天津市道路施工抑塵技術分析與建議

摘要：根據(jù)天津市道路施工抑塵情況以及目前常用的抑塵措施的分析結果，本文嘗試著以生物廢棄物農(nóng)用秸稈為原料制備出環(huán)保型抑塵劑，在模擬風蝕雨淋的情況下，其風蝕率為2.3%，雨淋損失率為3.1%，抑塵效果接近于市場購買的抑塵效果較好的化學抑塵劑A，但是環(huán)保型抑塵劑沒有化學成分復雜、難以降解等弊端，具有環(huán)境友好性。此項研究不僅提高了生物廢棄物利用率，而且有利于為后續(xù)天津市探索環(huán)保的道路施工抑塵方式提供思路。1概況介紹1.1天津市空氣質(zhì)量情況介紹2021年天津市PM2.5降幅約為20%，PM2.5年均濃度39μg/m3，超過年均國家標準值0.11倍，PM10濃度同比上升。天津市在空氣質(zhì)量改善方面取得了長足進步，但是《2021年生態(tài)環(huán)境狀況公報》中數(shù)據(jù)顯示：京津冀及周邊地區(qū)以PM2.5和PM10為首要污染物的超標天數(shù)分別占總超標天數(shù)的38.9%和19.3%，占比仍較大。1.2天津市道路施工情況介紹根據(jù)2021年《天津年鑒》數(shù)據(jù)可知，2020年，天津高速公路建設工程10項，完成鄉(xiāng)村公路提升改造工程533公里，改造提升普通公路停車區(qū)和高速公路服務區(qū)10處，完成農(nóng)村公路安全防護工程101公里。全市在建地鐵累計里程228公里。其中，中心城區(qū)同步開工建設7條地鐵線路，共計153公里。道路施工會產(chǎn)生大量揚塵，尤其是在城市內(nèi)部，由于施工的不封閉性以及施工屬性所限，揚塵會嚴重影響人們的正常工作生活。綜合天津市空氣質(zhì)量以及道路施工需求情況來看，在加強京津冀及周邊地區(qū)大氣污染綜合治理的過程中，探索環(huán)保有效的抑塵方式是非常有必要的。2抑塵措施分析本研究通過對天津市道路施工現(xiàn)場進行調(diào)研，了解到目前常用的防塵治理措施主要有灑水濕法抑塵、防塵網(wǎng)抑塵和化學抑塵劑抑塵三種。2.1灑水濕法抑塵灑水抑塵是當前城市道路施工過程中常用的方法，其原理是水通過噴嘴噴散在大氣中，與空氣中揚塵進行接觸、碰撞、結合，使揚塵在空氣中形成較大的揚塵顆粒。由于受到較大的自身重力，揚塵顆粒能夠及時與大氣分離，沉降到地面，從而達到降低空氣中揚塵濃度的效果。灑水濕法抑塵雖然有快速便捷的優(yōu)點，但也存在一些不利影響，首先灑水抑塵需要使用大量的水資源，對于一些缺水城市來說是不經(jīng)濟的；其次，夏季氣溫較高，水分蒸發(fā)得快，灑水抑塵維持效果的周期比較短，還容易造成施工場地泥濘等現(xiàn)象；最后冬季氣溫較低，水很容易結冰，存在安全隱患。2.2防塵網(wǎng)抑塵防塵網(wǎng)是一種常用的物理防塵方法。防塵網(wǎng)經(jīng)常應用于較為廣闊道路施工的裸露地表，防塵網(wǎng)主要成分是玻璃纖維增強塑料網(wǎng)、柔性纖維網(wǎng)和拉伸塑料網(wǎng)等，風在經(jīng)過防塵網(wǎng)后，受到防塵網(wǎng)阻礙作用，由于其動能的減少，極大地降低風對地面的剪應力和吹蝕作用，從而達到抑塵目的。作為替代灑水抑塵的方法，防塵網(wǎng)也有它的缺點，防塵網(wǎng)因編織孔徑所限只能掩蓋大顆粒物，對小顆粒物抑塵效果差，防塵網(wǎng)的苫蓋和固定需要耗用大量人力和時間，固定不牢時在大風天氣容易被吹跑，失去抑塵作用，而且防塵網(wǎng)老化碎解被帶入土壤，短期內(nèi)難以降解，給土壤造成污染，破壞生態(tài)環(huán)境。2.3抑塵劑抑塵化學抑塵劑是一種新型抑塵技術，是由新型多功能高分子聚合物組成，通過物理或化學作用，把細小揚塵顆粒潤濕、凝并、聚結、黏結成大顆粒物從而快速沉降下來，以達到控制揚塵、改善大氣環(huán)境質(zhì)量的目的。抑塵劑固塵時間可達到3個月以上，且能較好地適應風雨等惡劣天氣，使用便捷?，F(xiàn)有的化學抑塵劑主要有濕潤型、黏接型、凝聚型、復合型抑塵劑。2.3.1濕潤型化學抑塵劑濕潤型化學抑塵劑是通過提高對揚塵的潤濕能力而達到抑塵目的，使用濕潤劑后，抑塵劑將繼續(xù)從空氣中吸收水分，提高了塵埃的水分含量，灰塵會因水的蒸發(fā)被抑制而達到抑塵目的。濕潤型化學抑塵劑普遍應用在煤炭行業(yè)等揚塵密度較高的生產(chǎn)、轉運以及存儲的作業(yè)場所。但是每種表面活性劑的功能比較單一，導致濕潤型抑塵劑適用性較差，且黏結效果不理想。2.3.2黏結型化學抑塵劑黏結型抑塵劑和粉塵接觸后，主要通過黏結、結殼、聚合等作用使揚塵形成更大的揚塵顆粒物，從而抑制揚塵進入大氣中。一般分為油類有機抑塵劑和鹽類無機抑塵劑。其中油類有機抑塵劑是對原油、瀝青、樹脂等原料進行乳化得到乳狀液，乳狀液再通過物理和化學吸附與揚塵顆粒黏結，從而達到抑塵的目的。而鹽類無機抑塵劑是以黏土、鹵化物、粉煤灰等為原料，噴灑后可在物料表面形成具有一定強度的固化層，防止顆粒物分散，達到抑塵目的。2.3.3凝聚型化學抑塵劑凝聚型抑塵劑具有良好的吸濕性和透水性，噴灑后能夠形成液膜，較好地附著在顆粒物表面。當大氣中的揚塵顆粒被吸附后，能夠形成較大的膠體狀絮凝物，且具有一定的黏度和良好的韌性，通過聚合、沉淀作用，使微小的粉塵顆粒物固化下來，從而抑制揚塵散入大氣中。2.3.4復合型化學抑塵劑復合型化學抑塵劑是將兩種或者兩種以上抑塵劑進行復合制備，綜合了黏結、凝聚、濕潤等功能，從而具有了更為顯著的抑塵效果。復合型化學抑塵劑抑塵效果較好，應用范圍較為廣泛，能夠適應復雜多變和惡劣的環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益，但局限于復合時的相關技術機理不太成熟，研發(fā)技術難度較大。2.3.5生態(tài)型環(huán)保抑塵劑隨著“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的提出，傳統(tǒng)化學抑塵劑也逐漸向環(huán)保型抑塵劑發(fā)展。環(huán)保型抑塵劑不僅抑塵效果好，抑塵時間久，而且產(chǎn)品成本低，不會產(chǎn)生二次污染。有人曾研究以鹽地堿蓬籽餅為核心原料，通過一些輔助劑復配出一種環(huán)保型抑塵劑，抑塵效果較好，還有以農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈為原料制成環(huán)保型抑塵劑，對其降雨、風蝕效果進行研究，結果表明其能有效捕集和粘黏揚塵顆粒物。

表1各種抑塵劑指標比較3環(huán)保型抑塵劑的研究與技術建議中國是農(nóng)業(yè)大國，但是農(nóng)用秸稈一般是用來制作牲畜飼料或者還田，部分地區(qū)存在就地焚燒的情況，價值利用率低，并且在《關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》中明確指出要加強農(nóng)村農(nóng)作物秸稈綜合利用，加快推進秸稈高值化利用的科學研究，因此將秸稈作為原料用到環(huán)保型抑塵劑的制備過程中不僅能夠解決秸稈利用難題，更能為大氣揚塵防治做出一定的貢獻。3.1環(huán)保型抑塵劑的制備3.1.1實驗材料和方法實驗原料：4～5cm的粉碎秸稈、黏結劑、表面活性劑、保水劑等。實驗設備：恒溫水浴磁力攪拌器、風吹雨淋試驗箱、pH計、直尺等。測試土樣：3mm篩下的路基土，地面直徑20cm，高5cm的土堆。實驗方法：將秸稈破碎后，輔以黏結劑、表面活性劑、保水劑等原料制備環(huán)保型抑塵劑，通過正交實驗，同時進行環(huán)保型抑塵劑的性能測試，最終確定環(huán)保抑塵劑的最優(yōu)配方。抑塵劑對比樣品：市場上購買抑塵效果較好的A牌化學抑塵劑。3.1.2性能測試方法抗風性能測試：將實驗樣品放置于風吹雨淋實驗箱中，調(diào)整自然條件風速13m/s的情況下，風蝕性a=（風吹前樣品質(zhì)量?風吹后樣品質(zhì)量）/風吹前樣品質(zhì)量×100%，a值越大說明抑塵效果越差?？褂炅苄阅軠y試：抑塵劑按2L/m2

的噴灑量噴灑在樣品上，待完全固化后放置于風蝕雨淋試驗箱內(nèi)，用水噴淋以模擬雨水在樣品上的作用，每隔30s收集沖刷下來的樣品。將其烘干后稱量質(zhì)量，其中噴淋時間180s，噴淋水的強度Q=180L/h。雨淋損失率b=（雨淋前的樣品質(zhì)量?雨淋后的樣品質(zhì)量）/雨淋前的樣品質(zhì)量×100%，b值越大，抗雨淋性能越差。3.2結果分析及技術建議將環(huán)保型抑塵劑與化學抑塵劑A進行對比測試，感官上，環(huán)保型抑塵劑呈墨綠色，有秸稈的青草味道，而化學抑塵劑A則有明顯的化學刺鼻味道。從性能測試方面來看，雖然環(huán)保型抑塵劑抗風性能和抗雨淋性能稍差于化學抑塵劑A，但抑塵效果非常接近，足夠滿足