stringtranslate.com

Летучая пыль

Летучая пыль — это термин , используемый в качестве окружающей среды для обозначения очень мелких частиц, взвешенных в воздухе , в основном минеральной пыли , источником которой является почва педосферы Земли . Значительный объем летучей пыли, видимый на расстоянии, называется пылевым облаком , а большое пылевое облако, перемещаемое фронтом порывов, называется пылевой бурей .

Частицы летучей пыли в основном представляют собой минералы, распространенные в почве, включая оксиды кремния , оксиды алюминия , карбонаты кальция и оксиды железа . Около половины частиц летучей пыли имеют диаметр более 10 микрометров и оседают быстрее, чем более мелкие частицы. [ 1] Сюда не входят твердые частицы из других распространенных искусственных источников, таких как выхлопные газы транспортных средств , кучи для сжигания или дымовые трубы . Этот термин используется для обозначения того, что пыль «вылетает» в атмосферу, а не выбрасывается в «замкнутом потоке» из «вытяжного излучателя» ( выхлопной трубы или дымохода ). [2]

По оценкам Агентства по охране окружающей среды США , в 1995 году на долю летучей пыли приходилось 92% выбросов PM-10 в Соединенных Штатах. [3]

Источники

Облака пыли, поднимаемые нисходящим потоком воздуха от военных вертолетов ( затухание света ) .
Сдуваемая пыль от строительных работ в городе.
Сдуваемая пыль от сельского хозяйства.

Летучая пыль возникает в сухих условиях, когда в почве недостаточно влаги для поддержания сцепления и удержания почвы вместе. Затем твердые частицы (ТЧ) попадают в атмосферу под действием ветра, движения транспортных средств или других видов деятельности. [4] Районы с засушливым или пустынным климатом, особенно в сочетании с сильными ветрами, имеют более серьезные проблемы с летучей пылью. Сухие и возмущенные поверхности могут выделять переносимую ветром летучую пыль в течение многих месяцев, прежде чем выпадет достаточно осадков для коагуляции почвы, это включает в себя пыль Bulldust . Крупномасштабная летучая пыль, перемещаемая фронтами порывов ветра , создает пыльную бурю .

Поверхности, подверженные выбросам летучей пыли, бывают как естественными, так и искусственными. [4] Конкретные источники включают открытые поля и парковки , асфальтированные и грунтовые дороги, сельскохозяйственные поля, строительные площадки, открытые хранилища и системы транспортировки материалов. [5] Открытые горные работы также являются источниками летучей пыли в результате многих горнодобывающих работ, включая подъездные пути , хвостохранилища , бурение, взрывные работы, удаление вскрышных пород и фактическую добычу полезных ископаемых. [6]

По данным Агентства по охране окружающей среды , в 1995 году 28 процентов сдуваемой пыли в США приходилось на грунтовые дороги, 23 процента — на строительные площадки , 19 процентов — на сельскохозяйственные угодья, 15 процентов — на асфальтированные дороги, 5 процентов — на ветровую эрозию, 1 процент — на добычу полезных ископаемых. [3]

Помимо внешних источников пыли, существуют многочисленные внутренние источники пыли, часто в обрабатывающей промышленности и подобных отраслях. Примерами этого являются процесс металлообработки , который включает различные формы шлифовки , резки и полировки , различные пищевые отрасли, такие как производство сахара, специй и зерна, и даже фармацевтическая промышленность во время упаковки или производства. Чтобы снизить вероятность различных опасностей, вызванных внутренней сдуваемой пылью, профилактика должна быть главным приоритетом. [7]

Существует два основных вида опасностей, связанных с пылью в воздухе: опасность возгорания пыли и опасность для здоровья.

Опасности, связанные с горючей пылью

Наличие пыли в помещении создает потенциал для взрывов горючей пыли . Для этого требуется несколько факторов. «Пентагон взрывов пыли» перечисляет кислород, тепло, топливо, дисперсию и ограничение в качестве ключевых элементов. Взрыв пыли не мог бы произойти, если бы отсутствовал хотя бы один из них. Важно отметить, что не вся летучая пыль является воспламеняющейся, но ее следует проверить, чтобы определить, представляет ли она потенциальную опасность. Существуют также материалы, которые могут не воспламеняться в больших количествах, но становятся угрозой при уменьшении до частиц пыли. [8]

Инциденты, связанные со взрывом пыли, в основном происходят в два отдельных этапа. Начальная дефлаграция обычно происходит внутри оборудования или закрытой зоны. Это может потревожить осевшую пыль или повредить окружающее оборудование. Второй взрыв может быть гораздо более разрушительным, поскольку рассеивается больше пыли, готовой к возгоранию. [8]

Примеры катастроф, связанных с горючей пылью:

Влияние на здоровье

Вдыхание PM людьми приводит к их попаданию в легкие, где они могут вызвать респираторные заболевания, необратимое повреждение легких, а у некоторых людей и преждевременную смерть. [4] PM диаметром ≤10 микрометров (PM10) могут нанести вред здоровью человека, причем наихудшими являются частицы размером ≤2,5 микрометра (PM2,5). [12]

Поскольку переносимая ветром пыль может легко перемещаться, раздражение дыхательных путей может возникнуть у строительных и сельскохозяйственных рабочих, работающих вблизи источника, а также у других лиц, включая диких животных. [13] Помимо неблагоприятных последствий для здоровья, абразивная природа твердых частиц может привести к повреждению имущества [14] и ухудшению видимости, что приводит к столкновениям транспортных средств, приводящим к травмам и смерти. [15]

Летучая пыль также может нанести вред растительности. В 1999 году Служба национальных парков обнаружила, что лишайники и другие несосудистые растения в Национальном памятнике мыса Крузенштерна на Аляске пострадали из-за пыли, образующейся при транспортировке руды из шахты Ред-Дог по дороге протяженностью 19 миль (31 км) в пределах памятника. Последующее исследование в 2006 году обнаружило слегка повышенные уровни концентрации свинца и кадмия в мелких птицах и полевках, пойманных вдоль дороги. [13]

В иске, поданном в 2011 году 150 жителями Ваймеа , Гавайи, утверждается, что их дома подвергались «почти ежедневному» воздействию «пыли, содержащей пестициды». Жители утверждали, что их домам был нанесен физический ущерб, и они были вынуждены жить с закрытыми окнами круглый год. Они требовали от DuPont Pioneer возмещения материального ущерба в качестве компенсации за снижение стоимости своих домов и предполагали, что будущие иски будут касаться проблем со здоровьем. [16]

В иске 2017 года в Мэриленде утверждается, что сдуваемая пыль из кучи угольной пыли высотой 215 футов (66 м) на углеперерабатывающем заводе нанесла «значительный ущерб» в результате эрозии лопастей ветряных турбин на близлежащей ветряной электростанции . [14]

Измерение

Один из первых методов измерения сдуваемой пыли был разработан в 1970-х годах и использовал изокинетические пробоотборники пыли. По крайней мере шесть пробоотборников требовались ниже по потоку от источника пыли. Профилирование экспозиции было разработано позже и использовалось в 1980-х и 1990-х годах. Более поздние усовершенствования используют пылевые мониторы с временным разрешением для изоляции кратковременных выбросов пыли. Новые методы включают оптическое дистанционное зондирование, которое использует лазерный трансмиссометр открытого пути, используемый с пылевыми мониторами с временным разрешением и другими ветровыми мониторами. [12]

Профилактика

Для минимизации летучей пыли используются различные методы. В сельскохозяйственных условиях голая почва может быть покрыта остатками урожая или засажена покровными культурами между сезонами. Грунтовые дороги можно опрыскивать водой для удержания пыли или стабилизировать химикатами, которые образуют твердую поверхностную корку, или вымостить заполнителем или твердой поверхностью. В ветреных районах ветровые барьеры, включая заборы или растительность, могут снизить скорость ветра и задерживать более крупные частицы, уже находящиеся в воздухе. Орошение может использоваться для поддержания влажности почвы между естественными осадками. [4]

С пылью можно бороться с помощью различных химических подавителей, включая лигнинсульфонаты , нефтяные смолы, латексы , соли, пластмассы и смачивающие агенты. [6]

Угольные пылевые кучи обрабатывались водой или другими химическими поверхностно-активными веществами для подавления пыли до тех пор, пока влага не испарится. Другие химикаты могут обеспечить защиту на срок до шести месяцев. Ветрозащитное ограждение из полиэфирной ткани также может использоваться для замедления движения ветра и минимизации летучей пыли. [17]

Для внутренних источников эффективные методы профилактики состоят из проверок и изоляции перемещения материалов. Внедрение тщательного графика проверки мест потенциального скопления пыли и процедур очистки этих поверхностей может ограничить высокие скопления пыли. Ограждение конвейерных лент и обеспечение надлежащих мер по сбору пыли сократит утечку и будет контролировать рассеивание. [7]

Регулирование

В американском штате Аризона действует Программа по борьбе с сельскохозяйственной пылью, в которой есть сотрудники, проверяющие сельскохозяйственные операции и расследующие жалобы на пыль. Все фермы в штате должны принимать «разумные меры предосторожности», чтобы «минимизировать» выбросы сдуваемой пыли. Более строгие процедуры должны соблюдаться в районах, которые не соответствуют федеральным стандартам качества воздуха. [18] [15]

Федеральное агентство по охране окружающей среды США имеет специальные стандарты для среднесуточного содержания твердых частиц, образующихся в действующих шахтах. Более мелкие частицы были обнаружены на расстоянии до 20 километров (12 миль) от горнодобывающих предприятий. [19]

Другие типы

Пыль, выделяемая технологическим оборудованием, которое может не содержать типичных компонентов почвы, также считается сдуваемой пылью. В этом контексте сдуваемая пыль — это пыль, которая «вырвалась» во время любого механического процесса и попала в атмосферу. Сдуваемые выбросы пыли внутри конструкции могут не только вызывать проблемы с дыханием, но и, когда они образуются во время обработки горючих материалов, могут вызывать пожар и взрывные повреждения при возгорании. [20]

Летучая пыль приобретает электростатический заряд при рассеивании в воздухе. Распыление противоположно заряженного водяного тумана может быть использовано для эффективного контроля пыли в промышленных условиях. Если она заряжена таким образом, требуется меньше воды, чтобы заставить твердые частицы выпасть из воздуха. Этот метод был протестирован со многими материалами, включая кварцевую муку, диоксид серы и летучую золу . [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Руководство по самоконтролю контроля неорганизованной пыли: как контролировать пыль и уменьшать загрязнение воздуха. Агентство по охране окружающей среды Калифорнии. Совет по воздушным ресурсам. Программа содействия соблюдению. 1992.
  2. ^ Национальный лес Аллегейни (NF), Проект расширения вездеходной трассы Уиллоу Крик: Заявление о воздействии на окружающую среду. 2006.
  3. ^ ab Jay H. Lehr; Janet K. Lehr (2000). Стандартный справочник по науке об окружающей среде, здравоохранению и технологиям. McGraw Hill Professional. ISBN 978-0-07-038309-8.
  4. ^ abcd "Советы по предотвращению летучей пыли". azdeq.gov . Департамент качества окружающей среды Аризоны . Получено 27 ноября 2017 г. .
  5. ^ Уэйн Т. Дэвис; Ассоциация по управлению воздухом и отходами (6 апреля 2000 г.). Руководство по технике загрязнения воздуха. Wiley. ISBN 978-0-471-33333-3.
  6. ^ ab Olson, Keith S.; Veith, David L. (1987). Контроль за сдуваемой пылью для откаточных дорог и хвостохранилищ (том 9069 отчета об исследованиях, ред.). Министерство внутренних дел США, Горное бюро . Получено 27 ноября 2017 г.
  7. ^ ab US EPA, OAR (23 февраля 2022 г.). «Закон о чистом воздухе, разрешающий передовые практики». www.epa.gov . Получено 13 апреля 2024 г. .
  8. ^ ab «Опасность: взрывы горючей пыли». www.osha.gov .
  9. ^ "Взрыв пыли и пожар в компании Imperial Sugar Company | CSB". www.csb.gov . Получено 13 апреля 2024 г. .
  10. ^ "CSB публикует окончательный отчет о расследовании трех аварий на заводе по производству железного порошка Hoeganaes в Галлатине, штат Теннесси - Расследования - Новости | CSB". www.csb.gov . Получено 13 апреля 2024 г. .
  11. ^ "Хронология горючей пыли | CSB". www.csb.gov . Получено 14 апреля 2024 г. .
  12. ^ ab Kim, Young; Platt, Ulrich; Gu, Man Bock; Iwahashi, Hitoshi (4 июня 2009 г.). Атмосферный и биологический мониторинг окружающей среды. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4020-9674-7.
  13. ^ ab Repanshek, Kurt (12 февраля 2009 г.). "Тяжелые металлы обнаружены в дикой природе национального памятника мыса Крузенштерна". National Parks Traveler . Получено 9 декабря 2017 г.
  14. ^ ab Staples, Daniel W. (23 октября 2017 г.). «Ветровая электростанция подала в суд на угольную электростанцию ​​из-за «летучей пыли»». Courth House News . Получено 9 декабря 2017 г.
  15. ^ ab Beal, Tom (14 октября 2016 г.). «Аризона ищет $600 000 за «летучую пыль» к востоку от Тусона». Arizona Daily Star . Получено 9 декабря 2017 г. .
  16. ^ Ван Вурхис, Ванесса (13 декабря 2011 г.). "Главная Новости Местные жители Ваймеа подают в суд на Pioneer". The Garden Island . Архивировано из оригинала 11 апреля 2013 г. Получено 27 ноября 2017 г.
  17. ^ Ларсон, Аарон (1 сентября 2015 г.). «Решения по снижению уровня летучей пыли в угольных складах». Power . Получено 10 декабря 2017 г.
  18. ^ "Программа по сельскохозяйственной пыли". azdeq.gov . Департамент качества окружающей среды Аризоны . Получено 27 ноября 2017 г. .
  19. ^ Закон о контроле за открытыми горными работами и рекультивации земель 1977 г. Раздел 501(b) Нормативная программа: Заявление о воздействии на окружающую среду. 1979 г.
  20. ^ Рассел А. Огл (10 сентября 2016 г.). Динамика взрыва пыли. Elsevier Science. стр. 560. ISBN 978-0-12-803829-1.
  21. ^ Стюарт А. Хёниг (1977). Использование электростатически заряженного тумана для контроля выбросов летучей пыли. Агентство по охране окружающей среды, Управление исследований и разработок, Лаборатория исследований промышленной окружающей среды.

Дальнейшее чтение