Физические и химические свойства пыли и их гигиеническая оценка
Гигиеническое значение промышленных аэрозолей с твердой фазой обусловливается их физическими и химическими свойствами, из которых наиболее важными являются дисперсность, форма частиц, их консистенция, электрический заряд, растворимость, химический состав. С некоторыми из указанных свойств связана взрывчатость пыли.
Для гигиенической оценки пыли важным признаком является степень дисперсности ее, или размеры пылевых частиц, так как с этим связана как длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, так и глубина проникновения в дыхательные пути, патогенность и физико-химическая активность, электрозаряд частиц и другие свойства.
Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе. Микроскопические частицы размером от 200 до 0,1 мк, как и все прочие тела, подчиняются закону тяготения. Но вследствие относительно большой поверхности на единицу массы они испытывают большое сопротивление воздуха и поэтому не оседают с постоянной скоростью по закону Стокса. В начале падения сила тяжести уравновешивает сопротивление воздуха, дальнейшее увеличение скорости падения вследствие этого прекращается и микроскопическая частица оседает с постоянной незначительной скоростью, измеряемой сантиметрами или миллиметрами в час. Сопротивление воздуха при движении в нем частицы изменяется в зависимости от ее размеров и формы, скорости ее оседания и подвижности воздуха.
Скорость падения кварцевой частицы в неподвижном воздухе в зависимости от размеров показана в табл. 33.
| Диаметр пылевой частицы, мк | Скорость падения | |
| в секунду, мм | в час, м и см | |
| 10 | 7,73 | 27,828 м |
| 5 | 1,93 | 6,948 м |
| 3 | 0,696 | 2,5056 м |
| 2 | 0,309 | 1,112 м |
| 1 | 0,0773 | 27,828 см |
| 0,5 | 0,0306 | 11,016 см |
| 0,3 | 0,01377 | 4,557 см |
| 0,2 | 0,00762 | 2,743 см |
| 0,1 | 0,00304 | 1,0944 см |
Как видно из табл. 33, в неподвижном воздухе кварцевые частицы диаметром 10 мк оседают медленно, а частицы менее 0,1 мк практически не оседают и находятся в постоянном броуновском движении. Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше возможность попадания их в дыхательные пути.
Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в связи с процессом флоккуляции. Это имеет значение в основном для аэрозолей конденсации, которые даже в неподвижном воздухе благодаря энергичному броуновскому движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и в виде хлопьев выпадают из воздуха. Аэрозоли дезинтеграции не поддаются агрегированию главным образом вследствие относительно больших размеров-частиц; более того, пылевые частицы в них могут приобретать меньшие размеры.
Сказанное иллюстрируется рис. 36, а и б: аэрозоли конденсации окиси магния минимальных размеров с течением времени превращаются в хлопья, а аэрозоли дезинтеграции мела в виде хлопьев — в мельчайшие пылевые частицы.
Влияние движения воздуха на флокуляцию незначительно. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное. Исследования показали, что аэрозоли дезинтеграции малого диаметра могут флокулироваться при наличии в воздухе водяных аэрозолей размером 0,55—0,4 мк в количестве, значительно превышающем количество твердых аэрозолей.
Степень дисперсности промышленных аэрозолей зависит прежде всего от способа их образования. Свежеполученные аэрозоли конденсации (дымы) имеют размеры частиц меньше 1 мк. Величина частиц аэрозолей дезинтеграции (пыль) зависит от вещества, из которого они получены, интенсивности дезинтеграции и возраста аэрозолей. Чем тверже вещество, чем интенсивнее дезинтеграция и чем больше возраст аэрозолей, тем больше пыли и тем выше степень дисперсности ее частиц (табл. 34).
| Процесс | Вид пыли | Соотношение размеров пылевых частиц, % | |||
| до 2 мк | 2—5 мк | 5—10 мк | выше 10 мк | ||
| Обточка древесины | Древесная | 48,0 | 20,0 | 24,0 | 8,0 |
| Обдирка металла | Металлическая и минеральная | 57,0 | 31,5 | 9,5 | 2,0 |
| Заточка металла | То же | 62,0—79,5 | 24,5—13,5 | 10,0—6,6 | 3,5—0,6 |
Рис. 36. Изменение размера пылевых частиц MgO (а) и СаСO3 (б) с возрастом пылевого облака.