天津市道路施工抑尘技术分析与建议

摘要：根据天津市道路施工抑尘情况以及目前常用的抑尘措施的分析结果，本文尝试着以生物废弃物农用秸秆为原料制备出环保型抑尘剂，在模拟风蚀雨淋的情况下，其风蚀率为2.3%，雨淋损失率为3.1%，抑尘效果接近于市场购买的抑尘效果较好的化学抑尘剂A，但是环保型抑尘剂没有化学成分复杂、难以降解等弊端，具有环境友好性。此项研究不仅提高了生物废弃物利用率，而且有利于为后续天津市探索环保的道路施工抑尘方式提供思路。1概况介绍1.1天津市空气质量情况介绍2021年天津市PM2.5降幅约为20%，PM2.5年均浓度39µg/m3，超过年均国家标准值0.11倍，PM10浓度同比上升。天津市在空气质量改善方面取得了长足进步，但是《2021年生态环境状况公报》中数据显示：京津冀及周边地区以PM2.5和PM10为首要污染物的超标天数分别占总超标天数的38.9%和19.3%，占比仍较大。1.2天津市道路施工情况介绍根据2021年《天津年鉴》数据可知，2020年，天津高速公路建设工程10项，完成乡村公路提升改造工程533公里，改造提升普通公路停车区和高速公路服务区10处，完成农村公路安全防护工程101公里。全市在建地铁累计里程228公里。其中，中心城区同步开工建设7条地铁线路，共计153公里。道路施工会产生大量扬尘，尤其是在城市内部，由于施工的不封闭性以及施工属性所限，扬尘会严重影响人们的正常工作生活。综合天津市空气质量以及道路施工需求情况来看，在加强京津冀及周边地区大气污染综合治理的过程中，探索环保有效的抑尘方式是非常有必要的。2抑尘措施分析本研究通过对天津市道路施工现场进行调研，了解到目前常用的防尘治理措施主要有洒水湿法抑尘、防尘网抑尘和化学抑尘剂抑尘三种。2.1洒水湿法抑尘洒水抑尘是当前城市道路施工过程中常用的方法，其原理是水通过喷嘴喷散在大气中，与空气中扬尘进行接触、碰撞、结合，使扬尘在空气中形成较大的扬尘颗粒。由于受到较大的自身重力，扬尘颗粒能够及时与大气分离，沉降到地面，从而达到降低空气中扬尘浓度的效果。洒水湿法抑尘虽然有快速便捷的优点，但也存在一些不利影响，首先洒水抑尘需要使用大量的水资源，对于一些缺水城市来说是不经济的；其次，夏季气温较高，水分蒸发得快，洒水抑尘维持效果的周期比较短，还容易造成施工场地泥泞等现象；最后冬季气温较低，水很容易结冰，存在安全隐患。2.2防尘网抑尘防尘网是一种常用的物理防尘方法。防尘网经常应用于较为广阔道路施工的裸露地表，防尘网主要成分是玻璃纤维增强塑料网、柔性纤维网和拉伸塑料网等，风在经过防尘网后，受到防尘网阻碍作用，由于其动能的减少，极大地降低风对地面的剪应力和吹蚀作用，从而达到抑尘目的。作为替代洒水抑尘的方法，防尘网也有它的缺点，防尘网因编织孔径所限只能掩盖大颗粒物，对小颗粒物抑尘效果差，防尘网的苫盖和固定需要耗用大量人力和时间，固定不牢时在大风天气容易被吹跑，失去抑尘作用，而且防尘网老化碎解被带入土壤，短期内难以降解，给土壤造成污染，破坏生态环境。2.3抑尘剂抑尘化学抑尘剂是一种新型抑尘技术，是由新型多功能高分子聚合物组成，通过物理或化学作用，把细小扬尘颗粒润湿、凝并、聚结、黏结成大颗粒物从而快速沉降下来，以达到控制扬尘、改善大气环境质量的目的。抑尘剂固尘时间可达到3个月以上，且能较好地适应风雨等恶劣天气，使用便捷。现有的化学抑尘剂主要有湿润型、黏接型、凝聚型、复合型抑尘剂。2.3.1湿润型化学抑尘剂湿润型化学抑尘剂是通过提高对扬尘的润湿能力而达到抑尘目的，使用湿润剂后，抑尘剂将继续从空气中吸收水分，提高了尘埃的水分含量，灰尘会因水的蒸发被抑制而达到抑尘目的。湿润型化学抑尘剂普遍应用在煤炭行业等扬尘密度较高的生产、转运以及存储的作业场所。但是每种表面活性剂的功能比较单一，导致湿润型抑尘剂适用性较差，且黏结效果不理想。2.3.2黏结型化学抑尘剂黏结型抑尘剂和粉尘接触后，主要通过黏结、结壳、聚合等作用使扬尘形成更大的扬尘颗粒物，从而抑制扬尘进入大气中。一般分为油类有机抑尘剂和盐类无机抑尘剂。其中油类有机抑尘剂是对原油、沥青、树脂等原料进行乳化得到乳状液，乳状液再通过物理和化学吸附与扬尘颗粒黏结，从而达到抑尘的目的。而盐类无机抑尘剂是以黏土、卤化物、粉煤灰等为原料，喷洒后可在物料表面形成具有一定强度的固化层，防止颗粒物分散，达到抑尘目的。2.3.3凝聚型化学抑尘剂凝聚型抑尘剂具有良好的吸湿性和透水性，喷洒后能够形成液膜，较好地附着在颗粒物表面。当大气中的扬尘颗粒被吸附后，能够形成较大的胶体状絮凝物，且具有一定的黏度和良好的韧性，通过聚合、沉淀作用，使微小的粉尘颗粒物固化下来，从而抑制扬尘散入大气中。2.3.4复合型化学抑尘剂复合型化学抑尘剂是将两种或者两种以上抑尘剂进行复合制备，综合了黏结、凝聚、湿润等功能，从而具有了更为显著的抑尘效果。复合型化学抑尘剂抑尘效果较好，应用范围较为广泛，能够适应复杂多变和恶劣的环境，具有较好的经济和环境效益，但局限于复合时的相关技术机理不太成熟，研发技术难度较大。2.3.5生态型环保抑尘剂随着“蓝天保卫战”的提出，传统化学抑尘剂也逐渐向环保型抑尘剂发展。环保型抑尘剂不仅抑尘效果好，抑尘时间久，而且产品成本低，不会产生二次污染。有人曾研究以盐地碱蓬籽饼为核心原料，通过一些辅助剂复配出一种环保型抑尘剂，抑尘效果较好，还有以农业废弃物秸秆为原料制成环保型抑尘剂，对其降雨、风蚀效果进行研究，结果表明其能有效捕集和粘黏扬尘颗粒物。

表1各种抑尘剂指标比较3环保型抑尘剂的研究与技术建议中国是农业大国，但是农用秸秆一般是用来制作牲畜饲料或者还田，部分地区存在就地焚烧的情况，价值利用率低，并且在《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中明确指出要加强农村农作物秸秆综合利用，加快推进秸秆高值化利用的科学研究，因此将秸秆作为原料用到环保型抑尘剂的制备过程中不仅能够解决秸秆利用难题，更能为大气扬尘防治做出一定的贡献。3.1环保型抑尘剂的制备3.1.1实验材料和方法实验原料：4～5cm的粉碎秸秆、黏结剂、表面活性剂、保水剂等。实验设备：恒温水浴磁力搅拌器、风吹雨淋试验箱、pH计、直尺等。测试土样：3mm筛下的路基土，地面直径20cm，高5cm的土堆。实验方法：将秸秆破碎后，辅以黏结剂、表面活性剂、保水剂等原料制备环保型抑尘剂，通过正交实验，同时进行环保型抑尘剂的性能测试，最终确定环保抑尘剂的最优配方。抑尘剂对比样品：市场上购买抑尘效果较好的A牌化学抑尘剂。3.1.2性能测试方法抗风性能测试：将实验样品放置于风吹雨淋实验箱中，调整自然条件风速13m/s的情况下，风蚀性a=（风吹前样品质量−风吹后样品质量）/风吹前样品质量×100%，a值越大说明抑尘效果越差。抗雨淋性能测试：抑尘剂按2L/m2

的喷洒量喷洒在样品上，待完全固化后放置于风蚀雨淋试验箱内，用水喷淋以模拟雨水在样品上的作用，每隔30s收集冲刷下来的样品。将其烘干后称量质量，其中喷淋时间180s，喷淋水的强度Q=180L/h。雨淋损失率b=（雨淋前的样品质量−雨淋后的样品质量）/雨淋前的样品质量×100%，b值越大，抗雨淋性能越差。3.2结果分析及技术建议将环保型抑尘剂与化学抑尘剂A进行对比测试，感官上，环保型抑尘剂呈墨绿色，有秸秆的青草味道，而化学抑尘剂A则有明显的化学刺鼻味道。从性能测试方面来看，虽然环保型抑尘剂抗风性能和抗雨淋性能稍差于化学抑尘剂A，但抑尘效果非常接近，足够满足