4.2.5 GB/T4797.5 環(huán)境條件分類 自然環(huán)境條件 降水和風(fēng)
本部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了與電工電子產(chǎn)品相關(guān)的降水和風(fēng)環(huán)境條件的基礎(chǔ)特性、定量描述以及分類。
本部分的目的是為產(chǎn)品選擇適當(dāng)?shù)慕邓惋L(fēng)相關(guān)參數(shù)的嚴(yán)酷度提供背景材料。
當(dāng)為產(chǎn)品應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)慕邓惋L(fēng)相關(guān)參數(shù)的嚴(yán)酷度時(shí)，宜選用IEC60721-1給出的數(shù)值。
1、概述
1.1）一般說明
地球上的大氣層在不斷運(yùn)動(dòng)中，局部會(huì)受熱、受冷和變濕。由此在密度上會(huì)出現(xiàn)梯度，產(chǎn)生高壓區(qū)和低壓區(qū)。由于地球自轉(zhuǎn)的科里奧利力的作用，風(fēng)并不會(huì)由高壓區(qū)直接吹向低壓區(qū)。
空氣的連續(xù)水平運(yùn)動(dòng)，促使在廣大地區(qū)產(chǎn)生緩慢的上升運(yùn)動(dòng)，或者地表增熱，引起熱空氣局部上升。空氣的上升運(yùn)動(dòng)使氣壓和溫度下降，當(dāng)兩者降低得足夠多就會(huì)形成降水。例如，在20℃時(shí)，空氣的最大水蒸氣含量為17.3g/m3，如果降至0℃，空氣中的最大水蒸氣含量僅為4.8g/m3。
1.2）降水
具體的降水類型有雨、冰雹或者雪，都是云層發(fā)生復(fù)雜變化的結(jié)果。
形成雨滴還是冰晶取決于各種條件，例如，垂直氣流、溫度分布以及水滴或冰晶在云層內(nèi)的合成過程。
1.3）風(fēng)
風(fēng)是指地球大氣由高壓區(qū)向低壓區(qū)的橫向運(yùn)動(dòng)。
風(fēng)常是根據(jù)強(qiáng)度和風(fēng)吹來的方向來表示。陣風(fēng)是短時(shí)間的高速風(fēng)。持續(xù)長時(shí)間的風(fēng)根據(jù)他們的強(qiáng)度有不同的名稱，例如，微風(fēng)、大風(fēng)、風(fēng)暴、颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)。風(fēng)的形成規(guī)模也有很大差異：持續(xù)幾十分鐘的雷暴，到由地表增熱引起的持續(xù)數(shù)小時(shí)的微風(fēng)，以及由氣候帶之間太陽吸收能量差造成的全球風(fēng)。大氣環(huán)流的兩個(gè)主要原因是從赤道到兩極間的熱量差別，以及地球的自轉(zhuǎn)。
2、特征參數(shù)
2.1）降雨
降雨一般通過以下參數(shù)描述：
——降雨強(qiáng)度（水平表面上累積的降雨高度），單位為毫米每小時(shí)（mm/h）；
——雨滴尺寸分布：典型數(shù)值是直徑1mm~2mm，在雷暴中，雨滴尺寸可能到5mm~8mm；
——降落速度分布：典型數(shù)值為2m/s~12m/s；
——雨滴溫度。
在這里不考慮如由于空氣污染溶解的雜質(zhì)、海鹽等的其他參數(shù)，盡管這些參數(shù)可能對(duì)產(chǎn)品有較大的影響。
表1給出了不同類型雨的參數(shù)。
表1 雨的特征（長期的平均值）
降水類型 | 最大降雨強(qiáng)度（mm/h） |
細(xì)雨 | 0.25 |
小雨 | 1.0 |
中雨 | 4.0 |
大雨 | 16 |
暴雨 | 50 |
大暴雨 | >50 |
一般情況下，雨滴溫度與通風(fēng)于濕表的濕球溫度相同，但也有可能發(fā)生偏差，例如在以冰晶形態(tài)構(gòu)成的雨或者在降雨的初級(jí)階段。
2.2）冰雹
冰雹一般通過以下參數(shù)描述：
——直徑：典型數(shù)值5mm~15mm；
——密度：典型大冰雹會(huì)大于800kg/m3，而小冰雹會(huì)小于此數(shù)值；
——降落速度；
——沖擊能量；
——典型阻尼系數(shù)（Cd）為0.6，但是冰雹的尺寸、形狀的不規(guī)則和表面粗糙度會(huì)影響其數(shù)值。
本部分僅考慮直徑較大的冰雹，因?yàn)樗麄兙哂衅茐淖饔?，但是最?jīng)常發(fā)生的還是直徑較小的冰雹。
冰雹的降落速度由式（1）計(jì)算：
v=
?????????? 。。。。。。。。。（1）
式中：
v——降落速度，單位為米每秒（m/s）；
W——重量（質(zhì)量乘以重力加速度），單位為牛頓（N）；
Cd——阻尼系數(shù)；
ρ0——大氣密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；
A——截面積，單位為平方米（m2）。
海平面上15℃時(shí)，干空氣的標(biāo)準(zhǔn)大氣密度ρ0=1.225 kg/m3。
沖擊能量，通過質(zhì)量（直徑，密度）和降落速度計(jì)算。
沖擊能量由式（2）計(jì)算。
E=????????????? 。。。。。。。。。（2）
式中：
E——沖擊能量，單位為焦耳（J）；
m——冰雹的質(zhì)量，單位為千克（kg）；
v——降落速度，單位為米每秒（m/s）。
表2給出了直徑20mm及以上冰雹的特性。
表2 冰雹特性
直徑mm | 質(zhì)量g | 降落速度m/s | 沖擊能量J |
20 | 4 | 18 | 1 |
50 | 59 | 28 | 24 |
60 | 102 | 31 | 49 |
70 | 162 | 34 | 91 |
80 | 241 | 36 | 155 |
90 | 344 | 38 | 248 |
100 | 471 | 40 | 378 |
注：表中的數(shù)值是經(jīng)過圓整以后的數(shù)據(jù)。 |
下列數(shù)值應(yīng)用于表2：Cd =0.6；ρ=900 kg/m3（冰雹）。
2.3）雪
雪是由水滴以雪晶形式凍結(jié)形成的。如果被強(qiáng)風(fēng)吹，雪晶會(huì)破碎成小顆粒。新降落的雪的密度范圍為70 kg/m3~150 kg/m3，陳雪的密度一般為400 kg/m3~500 kg/m3，甚至高達(dá)910 kg/m3。如果雪的密度超過910 kg/m3，則視為冰。實(shí)雪的密度通常為600 kg/m3。風(fēng)破壞雪花的形狀導(dǎo)致雪的密度增加，溫度也會(huì)增加雪的密度。由于沉積作用，雪的密度也會(huì)增加。
2.4）風(fēng)
??? 風(fēng)速受地面以上局部地貌和海拔的影響很大。地表越不平坦，靠近地面的風(fēng)速被降低的程度越大，因此，地面附近的風(fēng)速和遠(yuǎn)離地面的風(fēng)速通常差別較大。
3、分類
3.1）概述
雨雪、冰雹和風(fēng)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不同影響，單獨(dú)影響，綜合影響，或者跟其他環(huán)境因素綜合影響。
下面給出了單個(gè)以及綜合參數(shù)的例子。
3.2）正常降雨
降雨強(qiáng)度隨緯度、氣候和季節(jié)的變化差別較大。一般來說，最大的降雨強(qiáng)度出現(xiàn)在熱帶的暴風(fēng)雨以及颶風(fēng)類的暴風(fēng)雨中。
一般降雨包括不同尺寸和速度的雨滴。雨滴的特性主要取決于大氣的溫度和水分含量，這些特性會(huì)使得降落中的雨滴部分或者全部汽化，一般來講，在較高的地面溫度和較高的相對(duì)濕度下，雨滴的直徑中值較大。因此，熱帶地區(qū)雨滴的直徑一般比例如北歐地區(qū)的要大。
3.3）大風(fēng)雨
大風(fēng)雨是風(fēng)和雨的組合。風(fēng)使雨滴在降落速度上又增加了一個(gè)水平的速度，還可能會(huì)給封裝件造成負(fù)壓。由于雨水低溫的冷卻作用，降雨本身也會(huì)形成負(fù)壓。
3.4）結(jié)冰
3.4.1）概述
雨水降落到0℃以下的表面上（例如，由于向晴夜天空的輻射），或者過冷雨滴的碰撞，會(huì)形成結(jié)冰。
3.4.2）霜
當(dāng)濕潤空氣接觸到0℃以下的表面并凝華時(shí)會(huì)形成霜，當(dāng)風(fēng)速比較低的時(shí)候往往會(huì)形成霜。霜由針狀結(jié)晶體組成，表面的附著力比較低。
3.4.3）霧凇
霧凇是通過風(fēng)攜帶的過冷水滴反復(fù)的跟物體碰撞和結(jié)冰形成的，由于附著在物體上的點(diǎn)非常小而且迎風(fēng)生長，非常典型的外觀特征呈現(xiàn)“蝦尾”狀，呈白色，粒狀結(jié)構(gòu)。霧凇可能會(huì)與雪同時(shí)發(fā)生，導(dǎo)致物體大面積被雪覆蓋。
3.4.4）純潔冰
??? 當(dāng)過冷水滴在某表面上結(jié)冰時(shí)會(huì)形成純潔冰，堅(jiān)硬透明或不透明，它可以形成中間有小氣孔的層狀結(jié)構(gòu)。純潔冰一般沒有特定的結(jié)構(gòu)，純潔冰結(jié)構(gòu)緊湊，密度較大，附著力較強(qiáng)。當(dāng)溫度較低風(fēng)速較高時(shí)，會(huì)形成純潔冰。
3.4.5）雨凇
由過冷卻雨降落到物體表面，在結(jié)冰之前形成水膜，則會(huì)產(chǎn)生雨凇。雨凇的密度和附著力都比較大，沒有氣泡。
3.4.6）結(jié)冰過程
結(jié)冰類型主要取決于：
——空氣溫度；
——風(fēng)速；
——過冷水滴的直徑；
——液體水含量。
圓柱表面的結(jié)冰取決于：
——圓柱半徑；
——風(fēng)速；
——水滴尺寸。
3.5）冰雹
在世界大部分地區(qū)都會(huì)發(fā)生直徑在20mm以下的冰雹，直徑超過50mm的冰雹發(fā)生概率較小。
3.6）雪載
最大雪載一般出現(xiàn)在冬季比較寒冷時(shí)的南方地區(qū)（對(duì)于北半球而言，南半球正好相反），特別是海洋性氣候區(qū)域。這些地區(qū)的雪載強(qiáng)度一般為2kPa，相當(dāng)于高度為2m的新降雪或者0.7m的陳雪。在山區(qū)雪載強(qiáng)度可能達(dá)到10倍之多。
注：此上所列的氣候條件是世界范圍，不適合我國國情。
3.7）吹雪
吹雪是風(fēng)和雪的綜合作用。此條件下的雪可能含有非常細(xì)的顆粒，足以侵入到產(chǎn)品的狹縫和接口。雪的水平流量隨著離地面高度的增加而降低。吹雪會(huì)在物體的背風(fēng)面形成。消除吹雪的一種方式，是建立一個(gè)防雪柵欄。防雪柵欄的效力決定于柵欄的高度以及與保護(hù)對(duì)象的距離。
3.8）風(fēng)力
作用在物體上的風(fēng)力取決于平均風(fēng)速、物體的尺寸和形狀。風(fēng)力可以通過式（3）計(jì)算：
F=????????????? 。。。。。。。。。（3）
式中：
F——風(fēng)力，單位為牛頓（N）；
Cd——阻尼系數(shù)；
ρ0——大氣密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；
v——平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；
A——物體面積，單位為平方米（m2）。
Cd由物體的形狀和表面決定。例如，對(duì)于立方體來說，Cd值約為1.05，但對(duì)于電線電纜，則為1.0~1.3。
空氣的密度ρ0，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度為20℃時(shí)，為1.204 kg/m3。
陣風(fēng)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)力的沖擊，在某些情況下，可能是周期性的，當(dāng)與物體固有響應(yīng)頻率相同時(shí)，會(huì)引起大的振幅。這類陣風(fēng)的頻率一般低于1Hz。
一個(gè)特殊的現(xiàn)象是，迎風(fēng)的圓柱體，由于風(fēng)力的作用，后方釋放出雙排漩渦，它作為一種周期性的力反作用在垂直風(fēng)向的圓柱上，這種現(xiàn)象通過Strouhal數(shù)（斯特魯哈爾數(shù)）描述。Strouhal數(shù)是一個(gè)無量綱數(shù)，用于描述振蕩流機(jī)制，是雷諾數(shù)的函數(shù)。該力的頻率通過式（4）計(jì)算：
f=????????????????? 。。。。。。。。。（4）
式中：
f——頻率，單位為赫茲（Hz）；
St——Strouhal數(shù)，對(duì)廣泛雷諾數(shù)約為0.2；
v——風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；
d——圓柱體直徑，單位為米（m）。
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4.2.6 GB/T4797.6 環(huán)境條件分類 自然環(huán)境條件 塵、沙、鹽霧
本部分闡明自然界中出現(xiàn)的塵、沙、鹽霧的特性，以及這些環(huán)境因素對(duì)在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用期間暴露其中的的影響。雖然這些環(huán)境因素的影響經(jīng)成和風(fēng)有密切的聯(lián)系，但本部分不涉及風(fēng)的環(huán)境因素，相關(guān)內(nèi)容參加GB/T4797.5。
1、塵、沙、鹽霧對(duì)產(chǎn)品的影響
1.1）塵、沙、鹽霧以及相關(guān)聯(lián)的風(fēng)，能在各個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生影響，最主要的是：
a）塵進(jìn)入密封容器或密封體中；
b）使電氣性能劣化，例如接觸失效、接觸電阻改變、電位器的軌道電阻變化；
c）引起軸承、軸、旋鈕和其他運(yùn)動(dòng)部件的磨損或故障；
d）表面剝蝕（侵蝕、腐蝕）；
e）導(dǎo)致光學(xué)表面模糊；
f）使?jié)櫥瑒┦芪廴荆?/span>
g）熱傳導(dǎo)率降低；
h）導(dǎo)致工作的通風(fēng)孔、軸襯、導(dǎo)管、過濾器、孔等阻塞；
i）高速運(yùn)動(dòng)（如沙暴）時(shí)產(chǎn)生靜電，影響通訊系統(tǒng)。
1.2）塵、沙與其他環(huán)境因素（如水蒸氣）的結(jié)合出現(xiàn)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，例如發(fā)生腐蝕和長霉。濕熱大氣與具有化學(xué)腐蝕性的塵結(jié)合，會(huì)引起腐蝕。在大氣中，鹽霧也會(huì)產(chǎn)生類似的效果。
1.3）考慮離子傳導(dǎo)和腐蝕性塵（例如消冰鹽等）的影響。
2、自然塵與沙環(huán)境
2.1）塵和沙的分類
根據(jù)不同的空氣動(dòng)力學(xué)特性，塵和沙的區(qū)分如下：
——塵：可定義為無規(guī)定來源或組成的物質(zhì)粒子，大小在1μm~150μm之間，由于自然的空氣湍流，直徑小于75μm的粒子，可在大氣中旋流很長時(shí)間；
——沙：是由碎巖屑沉積物的凝離的非壓實(shí)的堆積物來表示的，其基本構(gòu)成為園狀的石英顆粒，大小在150μm~1000μm之間。在沉積巖石學(xué)中應(yīng)用本術(shù)語時(shí)，則是針對(duì)100μm~1000μm之間大小的粒子。除非是在不斷地受到強(qiáng)的自然或誘發(fā)氣流或湍流情況下，直徑大于150μm的粒子是不可能停留在空中傳播的。
2.2）沙塵的類型與特征
2.2.1）沙塵的類型
自然界中的大多數(shù)沙塵，主要成分是石英。在沙漠和類似的多塵地區(qū)，沙塵會(huì)使產(chǎn)品遭受損傷。石英的主要特點(diǎn)是硬度大，它能對(duì)產(chǎn)品，特別是運(yùn)動(dòng)部件，導(dǎo)致快速磨損或損傷。但是材料的磨蝕通常是在沙塵與高速氣流或沙塵與較長作用時(shí)間周期相結(jié)合時(shí)才會(huì)發(fā)生。
2.2.2）沙塵的特性
2.2.2.1）自然塵的重要特性，是其非吸收性和化學(xué)惰性，但當(dāng)大氣中含有濕氣或其他氣體時(shí)，則可能對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕作用。
2.2.2.2）細(xì)粒塵的最顯著特點(diǎn)，通常是其非磨損性和吸濕性。
2.2.3）沙塵特征
2.2.3.1）顆粒大小
塵與沙顆粒大小的近似范圍是：
——細(xì)粒塵 ???75μm以下；
——粗粒塵 ???75μm~150μm；
——沙 ???????150μm~1000μm。
塵和沙大小的近似分布如圖1所示。
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2.2.3.2）粒子硬度
??? 單個(gè)粒子的硬度，可用來確定它對(duì)所接觸物品的刮傷能力。由結(jié)晶石英微小碎渣或其他礦物質(zhì)構(gòu)成的沙，通常比大多數(shù)熔融硅石玻璃稍硬些。因此，沙能刮傷多數(shù)光學(xué)玻璃裝置表面，在捕集的沙的粒子上施加壓力可使之發(fā)生破裂。幾種普通物質(zhì)的硬度等級(jí)（莫氏硬度）見表1。具有較高硬度等級(jí)的物質(zhì)能刮傷任何較低硬度等級(jí)的物質(zhì)。
表1 幾種普通物質(zhì)的硬度等級(jí)
莫氏硬度等級(jí) | 代表物質(zhì) | 典型物質(zhì) |
1 | 滑石 | 石墨 雪花石膏、硅藻土 |
2 | 石膏 | 高嶺石 方鉛礦石、云母，（指甲） |
3 | 方解石 | 花崗石、大理石、蛇紋石 霰石、白云石 |
4 | 氟石 | 螢石 |
5 | 磷灰石 | 石棉、蛋白石 |
6 | 正長石 | 磁鐵礦石、長石 瑪瑙、紫磷酸鐵錳礦石、（刀具鋼） |
7 | 石英 | 燧石、石英玻璃、橄欖石 紅柱石、電石 |
8 | 黃晶 | 金剛砂 |
9 | 剛玉 | 藍(lán)寶石 |
10 | 金剛石 | 鉆石 |
2.2.4）濃度
2.2.4.1）根據(jù)質(zhì)量可測(cè)算出濃度，即單位體積空氣中粒子的質(zhì)量。大氣中沙塵的濃度，隨著地理位置，地區(qū)氣候類型與條件及人類活動(dòng)程度而有較大的差異。在某些條件下，大量的沙塵是從表面的浮塵局部地和暫時(shí)地發(fā)分離出而隨風(fēng)飄逸。
2.2.4.2）在溫和地區(qū)內(nèi)，各種區(qū)域所遇到沙塵的典型濃度如表2所示。
表2 典型的沙塵濃度
地區(qū) | 沙塵濃度mg/m3 |
鄉(xiāng)村和市郊 | 0.04~0.11 |
城市 | 0.10~0.45 |
工業(yè)區(qū) | 0.50~2.00 |
2.2.4.3）較高的沙塵濃度出現(xiàn)在誘發(fā)條件下，例如直升機(jī)和履帶式車輛引起的的情況。附錄A說明由直升機(jī)和車輛誘發(fā)的沙塵濃度的近似值。
2.2.4.4）沙漠上不同高度處的典型沙塵濃度，如表3所示。沙漠中近地層的沙塵在氣流中的運(yùn)動(dòng)形式見附錄B。
表3 沙漠上沙塵濃度隨高度增加的變化情況
能見度條件 | 高度m | 沙塵濃度mg/m3 |
晴天，能見度130km | 150 300 600 1200 1800 | 0.21 0.22 0.17 0.14 0.055 |
沙塵暴，能見度300m 風(fēng)速10m/s~15m/s | 150 300 600 900 1200 | 2.00 17.40 7.00 1.80 0.64 |
2.2.4.5）沙塵濃度及大顆粒出現(xiàn)的機(jī)率，隨風(fēng)速的增大而增加。圖2說明了這種關(guān)系的一般情況，但它隨諸如溫度、濕度、粒子構(gòu)成等因素而異。大于150μm的粒子，一般被限制在近地面1m的空氣層內(nèi)。在這層內(nèi)約有半數(shù)沙粒（以質(zhì)量計(jì)）是在地面上10mm內(nèi)運(yùn)動(dòng)的，而另一半，大多數(shù)是在近地面上100mm內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
圖2 沙塵最大顆粒尺寸與風(fēng)速的關(guān)系圖
注：本圖為對(duì)最大粒子尺寸有影響的近地面條件（小于1m）的曲線
我國西北地區(qū)空氣中沙塵含量（個(gè)/cm3）與風(fēng)速關(guān)系的實(shí)測(cè)結(jié)果，見圖3：
圖3 戶外大氣中含沙量與風(fēng)速的關(guān)系
注：本圖為新疆火焰山戈壁灘，距地面1m高度，空氣中含沙量與風(fēng)速關(guān)系數(shù)據(jù)。
2.3）影響沙塵環(huán)境的因素
2.3.1）沙塵環(huán)境受諸如地形、風(fēng)、溫度、濕度和降水因素的影響和控制。這些因素中的任一個(gè)都不能獨(dú)立的支配某地區(qū)是有塵或無塵問題，通常要有兩個(gè)或更多個(gè)因素的互相結(jié)合才起作用。自然界中發(fā)生最嚴(yán)酷的情況，如在沙漠地區(qū)，通常所有因素對(duì)沙塵的高濃度有重要影響。地形的結(jié)構(gòu)特征能夠引起高速的強(qiáng)風(fēng)，引起沙塵暴。例如，當(dāng)空氣強(qiáng)勁地通過山坳類型的地貌結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)顯著地增大風(fēng)速。
2.3.2）沙，廣泛分布于地球陸地表面。表4列出了世界上主要沙漠，是自然界風(fēng)吹沙塵的主要來源。世界上主要沙漠構(gòu)成的面積約占陸地總面積的五分之一。所有的大陸都接壤寬度不同的沙灘，在很多內(nèi)陸地區(qū)表面或接近表面有大片沙地，這些地區(qū)以前是被水覆蓋。
表4 世界主要沙漠
沙漠名稱 | 地理位置 | 面積 x105km2 |
撒哈拉沙漠 | 北非 | 7.8 |
澳大利亞沙漠 | 澳大利亞 | 3.4 |
阿拉伯沙漠 | 阿拉伯東南岸 | 2.6 |
土耳其斯坦沙漠 | 前蘇聯(lián)西南部 | 1.9 |
北美沙漠 | 美國與墨西哥 | 1.3 |
巴塔哥尼亞寒漠 | 阿根廷 | 0.7 |
塔爾沙漠 | 印度和巴基斯坦 | 0.6 |
卡拉哈利沙漠 | 南非 | 0.6 |
伊朗沙漠 | 伊朗 | 0.4 |
阿塔卡馬-秘魯沙漠 | 智利和秘魯 | 0.4 |
塔克拉瑪干沙漠 | 中國 | 0.3 |
我國主要沙漠?dāng)?shù)據(jù)見表5。我國沙漠（包括戈壁及沙漠化土地）總面積有130.8x104km2，約占我國土地總面積的13.6%。
表5 我國主要沙漠及其地理位置和面積
沙漠名稱 | 地理位置 | 海拔 m | 面積 x103km2 |
塔克拉瑪干沙漠 | 新疆塔里木盆地 | 840~1200 | 337.6 |
吉爾班通古特沙漠 | 新疆準(zhǔn)噶爾盆地 | 300~600 | 48.8 |
庫姆塔格沙漠 | 新疆東部、甘肅西部；羅布泊低地南部，阿爾金山北部 | 1000~1200 | 22.8 |
柴達(dá)木盆地沙漠（包括沙蝕地） | 青海柴達(dá)木盆地 | 2600~3400 | 34.9 |
巴丹吉林沙漠 | 內(nèi)蒙古阿拉善高原西部 | 1300~1800 | 44.3 |
騰格里沙漠 | 內(nèi)蒙古阿拉善高原東南部 | 1400~1600 | 42.7 |
烏蘭布和沙漠 | 內(nèi)蒙古阿拉善高原東北部，黃河河套平原西南部 | 1000 | 9.9 |
庫布齊沙漠 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原北部，黃河河套平原西南部 | 1000~1200 | 12.1 |
毛烏素沙地 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原中南部和陜西北部 | 1300~1600 | 32.1 |
渾善達(dá)克（小騰格里）沙地 | 內(nèi)蒙古高原東部的錫林郭勒盟南部和昭烏達(dá)盟西北部 | 1200 | 21.4 |
科爾沁沙地 | 東北平原西部的西遼河下游 | 100~300 | 42.3 |
呼倫貝爾沙地 | 內(nèi)蒙古東北部的呼倫貝爾高平原 | 600 | 7.2 |
2.3.3）與沙相比，塵粒子有極低的沉降速度，能在空氣中長久維持懸浮狀態(tài)，并可停留于任何所處的表面。在干燥條件下，含塵量（以質(zhì)量計(jì)）9%以上的土壤會(huì)變成至少中等粉末狀，含塵量大于14%以上的土壤可能完全灰塵狀。除南極外，世界陸地面積的40%為干旱地區(qū)，而另有40%是屬于季節(jié)性干燥地區(qū)，因此，一年中大部分時(shí)間，世界陸地表面的大部分地區(qū)，預(yù)期會(huì)出現(xiàn)塵。
甚至在有大雨的區(qū)域，如果那里的保護(hù)覆被被破壞，塵也會(huì)產(chǎn)生。許多潮濕地區(qū)有很好的排水，以致大部分無保護(hù)的土壤在大雨后非常短的時(shí)間內(nèi)會(huì)變成塵。
2.3.4）圖4描述了在中等強(qiáng)度內(nèi)陸風(fēng)地區(qū)，風(fēng)的出現(xiàn)情況。圖5描述了我國西北地區(qū)起沙風(fēng)（風(fēng)速≥5m/s）的出現(xiàn)次數(shù)與風(fēng)速頻率的關(guān)系。
圖4 在中等強(qiáng)度風(fēng)的內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)的出現(xiàn)情況
圖5 起沙風(fēng)的出現(xiàn)次數(shù)與風(fēng)速頻率的關(guān)系
??? 注：本圖為新疆塔克拉瑪干地區(qū)起沙風(fēng)與風(fēng)速的關(guān)系。
2.3.5）圖6描述了不同大小粒子的沉降速度。從該圖可估計(jì)沉降時(shí)間，對(duì)小粒子應(yīng)考慮熱變化和其他氣流對(duì)沉降時(shí)間的影響。
圖6 靜態(tài)空氣中粒子的沉降速度
??? 注：曲線為溫度0℃，大氣壓力為101.3kPa時(shí)，濃度為1g/cm3的粒子的情況。
3、百葉箱和封閉場中的沙塵
3.1）沙塵特征
3.1.1）塵的特征
在百葉箱和封閉場所，可發(fā)現(xiàn)各種物質(zhì)的塵，如石英、水泥、粉狀物、有機(jī)纖維等。
3.1.2）顆粒大小的分布
顆粒大小的分布，按是否戶外、裝卸車輛或百葉箱場所來考慮而有顯著的差異。由于掩護(hù)物的過濾作用，在百葉箱和封閉場所中的最大粒子尺寸，要比無氣候防護(hù)場所的小些。在百葉箱和封閉場所中最大粒子尺寸約為100μm。
3.1.3）塵的沉積密度
在不同地區(qū)沙塵沉積密度的典型值見表6。沙塵沉積量值是從戶外大氣流入測(cè)量器中沙塵的樣品，不可拿它們來考慮封閉場所中的局部塵，例如，在礦山、水泥廠、鋸木廠和類似場所中，在那里沉積的發(fā)生遍及整個(gè)生產(chǎn)過程。
表6 典型的沙塵沉降密度
地區(qū) | 沙塵沉積量 mg/m2*h |
鄉(xiāng)村和郊區(qū) | 0.4~15 |
城市 | 15~40 |
工業(yè)區(qū) | 40~80 |
3.2）影響沙塵環(huán)境的因素
3.2.1）地區(qū)和場所
3.2.1.1）在百葉箱或封閉場所中，沙塵產(chǎn)生的影響與戶外場所，例如在沙漠地區(qū)出現(xiàn)的塵暴，塵土路上行駛車輛周圍的局部環(huán)境等，有顯著的差異。
3.2.1.2）在百葉箱和封閉場所出現(xiàn)的沙塵，是由多種來源引起的，沙塵可能是石英、消冰鹽、肥料等，它們可通過通風(fēng)孔或損壞的窗戶侵入這樣的場所。
3.2.1.3）塵也可能是天然的小纖維或人造材料組成的，例如，從起居室或辦公室日常使用的衣服或地毯產(chǎn)生的。
3.2.1.4）其他的塵緣（例如種子）會(huì)在倉庫里或面粉作坊里出現(xiàn)。
3.2.1.5）物質(zhì)顆粒大小的分布，隨不同類型的塵而異。唯一共同點(diǎn)是，它們具有的最大粒子尺寸是近似一致的。
3.2.2）塵的影響
在百葉箱或封閉場所，也有微小的空氣運(yùn)動(dòng)，識(shí)別這種氣流作用的依據(jù)是：
a）沉積：產(chǎn)品上沙塵的沉積，可能由四種不同的機(jī)理引起：
??? 1）在停滯空氣中的沉積；
??? 2）在被保護(hù)表面上的沉積；
??? 3）靜電力的吸引；
??? 4）用狹孔通道捕集，例如在有強(qiáng)迫空氣循環(huán)的過濾器中。
空氣運(yùn)動(dòng)有延緩或阻礙沙塵沉積的傾向。
b）侵入：沙塵侵入產(chǎn)品內(nèi)的過程可能是這樣發(fā)生的：
??? 1）由強(qiáng)迫空氣循環(huán)帶入內(nèi)部；
??? 2）由空氣的熱運(yùn)動(dòng)帶入內(nèi)部；
??? 3）由空氣的熱膨脹和凝縮或大氣壓力的變化，進(jìn)入內(nèi)部。