校園區域低空霧霾污染治理解決方案
—《校園區域低空霧霾沉降系統和方法》、《低空區域霧霾沉降裝置》 應用方案
近年來，隨著空氣質量逐漸惡化，霧霾天氣現象出現的頻率越來越高，它們在人們毫無防范的時候侵入人體，從而引起呼吸系統疾病、心血管系統疾病、血液系統、生殖系統等疾病，諸如咽喉炎、肺氣腫、哮喘、鼻炎、支氣管炎等炎癥，長期處于這種環境還會誘發肺癌、心肌缺血及損傷。
就學校而言，霧霾的危害對尚未成年的學生兒童尤其嚴重，同時，教職員工的身心健康也受到嚴重威脅。校園空氣污染時刻影響著學生的生活和學習。系統、有效、全面的解決校園環境空氣質量問題，給青、少、幼學生們創造安全、潔凈的生活學習空間已刻不容緩。校園大氣環境整治、霧霾的消除，已迫在眉睫。
一、霾的成因和危害
霾(mái)，也稱灰霾(煙霞)，是空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等顆粒物組成的氣溶膠系統造成的視覺障礙。霾的厚度比較厚，可達1-3公里左右。霾與霧、云不一樣，與晴空區之間沒有明顯的邊界，霾粒子的分布比較均勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1-2微米左右，是肉眼看不到的在空中飄浮的顆粒物。
1、霾的成因
霾的成因主要有以下三個大的條件，而城市中的學校園區又是這三個現象存在的良好載體。
1)在水平方向靜風現象增多。
樓宇、建筑的阻擋和湍流效應，導致城市中間的的空氣相對靜止，靜風現象增多。位于城市群落中間的學校尤其容易出現這樣的狀況。
2)垂直方向上出現逆溫。
校園操場相對空曠，大面積塑膠、水泥、瀝青地面經陽光照射后溫度會大幅度升高，造成逆溫現象，從而導致近地面細微粉塵顆粒向上漂浮，加劇霾的污染。
3)空氣中懸浮顆粒物的增加。
細微粉塵顆粒、汽車尾氣、氮氧化物、有毒有機物等PM2.5-PM10大小的顆粒物在城市中逐年遞增，城市群落中的學校園區自然難以避免。學校塑膠操場等釋放的有害顆粒物也是危害之一。
2、霾的危害
復旦大學公共衛生學院闞海東教授表示，肺癌的潛伏期從幾年到幾十年不等。和成人相比，兒童的身高決定了其受地面粉塵、霧霾的影響較成人更為嚴重，這是得到醫學界共識的。
1)肺癌
因為兒童的呼吸帶更接近地面，同時，兒童單位體重的呼吸暴露量比大人高，導致其易感性更高。所以受尾氣、霧霾等污染氣體的影響更大。再加上兒童的身體各器官沒有發育完全，污染氣體侵襲造成的傷害也更大，肺癌也極易在兒童身上潛伏。
2)結膜炎
專家介紹，塵霾微粒附著到角膜上，可引起角、結膜炎，或加重患者角膜炎、結膜炎的病情。角膜炎、結膜炎患者明顯增多，有老年人、兒童，同時也有整天對著電腦的上班族。人們出現的情況大致一樣：眼睛干澀、酸痛、刺痛、紅腫和過敏。
3)小兒佝僂病
中國疾控中心環境所已用一年時間，開展了霧霾對人體健康的影響研究。初步研究發現：霾天氣除了引起呼吸系統疾病的發病入院率增高外，霾天氣還會對人體健康產生一些間接影響。霾的出現會減弱紫外線的輻射，如經常發生霾，則會影響人體維生素D合成，導致小兒佝僂病高發，并使空氣中傳染性病菌的活性增強。
4)呼吸道疾病
教師屬于專業用嗓人士，經常需要用到嗓子，本就是咽喉疾病的高發人群，在霧霾天氣更容易出現咽喉問題。
上呼吸道疾病
霧霾天氣，空中浮游大量塵粒和煙粒等有害物質，會對人體的呼吸道造成傷害，空氣中飄浮大量的顆粒、粉塵、污染物病毒等，一旦被人體吸入，就會刺激并破壞呼吸道黏膜，使鼻腔變得干燥，破壞呼吸道黏膜防御能力，細菌進入呼吸道，容易造成上呼吸道感染。
支氣管哮喘
霧霾天氣時，大氣污染程度較平時重，空氣中往往會帶有細菌和病毒，易導致傳染病擴散和多種疾病發生?？諝庵衅≈蹓m、煙塵，塵螨也可能懸浮在霧氣中，支氣管哮喘患者吸入這些過敏原，就會刺激呼吸道，出現咳嗽、悶氣、呼吸不暢等哮喘癥狀。尤其是城市中空氣污染物不易擴散，加重了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等物質的毒性，將會嚴重威脅人的生命和健康。
5)生殖系統疾病
日前，中國社科院聯合中國氣象局發布《氣候變化綠皮書》報告稱霧霾天氣影響健康。霧霾中的PM2.5小顆粒，不光是粉塵，還有煙塵，包括汽車尾氣、工業排放的廢氣等，這些物質都含有很多環境污染毒素，學術統稱為環境污染雌激素，可以通過多種途徑吸收侵入人體。除眾所周知的會使呼吸系統及心臟系統疾病惡化等，還會影響人類的生殖能力。
二、塵霾治理的理論基礎
霾出現時空氣相對干燥，空氣相對濕度通常在60%以下。當水汽凝結加劇、空氣濕度增大時，霾就會轉化為霧。這種塵霾顆粒與水氣的融合作用發生在高空，并伴有大量水氣和低氣溫時，就形成了雨。
對于城市級別的霧霾污染，冷空氣即風的干預以及大范圍的降雨，都是驅散和沉降霧霾的有效自然條件。但是，在低空區域人為制造大量的風和形成低空降雨都是不現實的，這也是霧霾沒有切實有效的大面積消除方法的原因。
聯合國空氣環保領域的眾多專家研究證實，生態級負離子(小粒徑負離子)如負氧離子、水分子等，可以主動出擊捕捉小粒微塵，使其凝聚而沉淀，有效除去空氣中2.5微米(PM2.5)及以下的微塵，從而減少PM2.5對人體健康的危害。生態級負離子對空氣的凈化作用是源于負離子與空氣中的細菌、灰塵、煙霧等帶正電的微粒相結合，并聚成含塵水滴降落而消除PM2.5危害，巧合的是負離子在空氣中做布朗運動(“之”字型運動)，而布朗運動本身就是消除微小粉塵物的有效方法，負離子結合飄塵后促進飄塵布朗運動而消除飄塵，實驗證明，飄塵直徑越小，越易被負離子沉淀。
水分具有吸收、粘結、固定‘微?！墓δ?。霧霾的PM2.5微粒，是污染大氣的主要物質，也是很好的凝結核。因此，向空中輸送“水分”影響成云致雨的天氣形勢，是治理大氣污染的有效方法。
校園區域的霧霾污染在大環境的影響下，是不得不面對的一個問題，杜絕戶外活動、佩戴過濾裝置等都是消極防范的方法。期望大范圍的降雨也是目前的技術所無法達到的。利用巨型帳篷對校園區域封閉的方法耗資又過于巨大，而且同時還要配備高效率的新風過濾系統，投資、運行、維護等費用也相當高昂。
綜上所述，如果能創造條件向低空塵霾污染區域大量輸送微米級的細微水霧，通過細微水分吸附細微粉塵顆粒的原理達到沉降霧霾的目的，那么，就能在一定范圍內形成空氣凈化區。再輔以監測和自動運行設備，就能科學的、有效的控制區域內的霧霾污染。對于校園區域而言，就可以人為制造出一個立體的潔凈空氣覆蓋區域，從而保證校園內的學生、教職員工的正常學習和生活。
三、校園霧霾治理實施方案
本方案采用國家發明專利技術《校園區域低空霧霾沉降系統和方法ZL201410226001.8》及實用新型發明專利設備《低空區域霧霾沉降裝置 ZL201420273203.3》，將水轉化成生態級負離子，高效沉降有效區域內的霧霾，在校園上空形成一個潔凈空氣籠罩的穹頂，給校園內的師生創造出一個潔凈的生活空間。
1、系統簡述
校園低空取域霧霾沉降系統主要由霧霾沉降機群、PM2.5級無線粉塵監測儀、數據采集分析系統、就地自動化控制系統、遠程監控系統構成。整個系統全自動化工作，可根據PM2.5粉塵監測儀傳回的空氣質量信號啟、停霧霾沉降機群動作;系統自動統計工作前、中、后的空氣質量報告和能耗報告并形成報表;上級管理部門和設備維護中心可遠程監控設備的運行情況。
整個除霾系統全自動工作，也可人工設定和現場遙控。例如可設定在學生下課前10分鐘進行噴霧操作，課間時間停止動作，保證學生在可以除霾系統打造出來的潔凈空氣環境中休息、運動、娛樂。平時依靠空氣質量信號自動運轉。在空氣良好的天氣里，機群折疊到地面，系統進入蟄伏狀態。
2、系統構成
1)霧霾沉降機群
霧霾沉降機是一種大型遠程噴霧設備，通過高壓技術將水霧化到10-150μm大小的微霧顆粒，再利用大型風機把霧氣噴灑到遠處。霧霾沉降機的噴霧距離從30至200米不等。機器可左右0~180°、上下-10~45°搖擺作業，最大單臺理論覆蓋面積約10萬平米。微霧顆粒被風的吹送的過程中被風和空氣切割，二次霧化的細度可達1μm。
本方案設計選擇使用80/100米射程型號的可升降霧霾沉降機對校園環境的塵霾進行治理，根據校園操場面積和邊長的不同選擇合適的機型。小于80米的機型如60/50型受風的影響較大，適用于小型操場。大于100米的機型能耗較高，非特殊情況不建議采用。
在霧霾天氣的時候，塵霾因相對干燥、地埋逆溫高等原因漂浮在近地空間。霧霾沉降機向校園區域內大量瞬間輸送微米級水霧，增加區域空間濕度，同時降低地面溫度。霧霾沉降機噴出的霧團在飄行的過程中大量、快速、重復地吸附塵霾顆粒，包裹了塵霾的灰滴再互相重復凝結、聚集，最終形成大的霧滴在重力作用下沉降到地面。塵霾的成分比較復雜，需要添加改性淀粉基的無毒表面活性劑和消毒藥劑成分，在降塵霾的同時還起到了抑制空氣中病毒的作用。
2)PM2.5粉塵監測儀
系統采用國外進口PM2.5級別的粉塵監測儀，可對1~150μm的細微粉塵進行實時監測。監測儀可無線發射信號及傳輸數據給就地控制系統，控制系統根據監測儀傳回的信號啟、停霧霾沉降機群動作。監測儀可固定或移動工作，遠景設計還可依托遙控飛機無人機運行。
3)數據采集分析系統
數據采集分析系統是整個霧霾沉降系統穩定運行的技術基礎。系統可遠程接收監測儀傳回的數據信號，進行編輯、分析、存儲，再轉發給就地控制系統。就地控制系統根據數據采集系統發來的數據控制整個除霾系統的工作。數據采集系統可以根據設定形成數據報告或報表，內容包括空氣質量、系統能耗、系統運行情況、系統部件監控等等。
4)就地自動化控制系統、遠程監控系統
就地自動化控制系統是整個霧霾沉降系統的指揮中心，包括電氣控制、自動化控制、設備運行狀態監測等功能。
遠程監控系統可以為上級管理機關提供遠程數據監測和視頻監控功能，還可遠程打印報表，整體功能通過無線傳輸或互聯網實現。
整個系統的運行狀態和各組成部件的運作狀況都遠程接入生產廠家的統一監控中心，保證為系統良好穩定運行提供完美售后服務。
3、系統的優勢
1)微霧顆?？蛇_1μm，高效吸附PM2.5-PM10的可吸入塵霾顆粒，
2)區域性沉降霧霾效果理想，打造潔凈空氣環境，
3)打破區域靜風現象，形成空氣流動，
4)低空大量輸送水分，創造塵霾沉降條件
5)降低地表溫度，杜絕逆溫現場，消滅塵霾漂浮條件，
6)控制形式多樣，可全自動化運行，也可人工干預、遙控動作，
7)數據可形成報備，具有遠程傳輸功能，
8)運行狀態可遠程監控，
9)統一售后服務中心支持，保證系統穩定運行，
四、示范案例
《低空區域霧霾沉降裝置》是東方磐亞(北京)技術有限公司自主研發的專利設備。對露天堆場抑塵、無組織粉塵污染治理具有優異的效果，廣泛應用于礦山、露天堆場、采石場、破碎站等大面積無組織粉塵污染源的治理。
《低空區域霧霾沉降裝置》的布置有多種方式方法，可以布置在塔架上固定在某點使用，也可放置在車輛上移動使用，還可以布置在無動力拖車上拖曳使用。
《低空區域霧霾沉降裝置》耗水量小、噴射距離遠、覆蓋面積大、節約能源。秉承源頭治理的概念，減少粉塵向空間、大氣排放的幾率，將粉塵壓制在地面，是減少PM2.5粉塵微粒污染的有效手段。
噴霧降塵技術在除塵領域取得了良好成績同時，我們非常關注城市霧霾污染的治理。著力《低空區域霧霾沉降裝置》設備本身的技術升級，如噴霧顆粒的細化、系統靜音的提升等工作。大力開展了一系列的實地降霾試點，輔以區域霧霾沉降技術的研發，總結設備的降塵除霾特長，結合城市內使用的特點，取得了良好的效果和大量一手數據。從理論、應用、實踐幾個方面夯實根基、完善系統、完備技術，為大范圍服務社會奠定了扎實的基礎。
以意大利中國大使館(北京市)區域霧霾沉降項目為例，該項目地點位于北京市東三環農展橋南，緊鄰三環主路，臨街方向空間開闊，館區基本暴露在重度霧霾污染區域當中。
館區面積約40000㎡，辦公樓位于館區中間，西北、東南有兩塊綠地。項目設計使用60m射程的塔架式霧霾沉降機2臺，分別布置在兩塊綠地的邊角位置，噴霧顆粒為30-150微米，工作時，向中央空地噴霧，微米級水霧覆蓋整個使館區域，高效沉降空氣中的塵霾顆粒。
項目實施后，在現場利用粉塵監測儀和噪聲監測儀進行了監測，噪音和降霾效果都是令人滿意的。檢測人員說話的噪音約為81分貝，霧霾沉降機的工作噪音約為73分貝，平均穩定在70分貝左右。
噴霧前，應用粉塵監測儀測量，現場空氣中的PM10濃度實測平均值為108mg/m3，最高值為362 mg/m3。噴霧8分鐘后，監測數據顯示平均值為76 mg/m3，實時值為69 mg/m3。實踐證明，霧霾沉降機的微米級水霧，在短時間內就將空氣中的PM10濃度降低了30%。
最近，澳大利亞大使館正在與我公司進行霧霾沉降機項目的購買談判。我公司也正在和有關專業檢測機構研討針對北京市空氣現狀的檢測方案，按照國家規定的標準檢測方法，測量并取得更為精確有效的數據.
