Поведение аэрозолей и аэросуспензий в воздухе (законы Джибса-Стокса)

Происхождение пыли

1.1. Источниками запыленности атмосферного воздуха могут быть:

- извержения вулканов;

- космическая пыль (сгорание метеоритов в атмосфере);

- пылевые бури – грунтовые, песчаные;

- сельскохозяйственная пыль – при сборе и переработке урожая;

- промышленная пыль – выбросы промышленных предприятий;

- дорожная пыль;

- морская пыль (кристаллики соли).

1.2. Бытовая пыль. Запыленность воздуха жилых, общественных, учебных, спортивных помещений обусловлена:

- видом и качеством покрытия пола, мебели;

- степенью заселенности помещений;

- характером и качеством уборки (сухая, влажная) и воздухообмена;

- культурным уровнем жителей.

1.3. Производственная пыль. Запыленность воздуха рабочей зоны в цехах промышленных предприятий обусловлена:

- видом производства;

- степенью механизации производства;

- качеством средств пылеподавления и вентиляции.

Классификации пыли

2.1. По химическому составу:

- неорганическая (оксид кремния, асбест, соль, минералы руд, металлы, почва и прочие);

- органическая (растительная, животная, синтетических органических материалов, полимеров, пластмасс, смол, красителей);

- микробиологическая (микроорганизмы, грибки);

- смешанная (разные частички неорганической, органической, биологической природы).

2.2. По действию на организм:

- индифферентная;

- токсичная;

- дерматотропная;

- пневмотропная;

- аллергенная;

- канцерогенная и прочие.

2.3. По форме частиц:

- аморфная;

- волокнистая;

- остроконечная и прочие (см. рис. 12.1).

2.4. По размеру частиц:

- аэросуспензии – частицы размером более 100 мкм;

- аэрозоли: крупнодисперсные – размером 100–10 мкм (собственно пыль);

среднедисперсные – размером 10–0,1 мкм (туча);

мелкодисперсные – размером меньше 0,1 мкм (дым).

2.5. По механизму образования:

- аэрозоли дезинтеграции (измельчение и обработка твердых пород, материалов);

- аэрозоли конденсации (укрупнение до пылевых частичек отдельных атомов или молекул)

Поведение аэрозолей и аэросуспензий в воздухе (законы Джибса-Стокса)

3.1. Аэросуспензии и крупнодисперсные аэрозоли оседают из воздуха с ускорением, поскольку силы гравитации (земного притяжения) действуют на них значительно сильнее, чем сопротивление воздуха.

3.2. Аэрозоли среднедисперсные оседают с постоянной скоростью: силы гравитации при этом уравновешены с силами сопротивления воздуха.

3.3. Аэрозоли мелкодисперсные не оседают, а находятся в состоянии броуновского движения, так как силы сопротивления воздуха для них больше сил гравитации. Со временем мелкодисперсные частички конгломерируют, или абсорбируют на себе влагу, становятся более тяжелыми и оседают.

4. Анатомическое строение дыхательных путей и физические законы, на которых основана защита дыхательной системы от пыли

Дыхательная система довольно надежно защищена от попадания пыли в альвеолы легких. Эта защита заключается в искривленности дыхательных путей: три носовых хода с изогнутыми костными пластинками и бронхиальное дерево легких с его разветвлениями оказывают содействие завихрению воздуха. Поэтому аэросуспензии и крупнодисперсные аэрозоли, подчиняясь закону инерции движения Ньютона, центробежной силой отбрасываются к стенкам дыхательных путей, а потом благодаря мерцательному эпителию вместе со слизью удаляются наружу.

Среднедисперсные аэрозоли проникают несколько глубже к бронхам, а мелкодисперсные, подчиняясь броуновскому движению из-за малой массы, вместе с воздухом довольно легко проникают к альвеолам и могут вызвать пневмокониозы или другие заболевания. Некоторые ученые считают, что мелкодисперсные частицы могут частично, как и молекулы воздуха, выдохнуться наружу.

5. Неблагоприятные проявления и заболевания, связанные с

действием пыли на организм

5.1. Запыленность атмосферного воздуха снижает освещенность, интенсивность УФ-радиации, способствует появлению пасмурных погод (частицы пыли – ядра конденсации влаги), туманов, смога.

5.2. Действие пыли на кожу и слизистые оболочки заключается в закупорке выводных протоков сальных и потовых желез, развитию мацерации кожи, слизистых оболочек, возникновению пиодермий, аллергии, а липотропные составляющие пыли могут всасываться, вызывая общетоксическое действие. Загрязняя одежду, пыль снижает ее вентилирующую, паропроводимую функцию, отрицательно влияя на теплообмен и дыхание кожи.

5.3. В результате действия пыли на дыхательную систему возникает ряд патологических состояний:

- общетоксическое действие: растворимая в воде пыль из легких и слизистых оболочек всасывается, попадает в кровяное русло и, в зависимости от тропности токсического вещества, вызывает ту или другую патологию (отравление свинцом, цинком, стронцием и т.п.):

- аллергенные заболевания: удушье, хронический бронхит, ринит, фарингит, трахеит, бронхиальная астма (растительная, шерстяная пыль, сажа и прочие);

- инфекционные заболевания с ингаляционным механизмом передачи (туберкулез, легочная чума и прочие);

- пневмокониозы – фиброзные заболевания легких, вызванные продолжительным действием некоторых видов неорганической пыли (силикозы, возникновение которых связано с действием оксида кремния, сидерозы – железной пыли, асбестозы, антракозы и др.);

- рак легких – в результате действия хромовой пыли; радионуклидов; 3,4-бенз-а-пирена; 5,6-дибензантрацена и других канцерогенов.