Nguồn gốc, bản chất, đặc điểm lý hóa và công nghệ xử lý bụi

Bài viết này nhằm mục đích đi sâu vào chủ đề bụi bằng cách phân tích nguồn gốc, đặc điểm và tác động của bụi đến sức khỏe. Như chúng ta đã biết, bụi là một trong những chất gây ô nhiễm chính có trong bầu khí quyển của chúng ta, nhưng nếu chúng ta muốn đưa ra định nghĩa về “bụi”, chúng ta nên sử dụng những từ nào? Chúng ta hãy cùng xem nhé.

Định nghĩa của bụi

Bụi là hỗn hợp các hạt trong không khí có kích thước từ 1 đến 100 micron (μm).
Các hạt này có thể xuất phát từ hai loại nguồn khác nhau:

• Nguồn chính : phát thải trực tiếp các hạt vật chất vào khí quyển. Trong trường hợp này, chúng có thể bắt nguồn từ cả nguồn tự nhiên (phun trào núi lửa, cháy rừng tự phát, phấn hoa…) và nguồn nhân tạo (giao thông, quy trình công nghiệp, sưởi ấm, v.v.);
• Nguồn thứ cấp : bắt nguồn từ sự ngưng tụ và chuyển đổi tiếp theo thành các hạt khí dung của các phân tử có trong pha khí. Trong trường hợp này, chúng ta có sự hình thành các hạt có kích thước nhỏ cũng là kết quả của quá trình chuyển đổi hóa học của hạt. Ví dụ bao gồm lưu huỳnh đioxit, amoniac, nitơ monoxit, v.v.

Bột có nguồn gốc từ các quá trình nhân loại bắt nguồn từ nhiều hoạt động và không thể cung cấp một danh sách đầy đủ. Trong số những hoạt động chính, chúng ta có thể đề cập đến:

• Lưu trữ, xử lý, vận chuyển bằng khí nén, trộn, cân và đóng gói vật liệu rắn dạng bột;
• Mài, phun cát, chà nhám, viền, cắt các bề mặt các loại và vật liệu khác nhau;
• Các hoạt động điển hình của ngành công nghiệp polyme, chất đàn hồi và nhiệt rắn ;
• Sự nóng chảy của kim loại, thủy tinh và các vật liệu khác;
• Đốt cháy vật liệu rắn và chất thải;
• Hoạt động sơn tĩnh điện;
• Hoạt động sấy khô vật liệu rắn hoặc vật liệu tương tự;
• Hoạt động cắt oxy-nhiên liệu, plasma và laser;
• Hoạt động vệ sinh bề mặt cơ học;
• Hoạt động hàn

Phân bố kích thước hạt và đặc tính lý hóa của bột

Hai quy ước khác nhau thường được sử dụng để xác định các hạt:

• Phân loại liều lượng : dựa trên khả năng bụi xâm nhập vào các bộ phận khác nhau của hệ hô hấp;
• Phân loại theo phương thức : dựa trên cơ chế hình thành và phân bố (theo kích thước). Đây là phương thức được sử dụng nhiều nhất và đơn giản hơn, nó cung cấp hai phần chính được gọi là “mịn” và “thô”. Phần mịn chứa tất cả các hạt có đường kính khí động học nhỏ hơn 2-2,5 μm, trong khi phần thô chứa các hạt có đường kính khí động học lớn hơn.

Về kích thước hạt, chúng ta thường nói về phân bố kích thước hạt hoặc phép đo hạt. Đây là các công cụ và sơ đồ thu được từ các thử nghiệm cụ thể, thể hiện chính xác xu hướng kích thước của bột có trong mẫu (chẳng hạn như khí thải từ các quy trình công nghiệp).

Kích thước bụi trung bình có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều khía cạnh quan trọng như:

• khả năng lan truyền ngọn lửa;
• hành vi liên quan đến các lực vật lý (lực ly tâm, lực hấp dẫn…);
• khả năng hít phải: bụi mịn có thể hít vào và có thể trực tiếp đi vào máu (ở một số kích thước nhất định), trong khi bột trung bình và thô bị giữ lại trong hệ hô hấp ngoài cùng của con người và động vật. Chúng ta sẽ đi sâu vào khía cạnh này trong phần tiếp theo dành riêng cho tác động đến sức khỏe.

Tính chất hóa học của bột cũng ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh liên quan:

• khả năng bắt lửa và nổ của chính các loại bột: trong một số điều kiện nhất định, bột phải được xử lý và quản lý bằng thiết bị được chứng nhận theo các tiêu chuẩn quy định cụ thể (đọc bài viết của chúng tôi về chỉ thị ATEX để biết thêm thông tin chi tiết);
• mức độ độc hại của một số hợp chất so với những hợp chất khác.

Bụi: tác động đến sức khỏe

Về sức khỏe con người và động vật, chúng ta có thể nói rằng bụi có những tác động khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc của nó (tự nhiên hoặc nhân tạo) và kích thước hạt. Nhìn chung, rủi ro sức khỏe được đánh giá bằng cách xem xét khả năng xâm nhập hệ hô hấp của các hạt. Như bạn có thể tưởng tượng, yếu tố này được xác định bởi kích thước của bột. Cụ thể:

• vật chất dạng hạt thô – các hạt có thể lắng đọng lớn hơn 10 µm thường là kết quả của quá trình xói mòn hoặc công nghiệp. Chúng lắng xuống đất khá nhanh và không thể xâm nhập qua thanh quản vào đường hô hấp, ngoại trừ một lượng nhỏ;
• PM10 – các hạt vật chất bao gồm các hạt nhỏ hơn 10 µm (tức là nhỏ hơn một phần trăm milimét). Đây là các hạt ngực có khả năng đến khí quản và phế quản. Các hạt có kích thước từ khoảng 5 đến 2,5 µm lắng đọng trước khi đến các tiểu phế quản;
• PM2.5 – bụi siêu mịn có đường kính nhỏ hơn 2,5 µm (một phần tư phần trăm milimét). Đây là loại bụi có thể hít vào, có khả năng thâm nhập sâu vào phế nang và truyền vào máu qua chúng.

Các hạt có đường kính khí động học nhỏ hơn hoặc bằng 10 μm và các hạt nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 μm, do ảnh hưởng đến sức khỏe, là chủ đề của hầu hết các nghiên cứu về ô nhiễm không khí. Chúng được đặc trưng bởi thời gian lưu trú dài trong khí quyển và do đó có thể được vận chuyển qua những khoảng cách xa từ điểm phát thải, làm tăng các tác động tiêu cực đến sức khỏe. Các tác động này khác nhau tùy thuộc vào loại bột, đặc điểm hóa học và lượng hít vào. Bảng dưới đây liệt kê một số bệnh ít nhiều nghiêm trọng liên quan đến việc hít phải bụi.