔祖黄注，字梦升，是个豪气干云又才气纵横的文学家，不过一生仕途却不怎么得志，只作个“南阳主簿”的小官。黄庭坚对着旧题缅怀着这一位先辈，而今时过境迁，豪气，文才早已化为乌有，因而写了上面这首诗，并以“野马与尘埃”来描写人生的虚幻。笔者注意到，大凡伟大的人生也都要经过从“壮气南山若可排”，到“今为野马与尘埃”的自我认识阶段，从虚幻下落到真实，从理想回归现实，然后才能走向辉煌。当今时代，可选择的机会比黄注多，因此我们应当看到本诗的积极一面，这是笔者喜欢这首诗的缘由。(比如，年少得志的乔布斯也曾经历了“壮气南山若可排”，曾为“野马与尘埃”，其人“元是栋梁材”，如今“眷然挥涕别苹果”，人生如梦，循环又上下，“退一步，海阔天空”，生活更精彩了。)。&“野马与尘埃”典出“庄子。逍遥游” ： “野马也，尘埃也，生物之以息相吹也。”从庄子的语气看起来， “野马” ， “尘埃”是两样不同的东西，但是它们之间的相同点是十分微小轻浮，乃至可以被生物微弱的气息所吹动。如果用消防工程的观点来看，野马是造成尘埃浮动的气象条件（即羽流现象，请看我的博文“”中对野马与羽流关联的说明），尘埃是能够依赖野马在空中漂浮的微小粒子。古代的尘埃是指自然降尘指粒径大于10微米在空气中经重力作用就能沉降到地面上的灰尘，其来源以风沙扬尘为主。所以需要野马的衬托，才能在空中飞舞。今天的尘埃主要是指来源于煤及其它燃料的不完全燃烧而排出的煤烟、工业生产过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风的扬尘等，以及气态污染物经过物理化学反应形成的盐类颗粒物。由于污染物形成的灰霾粒子直径小，不需要野马就能够悬浮在空中，形成大面积的灰霾现象。为什么这些粒子不会下降或上升？还是需要认识野马（羽流）的生成条件，从中可以推断北京污染的形成原因。&什么是灰霾？现在大家对灰霾是燃烧产生已经毫无异义。燃烧会产生烟，那么，烟是什么呢？它是一团包含浮粒的气体，往往由于温度高/密度低而产生浮力流动，在光线的反射下，形成可以观察到的黑烟或白烟。燃烧是一种复杂的发光发热的化学反应，一种简单的燃料如煤气，中间需要完成几十步化学反应才能够完全反应。由于局部配风的限制，有可能发生局部反应中断，而一氧化碳和碳黑，就是燃烧反应的中间产物。由于燃烧条件的改变，某些燃料无法进行到底，产生的中间产物就是黑烟。由燃烧过程产生的浮粒有大有小，而它们的大小往往由它们被阳光照射时所显出来的颜色便可大略探知。如果烧煤锅炉的大烟囱冒出的滚滚浓烟，隔着阳光看若是黑褐色的，代表其中颗粒颇大，而且浓度颇浓，这是燃烧不完全的显现，可应通过改进配风来改善燃烧条件，减少烟黑的生成。如果燃烧充分，而产生看起来交白的烟，代表烟气中含有大量水分，而浮粒会被一层液态水包裹，而水滴反射阳光的能力颇强，所以看起来是“白烟”。 一般而言，燃料多过空气， 产生不完全燃烧的黑烟，而空气多过燃料的供应，则产生白烟，这是燃烧条件所决定的现象。然而有些工厂像炼油厂的烟囱有时会排出一些看起来是蓝色的烟。这代表着烟中的粒子十分小，多半是次微米浮粒。这些小粒子的光学特性便是强烈散射阳光中短波的蓝光，结果我们便会看到“青烟袅袅”。气体悬浮颗粒物是指粒径在100微米以下的颗粒物。由于这些粒子的直径小，重量轻，容易在空中悬浮，所以称为Aerosol（气溶胶，是Air-Solution的合成词，意思是固体可以像溶液一样稳定存在于气体中）。一种对液体粒子的分类如图1所示。Mist是水雾，是液体粒子，Haze是灰霾，是固体粒子。因此大雾可以消散，而灰霾不能，因为固体粒子无法气化。图1. 液体粒子的分类图2. 固体粒子的尺寸分布&粒子的老化特征空中的粒子气溶胶的老化现象。原来气溶胶刚被制造出来的时候，其直径尺度的范围可能很宽，因为有许多小粒子，也有许多大粒子及巨粒子。但是随着时间的推移，大量的小粒子会逐渐合并，形成大粒子，这种过程称为聚合（Agglomeration），或者老化（Aging）。浮粒在气溶胶中会因遭受空气分子不间歇的撞击而产生随机运动，这通常称为布朗运动，因而两个浮粒彼此相撞的机会也不小。两个小粒子撞在一块，由于粒子经常吸附电荷，所以会发生吸附现象，就会合并成一个较大的粒子。这一来当然便改变了粒径谱的型态。因此，一团新鲜的气溶胶在过了几天之后，小粒子大都纷纷合并成为大粒子。某些超过尺寸的粒子（称为巨粒子）由于体积大，质量大，不受布朗运动效应的影响，逐步沉淀下来，便掉落地面，不再是气溶胶的一部分了。反之，那些不到沉淀尺寸的“大粒子”既无太迅速的布朗运动效应，因此不太会合并增长成为巨粒子，因此不会像巨粒子那么容易掉落。过了几天之后，气溶胶形成为以大粒子为主体的混合物。所以，气溶胶老化现象的总结果便是，小粒子与巨粒子迅速减少，而大粒子则略有增加。于是，尖峰浓度总是出现在大粒子的尺度附近。图3是电子显微镜下的烟黑粒子形态图，每一个小胞（粒子）的尺寸只有0.03微米，可是成千上万的小胞聚合在一起，就是一个大粒子了，是否沉降，还有一些其他的因素（温度条件和流动条件）。图3. 烟黑粒子的电子显微镜照片，整体尺度是6微米（PM6)，其上的每一个小胞的尺度是0.03微米。&&为什么北京的灰霾问题越来越严重?导致灰霾问题的原因很多，以下是一些可能的原因：1. & & 大工业开始发展的时代，冒黑烟的文明的标志，多少抗议都没有结果。一旦工厂主意识到，冒黑烟是燃烧不完全，不经济的操作时，冒黑烟的现象很快就没有了，这是经济的杠杆在发挥环保的作用。为什么可以减少冒烟？只要改进配风，让燃料完全燃烧即可。所以，汽车稳定运行时，污染物排放是很少的，因为配风合理，燃烧完全。可是如果汽车启动刹车频繁时，燃烧无法保证完全，因此污染物增加。北京灰霾问题严重，有“首堵”的贡献。2. & & &因为正如北京官方所言，北京的环保控制越来越严格，导致PM参数日益下降。对于那些微粒子来说，大粒子减少，会导致小粒子缺乏凝聚核而无法聚合（agglomeration）而停留在空中。也就是说，“皮之不存，毛将焉附”？在这里皮是PM10，毛是PM2.5。因为PM10参数降低（皮之不存），导致PM2.5无法沉降（毛将焉附），因此PM2.5越来越严重。3. & & &同样是小粒子，液滴对与灰霾有很大的吸附作用。“渭城朝雨浥轻尘”，就是说气候变暖的唐代的陕西渭城地区早上发生的雨滴，具有吸附尘土的作用。所以南方较少有灰霾，这是空气湿度的贡献。当前燃煤电厂的脱硫脱尘方式，主要有湿法（利用细水雾）和干法（利用电场）两种。所以北京灰霾灾害的发生，与当地的气象条件有关。干燥少雨，也是灰霾不能凝聚吸附的原因之一。4. & & &导致污染物不能扩散，是因为缺乏气流扰动，即缺乏造成“癫狂柳絮随风舞”的气流扰动。一般情况下，南北极气流是下降的，而赤道地区的气流是上升的，上升气流有助于携带污染物“随风而逝”，当地区的热平衡失常，导致特殊的气象条件，就有可能造成缺乏上升气流，缺乏扰动的局面，就是北京污染长时间爆发的原因了。&当然，这种气象条件的形成，除了地理位置，也有地形条件的贡献，笔者不懂气象，只能猜测其原理。&&&导致这一次污染的气象条件北京最近发生的污染问题，与一种特定的气象条件有关。这种气象条件的特征是，垂直温度分布异常，导致应当正常上升的羽流发生浮力消失，无法上升扩散的现象。通常污染源在离开排出口之后总是和周围的介质密度不同，或者温度不同，结果是密度差造成相应的浮力，密度低的介质上升，密度大的介质过来补充。由此形成上升的羽流和周围的卷吸现象。一般说来，总是地表温度高（因为地表是固体，辐射吸热系数大大超过对阳光透明的气体。平均而言，大气层的底层（即對流層）溫度隨高度降低，每上升100公尺，溫度下降約0.6℃。），而高层温度低，所以虽然高层密度也在降低，但是总体效应却是配合污染物的上升，一旦污染物上升到平流层，就万事大吉了，平流层对污染物的排放有很大的扩散作用。也就是说，烟气总是靠着那一点微弱的温度差（或密度差）保持上升的态势，直到被高层气流完全稀释为止。这是正常情况下的污染物排放过程。在某种特殊气象条件下，发生地面温度低，而高层温度高的温度逆反现象（Temperature Inversion），具体说来，就是温度突降，导致地表温度低于空中的温度，无风，导致高低温气流不能混合，那么就会形成稳定的分层分布。本来应该上升导致混合的羽流，因为密度差的消失而无法上升，就是造成伦敦烟气污染事件（1952年12月4日）和1948年匹兹堡附近的Donora烟雾灾难（1948年10月27日）的首要原因了。虽然烟雾仍然有一定的扩散（Diffusion）能力，但是这种扩散的能力与浮力相比，仍然不是一个数量级的，一旦导致烟气上升扩散的浮力消失之后，就是烟雾困扰的灾难了。现在人们一致认为导致伦敦灾难和Donora灾难的气象条件与温度逆反现象有关，北京这一污染事件显然也不例外。笔者是消防工程师，消防工程的羽流理论可以用来解释污染物排放，妨害污染物排放的温度逆反现象，是羽流理论的基础和常识。&导致异常条件的气候变化可能性笔者对污染的认识谈不上有新意，却对产生北京气象条件的背景感兴趣。最近正在研究气候与火灾的关联，发现暖相周期与冷相周期的火灾特征不同，而我国古人很早就意识到火灾高发的周期，每六十年来一回。我国早在1547年就观察到火灾发生的六十年周期性，我国古老的天干地支历法本来也是六十年为周期的。今年北京的烟气污染形势刚好与伦敦污染事件相差59年，距离美国1948年发生在汽车城匹兹堡地区的温度逆反现象是63年。也就是说，造成这种烟气污染的气象条件是很可能是有规律的，都受到全球洋流的影响，具体说来就是那个周期为50～70年的PDO（太平洋十年震荡）的影响。当冷相周期控制的时候，干旱，少雨，寒冷，容易失火，却不容易成大灾；当暖相周期控制的时候，高温、多雨、涝灾，不易失火，却容易发生重大灾情（如大兴安岭大火就是典型的暖相火灾）。这种气候模式交替出现，导致中国历史上重大城市火灾的周期性。那么，笔者大胆猜测，今年的灰霾发生，很可能是全球气候进入冷相周期的标志之一。2009年几乎同时在中国和澳大利亚发生的大面积野火现象，也是那种60年来一回的特殊气候导致的灾情，上一次发生在1949年的美国和重庆。过去可能也碰到过温度逆反现象，但是没有很多的污染物排放，人们是不会注意到这种异常气象条件的。当然，上述看法纯属臆测。由于周期过长，我们无法找到类似的验证，只能说气候的周期性导致相似的气象条件产生，因此增加了污染扩大的可能性。人们虽然观察到PDO现象的周期性，但没有合理的解释，笔者不是气象专家，只能一声叹息，到此为止。&上述意见是我用消防的观点来解释北京污染现象，只有最后一点猜测是姑妄言之。经人提醒，本文前半部分有大段抄袭，原文来自王宝贯老师的作品《野马与尘埃》特此致歉，望慎重引用。图4：导致灰霾的气象条件（温度逆反）图5：导致灰霾的气象条件（温度逆反）图6：导致灰霾的气象条件（温度逆反）
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