李永強 周亞萍 楊曉娟 安勇鵬 董 筱

（蘭州天際環(huán)境保護有限公司 甘肅省交通儲運揚塵治理工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州730070）

隨著國家經(jīng)濟體制改革的不斷深入，城市發(fā)展愈發(fā)迅速。降低大氣中顆粒物的濃度，重新讓人們獲取到干凈清潔的空氣一直是社會發(fā)展的首要任務(wù)。在以往粉塵治理中，灑水降塵的方式最為常見，但是由于北方區(qū)域常年干旱，每到夏季天氣氣溫很高，所噴灑的水資源會以肉眼可見的速度蒸發(fā)，每次噴灑大約只可以保持在19 分鐘左右。在冬季，溫度會異常的低，噴灑的水都會凝結(jié)為冰，所以該方式在實際應用中會受到多方面的因素限制，影響最終的除塵效果。發(fā)展到二十一世紀，科研人員獲得了顯著的進展，將復合型道路抑塵劑應用到除塵工作中國，起到了非常良好效果作用，并且該方式的應用范圍也在得到進一步擴大。

1 復合型抑塵劑的概念及內(nèi)容

根據(jù)抑塵的機理差異，抑塵劑可以劃分為三個類型：凝聚型、潤濕型和粘結(jié)型。由于不同的抑塵劑有著不同的應用對象，經(jīng)過發(fā)展，抑塵劑逐漸朝著復合型的方向發(fā)展。本文所研究的復合型抑塵劑屬于一種化學試劑，是兩種或者多種抑塵劑通過一定的條件復合而成，將三種類型的抑塵劑的功能優(yōu)勢融合在一起，形成全新的、具有高效率的道路抑塵劑。我國的科研人員鄭向軍等人通過自主研發(fā)的方式，將鈣鎂絡(luò)合物作為主要的組成物質(zhì)，結(jié)合一定量的添加劑從而調(diào)配成一種新型環(huán)保抑塵劑，對于降低空氣中的可吸入顆粒物的濃度有著強而有力的作用。以某個城市道路揚塵作為研究對象，通過使用該新型抑塵劑，可以發(fā)現(xiàn)對于可吸入顆粒物的降塵效果可以達到25%，并且對于細顆粒物也有著一定的降塵效果，還可以將大氣中懸浮的氮氧化物進行吸附，起到凈化空氣的作用。杜翠鳳等人通過單體試驗的方式挑選表面活性劑、吸濕劑等各個單體的濃度和材料范圍，再結(jié)合正交實驗來得出最佳抑塵劑配方。經(jīng)過實踐證明，這種復合型抑塵劑具備非常高效的粘結(jié)性、吸濕性，可以抵擋30m/s 強風的侵蝕，即使在零下34 攝氏度以下的環(huán)境也不會凝結(jié)成冰，另外這個抑塵劑的造價成本較低，具有良好的經(jīng)濟性和實用性。

2 城市揚塵的危害

通過對揚塵的化學成本進行分析，能夠發(fā)現(xiàn)揚塵主要是由地殼中的鈣、鋁等化學元素組成。站在醫(yī)學的角度分析，人們長期吸取濃度較高的SiO2粉塵顆粒，很容易引發(fā)硅肺病，對人體健康造成較大傷害。空氣中懸浮的PM2.5和PM10顆粒較小，比表面積大，當受到外界污染時，更容易在其表面堆積大量的有害元素，這些粉塵會長時間的漂浮在大氣中，不斷影響到空氣質(zhì)量，還對人體健康造成巨大影響。顆粒直徑較大會在吸取過程中被阻攔在上呼吸道，而直徑較小顆粒會直接進入到下呼吸道，如果顆粒物直徑小于2.5um，那么很容易沉積在肺泡中。人們要是長期生存在一定濃度的As、Hg 以及其他游離態(tài)硅灰的大氣中，會引起慢性中毒，甚至出現(xiàn)惡性腫瘤。另外，空氣還會存在有機化合物，占空氣總量的5%，該化學成分會帶有致癌作用。城市化進程的加快，使得大氣的粉塵含量不斷增多，不僅對影響到城市大氣的能見度，還會形成光化學煙霧以及氣候變暖等環(huán)境問題?，F(xiàn)階段，PM2.5就是降低城市能見度的主要原因，而且城市交通發(fā)展迅速，汽車數(shù)量明顯增多，這樣也會大大增加交通事故的發(fā)生幾率。

3 試驗部分

為有效控制揚塵，降低大氣污染程度，改善空氣質(zhì)量，本次試驗以某市的道路揚塵作為研究對象，在對其噴灑復合型抑塵劑之后，記錄并分析道路揚塵中NOX、PM2.5和PM10的濃度變化情況，并對應用抑塵劑后產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行分析。

3.1 材料和設(shè)備

本文選取的抑塵劑是由蘭州天際環(huán)境保護有限公司所研發(fā)的新型復合型道路抑塵劑，是由多種可降解高分子材料組成，具有吸濕保水、凝并和粘結(jié)的功能作用，可以提高路面的吸濕、抗蒸發(fā)能力，進而實現(xiàn)抑塵的目的。本文所采用的儀器設(shè)備有：計數(shù)器、空氣質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)、抑塵劑噴灑車以及大氣采樣器等。

3.2 車流量和地點狀況

在噴灑道路上選擇合適位置設(shè)置兩個環(huán)境監(jiān)測點，將大氣采樣器安置在道路兩側(cè)，還要保障兩個大氣采樣器的間隔距離要超過200 米。該裝置的采樣高度為1.2 米，而環(huán)境監(jiān)測車的采樣高度能夠達到2.5 米[1]。整個需要噴灑的道路長度為7 千米，總體噴灑面積約為23 萬平方米，采樣時間在2019 年9 月6 號到8 號。在2019 年9 月6 號開始抑塵劑噴灑工作，借助環(huán)衛(wèi)灑水車來噴灑新型復合型道路抑塵劑，該試劑濃度為1%，灑水車的噴灑量為每平方米2 到3 升，工作時間大致為20 分鐘，其中抑塵劑的溶解循環(huán)時間只有5 分鐘?？梢詰脼V膜稱重法來提取12 個小時內(nèi)的大氣樣品，對空氣中PM2.5和PM10的平均濃度進行計算，之后利用環(huán)境監(jiān)測車來對NOx 的濃度進行檢測，并記錄當天的天氣情況。

車輛所怕排出的尾氣是影響大氣環(huán)境的主要因素，并且會對人體健康造成一定的損害，另外車速和車流量的擾會加深道路揚塵以及二次揚塵的程度。本次試驗利用計數(shù)器來對高峰時期的日平均車流量進行統(tǒng)計，并將數(shù)據(jù)繪制成表格。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在上午8 點到9 點和下午19 點到820 區(qū)間的車流量差距不大，但是在11 點到12 點和14 點到15 點區(qū)間有著明顯的差異。所以，可以得出結(jié)論，車流量對于大氣中污染物的含量有著一定的影響作用。

4 結(jié)果和討論

4.1 測試條件的選擇

選擇某市道路作為抑塵劑噴灑試驗道路，選擇該市主要的十字路口作為大氣采樣點，點1 位于車輛駛?cè)胧袇^(qū)的主干道，點2位于連接新老城區(qū)的樞紐道路。這兩個點位都在十字路口區(qū)域，可以對大氣質(zhì)量進行科學測量，從而判斷出該抑塵劑的應用效果。結(jié)合該市的氣象信息得出未來三天的天氣情況，風速不大并且較為穩(wěn)定，所以可以忽視氣候?qū)τ谠囼灲Y(jié)果的影響。根據(jù)最新的空氣污染指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)8 號的污染程度要略大于6 號和7 號，所以，對比這三天的試驗數(shù)據(jù)可以表明抑塵劑效果顯著并且具有持續(xù)性。

4.2 PM10 濃度

如圖1 所示，為監(jiān)測點和對照點可吸入顆粒物的濃度變化對比[2]。從圖中可以發(fā)現(xiàn)噴灑復合型抑塵劑后對于PM10起到了比較明顯的控制作用，在噴灑后三個小時內(nèi)平均濃度降低了20%，該抑塵劑和上文提及的鄭向軍等人研制的抑塵劑控制效果存在一些差異，造成這種現(xiàn)象的原因可能是該市的PM10濃度較高或者濕度較低，因此在研究抑塵劑時也要考慮地理因素。

圖1 噴灑抑塵劑后PM10 濃度

4.3 PM2.5 濃度

由于，PM2.5顆粒直徑較小，不容易發(fā)生凝滯。所以復合型抑塵劑對于PM2.5也有著一定的制約效果。另外，大氣中PM2.5有近40%來源于原始排放，還有25%來源于光化學轉(zhuǎn)化[3]。因此，汽車排放只是PM2.5來源的一部分，但是通過光化學反應產(chǎn)生的二次氣溶膠才是PM2.5的來源，所以，復合型抑塵劑對于PM2.5的抑制效果略差一些，沒有PM10控制效果明顯。通過對比分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點1 在高峰期對于PM2.5抑制作用不太明顯，有些時候還會高于對照點的濃度，該點位的PM2.5平均控制效果為10%。處于高峰期，點2 和點1 平均去除率大體相同。在車流量不高的時期，點1和PM2.5去除率要比點2 低于8%左右，綜合考慮下，可以得出結(jié)論，車流量對于PM2.5的擾動性有著非常大的影響[4]。

4.4 NOx 濃度

空氣中的NOx 主要來源于人為源排放和自然源排放。其中，人為源包括機動車尾氣排放和化石燃料燃燒等，而自然源包括閃電、微生物排放等。到目前為止，自然源排放遠遠低于人為源排放，所以NOx 的主要來源是人為排放，也就是NOx 的空氣含量受到機動車排放和采暖季燃煤排放的直接影響。通過對比分析，可以發(fā)現(xiàn)應用抑塵劑對于NOx 的控制效果要低于PM2.5和PM10的抑制效果，并且在6 號的抑制效果最為明顯，可以達到18%，經(jīng)過計算，可以得出平均去除率為13%。

5 復合型道路抑塵劑的經(jīng)濟性分析

5.1 灑水成本分析

本次試驗道路長度大約為200 千米，平均道路寬度為15 米，間隔兩個小時噴灑一次，一天大約噴灑6 到8 次，每次的灑水量為每平方米0.5 升?？紤]到取水問題，所以實際路程為400 千米，產(chǎn)生油耗達到200 升，一天行駛路程總和為2400 千米，共計灑水量為10000 升[5]。環(huán)衛(wèi)灑水車行車速度約為每小時30 千米，噴灑行車速度為每小時5 千米，經(jīng)過計算，得出噴灑全路程需灑水車40 輛，每天燃油量可達1600 升。

5.2 噴灑抑塵劑成本分析

綜合上述實驗數(shù)據(jù)以及相關(guān)檢測情況，發(fā)現(xiàn)復合型抑塵劑的控制效果周期在4 到7 天左右。所以需要每間隔4 天就要向道路噴灑一次抑塵劑，每月車輛行駛距離大約為14400 千米，所需灑水車4 臺。在噴灑抑塵劑時，灑水車每日會消耗燃油240 升，所以月度燃油消耗總量為7200 升。所應用的復合型道路抑塵劑配置濃度為1%，灑水車噴灑量在每平方米2 到3 升，而每個月需要復合型抑塵劑總量為5400 噸，因此所需固體抑塵劑約為54 噸。

5.3 結(jié)果分析

通過對灑水成本和噴灑抑塵劑的成本進行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)該市每個月應用道路抑塵劑要比使用灑水方式可以節(jié)約近30%的施工成本，每個月節(jié)省資金約為50 萬元，年度成本控制約在600 萬左右。

6 結(jié)論

總而言之，隨著人們的環(huán)保意識顯著提高，為了保護生態(tài)環(huán)境，改善空氣質(zhì)量，研發(fā)出廣泛性、復合型的道路抑塵劑已經(jīng)成為當代社會發(fā)展的主流方向。目前，城市霧霾情況愈發(fā)嚴重，空氣中的懸浮顆粒物不斷影響著城市生態(tài)環(huán)境，還對于人體健康有著嚴重的影響，長期生活在一定濃度的污染物中，將有幾率引發(fā)肺病或癌癥等相關(guān)疾病。因此，研發(fā)出一種復合型的道路抑塵劑將成為重中之重。通過試驗分析，發(fā)現(xiàn)對道路噴灑抑塵劑可以在短時間內(nèi)改善空氣質(zhì)量，并且對于污染物的控制效果會隨著時間的推移而逐漸減小。該化學試劑對于人體健康沒有影響，相比傳統(tǒng)的灑水方式，能夠節(jié)約近30%的施工成本，還可以為人們的正常生活提供有力保障。