2017年我国工业建筑竣工面积超过5亿平方米,相比于2007年增长约51%。制造业规模日益增大的同时,工业建筑中由生产引发的高污染问题导致我国职业病发病率常年居高不下。固体颗粒是工业生产中常见的污染物类型,现有通风技术仍不可避免的存在污染物逃逸现象,作业人员长期暴露在颗粒污染环境中,将对人体健康产生巨大危害。本课题采用理论、数值及实验相结合的方法,对工业建筑中不同粒径颗粒的迁移及人体暴露特性展开研究,以期为更加准确的评价颗粒污染物,提出有效的环境控制方法及个体防护措施,提供理论基础和依据。工业生产中的许多工艺过程将产生初始温度高于周围环境温度的高温颗粒物,由于与气流之间复杂的耦合作用关系,导致其具有不同于常温颗粒物的迁移分布特性。研究首先从高温单颗粒在气流场中的动力学特性出发,采用数值模拟方法,基于动网格技术建立了单颗粒传热动态计算模型,通过计算颗粒表面微元的压差阻力和粘性阻力,对颗粒运动过程中所受的空气阻力进行精确计算,获得了高温和常温单颗粒上升和下落过程中空气阻力的动态变化规律,证明了较之常温颗粒物,高温单颗粒在下落过程中具有较大的空气阻力和较小的下落速度,上升过程中具有较小的空气阻力和较缓慢的速度衰减,揭示了高温单颗粒在流场中具有较长的运动时间。基于高温上升单颗粒在气流场中的动力学特性分析,针对焊接过程中热气流作用下的高温颗粒群,建立了瞬时散发的高温热气流微团耦合传热计算模型,通过实验获得气流场分布变化规律后,采用数值模拟方法研究了不同粒径高温颗粒群的迁移规律及动态分布特性。研究证明了热气流作用下的高温颗粒群在环境中的运动时间更长,扩散程度更强烈,粒径1-30μm的高温颗粒群在运动过程中均表现出一定程度与气流脱离的现象。依据不同初始温度和粒径颗粒群迁移规律,提出了三种动态分布模式,阐明了不同粒径高温颗粒群动态分布特性。研究明确了颗粒自身物性参数对气固两相污染物研究的重要性,表明了控制气流并不一定能够控制污染物。基于高温自由下落单颗粒在气流场中的动力学特性分析,针对高温物料转运倾倒过程产生的高温自由下落颗粒群,首先采用高速成像系统定性分析了其与常温自由下落颗粒群迁移规律差异。此后,引入下落高度、出料口直径和颗粒群初始温度三个影响因素,量化了单因素作用下自由下落颗粒群PM10颗粒的逃逸尘化率和反弹尘化率,并获得了二者对高温和常温颗粒群总尘化贡献率差异。研究发现了常温颗粒群PM10颗粒迁移主要受碰撞阶段反弹尘化作用影响,而高温颗粒群则为下落阶段逃逸尘化作用占主导。基于各影响因素与PM10颗粒尘化率的多因素分析,建立了逃逸尘化区PM10颗粒预测方程。上述高温颗粒污染源特性的研究明确了其产生的高温颗粒群在室内环境的迁移规律,但实际由于诸多原因无法100%控制污染源,逃逸的颗粒可能直接被人体吸入,也可能与环境气流混合后再被人体吸入。为了更准确的评价固体颗粒对人体健康的危害,也应对颗粒从环境到人体呼吸道的输运过程进行分析。研究采用VOAG单分散颗粒群发生装置,得出了人体对不同粒径颗粒的面部黏膜沉积暴露量和下呼吸道吸入暴露量,并分析了其间的量化关系。建立了真实人体面部-呼吸道-肺部的三维体外测量几何模型,搭建了颗粒群人体面部和呼吸道暴露测量实验平台。采用荧光颗粒转移测试技术,针对0.6μm,1μm,2μm,3μm和5μm颗粒群,量化了静置/吸气状态下不同粒径颗粒群的人体面部黏膜区域沉积暴露质量。并通过测量7级以下支气管吸入暴露质量,得到了不同颗粒粒径的面部黏膜沉积暴露和下呼吸道吸入暴露定量化差异。同时,基于下呼吸道吸入暴露量化分析,明确了呼吸区不同粒径颗粒群的下呼吸道吸入暴露百分比。研究发现了下呼吸道暴露质量显著大于面部黏膜沉积暴露质量的颗粒粒径为0.6μm,1μm和2μm,且呼吸区2μm颗粒群下呼吸道吸入暴露百分比最大,为34%以上,下呼吸道吸入暴露量为面部沉积暴露量的5.7倍;3μm,5μm受吸气气流影响较小,其中3μm颗粒群下呼吸道暴露质量略大于面部黏膜沉积暴露质量,而5μm仅有5%的颗粒能够形成下呼吸道暴露,短时间内易在面部黏膜形成较大的质量累积,面部沉积暴露量为下呼吸道吸入暴露量的1.8倍,且嘴部黏膜暴露风险极大。上述研究结论为今后不同粒径颗粒群对人体的危害程度评价提供了依据。