关于船舶舱室空气净化策略的思考

第３９卷第６期　船海工程　Ｖｏ１．３９　ＮＯ．６　２０１０年１２月　ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｄｅｃ．２０１０　关于船舶舱室空气净化策略的思考　王建军　（海军装备部驻上海地区军事代表局，上海２０００８３）　摘要：概述了舱室空气污染物的主要种类、来源和危害。针对舱室空气污染现状，提出了改善舱室空气　质量的三种净化舱室策略。阐述了光催化氧化和非平衡等离子复合净化技术，同时对舱室空气污染控制策略　进行了展望。　关键词：空气净化；空气污染物；船舶舱室　中图分类号：Ｕ６６４．８６　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１　７９５３（２０１０）０６—０１０８—０３　一些船舶的船员每天停留在舱室内的时间超　常。其中的甲醛对人的眼粘膜、鼻和上呼吸道有　过了８０　，特别是在远航期问，这个比例可能会　强烈的刺激作用，可引起哮喘、过敏性哮喘和支气　更高，因而呼吸的绝大部分是室内空气。统计资　管炎。　料表明，一般室内空气污染往往超出室外２～５　２）悬浮微生物。舱室空气中的有害悬浮微　倍，有时甚至超出１００倍。船舶舱室由于要求密　生物主要包括细菌、病毒、霉菌等。微生物能通过　闭性好而新风量又受到限制等因素，空气污染更　特应性机制、传染和直接毒害途径等引起疾病，严　加严重。由于舱室空气污染导致的各种疾病已严　重威胁着人们的生活、工作。　重影响了船员的Ｔ作效率和长期健康。因此，舱　３）悬浮颗粒物。空气中挟带的固体或液体　室空气质量问题已成为行业的研究热点之一。　的颗粒称为悬浮颗粒物或气挟物，主要来源于室　１　舱室空气污染物的主要种类、来　外及室内燃料的燃烧，其中直径小于１０　ｐｍ者称　源和危害　为可吸人颗粒物，对健康影响较大。可吸入颗粒　物能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗　由于设计功能和使用场合不同，舱室内部构　腺，引起皮肤炎和眼结膜炎或造成角膜损伤。此　造及所含设备也不尽相同。这导致不同的舱室内　外，空气中的细菌、微生物、病毒和致癌物质等有　空气中所含的污染物的种类和数量有着较大的差　害物质随可吸入颗粒物进入人体肺部，并有可能　异。但按照舱室污染源散发污染物及典型室内空　透过肺泡进入血液，直接危害人体健康，容易引起　气调查结果归纳出主要污染物有三大类：　呼吸道感染、心脏病、支气管炎、哮喘、肺炎、肺气　１）挥发性有机物。挥发性有机物是沸点低　肿等疾病。　于２６０℃，室温下饱和蒸汽压超过１３　３３２Ｐａ的易　挥发性化合物【　，如甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯并　２　舱室空气污染的控制技术　吡、酚类化合物、卤代烃、乙酸乙酯、甲苯二异氰酸　２．１舱室污染源的控制　酯等，主要源于建筑材料、室内装修装饰材料、家　消除或减少舱室污染源是改善舱室空气质　具、清洁剂、杀虫剂、厨房油烟、吸烟、燃烧废气等。　量，提高舒适性的最经济、有效途径。控制污染源　挥发性有机物毒性非常大，会导致中枢神经系统、　即在船体选材和舱室装饰装修过程中控制能够给　呼吸系统、生殖系统、循环系统和免疫系统功能异　舱室内环境带来污染的用具等进入舱室内部，避　免使用含有较多挥发性有机物的胶合板、装饰板、　收稿日期：２０１０—０６—０４　涂料等Ｌ２］，而选择挥发性有机物散发量小的绿色　修回日期：２０１０　０７　０２　建材和材料。研究表明，纳米材料的加入可大大　作者简介：王建军（１９７６），男，学十，工程师。　提高涂料的抗菌效果。船舶舱室内的非金属材料　研究方向：机电工程　和涂料由于经常处于潮湿、空间小、易污染的环　Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｊｊ—ｂｏｘ＠２６３．ｎｅｔ　境，尤其是在亚热带和热带海域，非常容易长霉　１０８　关于船舶舱室空气净化策略的思考　王建军　菌，可以添加纳米材料制备具有抗菌作用的舱室　内构件和涂料。　此外，人的活动是悬浮颗粒物产生的主要来　源。平时应养成良好的个人习惯，不在室内从事　剧烈活动，保持个人卫生清洁。此外，由于舱室空　间狭小、密闭性高，而通风量又不够，应严禁在舱　室内吸烟，并减少各种化妆品、喷雾剂、杀虫剂等　的使用。　２．２空调通风系统的合理应用　在舱室外空气质量基本满足舱室内空气质量　要求的情况下，经常开门窗或安装使用通风换气　机是清除室内污染最便捷、经济、有效的方法。对　于已经进入到舱室和舱室内部产生的污染物，通　过加强通风换气，用经过滤的新鲜空气可稀释舱　室内空气污染物，使其质量浓度降低。文献［３］对　使用面积２３　ｍ　新建房屋进行通风试验，结果表　明在开窗通风１Ｏ、１５和３０　ｍｉｎ后，甲醛质量浓度　分别降低３．１～４．８、４．８～５．１和７．１～８．１倍。　此外，应定期清洗过滤网，更换过滤器滤芯，这既　可保证盘管的风量，又能及时清除过滤器上的脏　污。但通风换气对舱室内空气污染物的处理只是　起到了稀释效果，对舱室内污染物的清除是不够　的；再者，只要污染源存在，通风换气停止一段时　间，污染物又会积聚到一定浓度。因此，通风换气　也只是治标不治本，还需采用空气净化技术从根　本上治理舱室空气污染物。　２．３空气净化新技术的研究与应用　诸如吸附法、臭氧净化法、静电除尘法等传统　空气净化技术的缺陷激发了研究者们重新考虑和　研究新型空气净化技术来替代传统技术，并且也　取得了很大进展。目前的空气净化新技术有光催　化氧化空气净化技术、非平衡等离子空气净化技　术、生物吸附剂空气净化技术等。　２．３．１光催化氧化空气净化技术　光催化氧化技术是２Ｏ世纪９０年代开始兴起　的，其原理是利用紫外光，由光催化反应将反应体　系吸收的太阳能转变为化学能，使舱室内有害气　体及异味气体等分解为无臭无害对策产物，同时　可杀灭舱室内空气中的细菌、病毒等微生物。近　年来，随着物理、化学及材料科学的发展，纳米材　料光催化氧化空气技术成为了一种新型的、极具　发展前途的空气净化技术。Ｔｉ０。因其稳定性好、　活性高，且无二次污染、安全无毒，被广泛用作光　催化氧化反应的催化剂。研究表明，纳米ＴｉＯ　涂料可以很好地降解室内甲醛等主要污染物，降　解效率在９Ｏ　以上。相关研究多在较高质量浓　度条件下进行，但单一污染物在室内空气中质量　浓度往往较低，而较低质量浓度的污染物的光催　化降解效率较差，并且光催化将污染物矿化要经　过许多中间步骤，生成有害的中问产物。因此，国　内外众多研究者又将光催化氧化技术与物理吸附　技术相结合，以克服上述缺点。二者相结合，可利　用物理吸附技术为催化技术提供高浓度反应环　境，催化氧化技术降解甲醛使吸附剂得到再生。　纳米ＴｉＯ。米催化剂与一些气体吸附剂相结合在　弱紫外光下就可以有效降解低浓度有害气体。　２．３．２非平衡等离子净化技术　等离子体被成为物质的第四种形态，由大量　高能电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光　子和自由基组成，其总正负电荷数相等，宏观上保　持电中性，但表现出很高的化学活性＿４］。等离子　体按离子温度可以分为热平衡等离子体和非平衡　等离子体。热平衡等离子体中离子温度与电子温　度相等，而非平衡等离子体内部的电子温度远高　于离子温度，系统处于热力学非平衡状态，其表观　温度很低，所以又被成为低温等离子体。　非平衡等离子体净化是利用气体放电产生的　具有高度反应活性的电子、原子、分子和自由基与　各种有机、无机污染物分子反应，从而其分解成小　分子化合物。经检测，等离子体空气消毒净化机　对空气中的金黄色葡萄球菌杀灭率为９９．９　，对　白色念球菌杀灭率为９９．９６　，对空气中的自然　菌的杀灭率在９０　以上。非平衡等离子技术不　仅可以净化各种有害气体、分解颗粒物质，还可以　调节离子平衡，所以从理论上说，它在空气净化方　面有着其他净化技术无可比拟的优点。但同时该　技术也存在一定的缺陷，其中主要是伴随有ＣＯ、　臭氧及其他中间副产物的产生，从而引起二次污　染。针对这一缺点，近几年，在等离子体开发技术　不断改进的基础上，人们逐渐将研究重点转向了　等离子体与各类催化剂的协同净化作用。放电等　离子与催化剂协同作用，既可增强放电等离子体　对污染物分子的降解能力，也可降低催化剂能耗，　提高空气净化装置的整体经济性。催化剂还可以　促进ＣＯ的完全氧化和臭氧的分解，消除二次污　染。非平衡等离子净化技术与催化氧化净化技术　１（］９　第６期　船海工程　第３９卷　的优势结合，起到了更好的空气净化效果。　活动等造成的空气污染，从源头控制空气污染，同　３　结束语　鉴于舱室空气污染物种类多、来源广、危害　大，采用单一技术对舱室空气污染物进行控制都　难以取得令人满意的效果。因此，在未开发出一　时合理利用空调通风系统。　参考文献　［１］吴忠标，赵伟荣．室内空气污染及净化技术ＥＭ］．北　京：化学工业出版社，２００５．　Ｅ２２周中平，赵寿堂，朱立，等．室内污染检测与控制　种行之有效的舱室空气污染控制技术之前，集合　各种现有方法和技术的优势，已成为目前重要的　［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２．　［３３王琨，李文朴，欧阳红，等．室内空气污染及其控制　研究方向。控制舱室空气污染，提升舱室空气质　措施的比较研究ＥＪ］．哈尔滨工业大学学报，２００４，３６　量不仅需要科研人员加大对空气净化新技术，特　（４）：４９３—４９６．　别是复合净化技术的研发力度，还需要研发、应用　［４］都基峻，季学李．低温等离子体处理气态污染物ＥＪ］．　绿色环保建材，严格控制舱室内装饰、用具和人员　污染防治技术，２０００，１３（１）：３３—３４．　Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉ０ｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａｂｉｎ　Ａｉｒ　Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｊｕｎ　（Ｎａｖａｌ　Ｄｅｐｕｔａｔｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｎａｖａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｈａｒｍ　ｏｆ　ｃａｂｉｎ　ａｉｒ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｑｕｏ　ｏｆ　ｃａｂｉｎ　ａｉｒ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｎｏｎ－ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｌａｓｍａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ａｉｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｃａｂｉｎ　ａｉｒ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｌｏｏｋｅｄ　ｉｎｔｏ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｉｒ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔ；ｍａｒｉｎｅ　ｃａｂｉｎ　（上转第１０７页）　（３）：５－８．　参考文献　Ｅ３］徐学光．船舶生产流程再造与绿色制造ＥＪ］．上海造　［１］蔡薇，陈宾康．绿色船舶的设计构想ＥＪ］．武汉交通　船，２００６（１）：４６—４８．　科技大学学报，２０００（６）：６５６—６５９．　［４］陶颖．１７．５万ＤＷｔ绿色环保型散货船设计特　Ｏ，ＥＪ］．　［２］赵正平．船舶绿色制造技术初探ＥＪ］．造舰技术，２００３　上海造船，２００３（２）：４－６．　Ｓｉｍｐｌｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ　ＺＨＯＵ　Ｈｏｎｇ－ｑｕａｎ　（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｗｅｎｃｈｏｎｇ　Ｓｈｉｐｙａｒｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０７２５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｅｑｕｅｓｔｓ　ｉｎ　ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ。Ｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ，ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ－ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅ，ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉ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