新型環保道路抑塵劑在城市道路的應用

鄭向軍，李晉生 ，薛峰，孟德發，武曉劍，霍茂清，解剛，史婧

1.北京精誠博桑科技有限公司，北京 100062

2.中國環境科學研究院，北京 100012

目前，我國城市正處于大規模的施工建設時期，建筑施工及市政施工過程中裸露路面的交通揚塵、風蝕揚塵以及裸露料堆的風蝕揚塵嚴重影響了城市大氣環境質量［1-2］。相關研究結果表明，交通揚塵和施工揚塵是國內外很多城市大氣總懸浮顆粒物(TSP)主要來源［3-4］，TSP 是我國許多城市，尤其是北方城市最主要的污染物。空氣中直徑小于10 μm的可吸入顆粒物PM10和PM2.5、NOx和SOx等極大地危害了人們的正常生活和身體健康［5-8］，破壞了生態環境［9-12］。

國內抑塵劑的種類很多，包括原渣油類［13］、無機鹽加各種表面活性劑［14］以及合成有機高分子類［15］。其主要應用于非金屬采礦區、礦物粉渣堆料場、煤炭及礦粉運輸、建筑物拆除、在建道路沿線、火電廠、水泥廠、鋼鐵廠、粉塵車間和沙漠化地區等場所［16-17］。對于道路抑塵劑的研究，歐盟從2009年開始實施道路抑塵劑控制大氣污染的項目。英國倫敦為控制可吸入顆粒物的濃度，營造良好的倫敦奧運會氛圍，2010年起開始采用道路抑塵劑治理可吸入顆粒物［18］。李鋼等［19］應用化學抑塵劑控制PM10，去除率達22%。因此，為更好地營造清潔的交通環境，筆者制備了新型環保道路抑塵劑，并在城市道路進行了應用研究。

1 試驗

1.1 材料和儀器

采用自主研發的以鈣鎂絡合物為主要組成物質，外加助劑復配而成的一種新型環保抑塵劑。

試驗儀器和設備包括大氣采樣器(青島嶗山應用技術研究所，2050 型和2030 型)、手持式氣象站(北京同德創業科技有限公司)、計數器、環衛噴灑車、NOx測試儀EC9841。

1.2 方法

以京周公路部分路段為研究對象，在該路段設置3 個環境監測點，采樣器間距大于150 m，采樣器緊挨馬路邊，采樣高度1.2 m(圖1)。采樣時間為2013年9月2—3日。

圖1 采樣布點，采樣儀器及噴灑抑塵劑Fig.1 Sampling dot，sampling instruments，spray the dust suppressant

2013年9月2日進行本底測試，采用稱重法用大氣采樣器連續20 h(09:00—次日05:00)收集110 m3的大氣樣品，計算PM10和PM2.5的平均濃度，用NOx測試儀在十中測試點測定大氣中NOx濃度，同時用手持氣象儀測定當天的氣象情況，在丁字路口測試點用計數器記錄當天03:00—04:00、07:00—08:00、11:00—12:00、15:00—16:00、19:00—20:00、23:00—24:00 的車流量。

2013年9月3日05:00 進行噴灑抑塵劑試驗，應用環衛灑水車噴灑筆者研發的新型環保道路抑塵劑，濃度為25%，噴灑量為40 g/m2，作業時間約20 min。噴灑區域見圖1(a)黑色路段，噴灑過程見圖1(c)。采用稱重法用大氣采樣器連續20 h(08:00—次日04:00)收集110 m3的大氣樣品，計算PM10和PM2.5的平均濃度，用NOx測試儀測定大氣中NOx濃度，同時用手持氣象儀測定當天的氣象情況，在丁字路口測試點用計數器記錄當天03:00—04:00、07:00—08:00、11:00—12:00、15:00—16:00、19:00—20:00、23:00—24:00 的車流量。

2 結果與討論

2.1 測試條件的選取

試驗選取的路段車流量相對較大，夜間仍有不少大貨車經過，該區域的揚塵對人體的影響較大，群眾反映強烈。3 個測試點受未噴灑路段來車方向的影響作用為丁字路口＞商鋪＞十中，可據此分析抑塵劑的抑塵效果。根據氣象信息可知，選取的采樣時間2013年9月2—3日，兩天天氣狀況相仿。現場氣象儀測定:9月2日晴，白天高溫30 ℃，夜間低溫24 ℃，無持續風向;9月3日晴轉多云，白天高溫31 ℃，夜間低溫22 ℃，無持續風向。因此可忽略天氣條件對試驗結果的影響。試驗期間試驗路段空氣污染指數來自附近豐臺云崗、豐臺花園和房山良鄉監測子站數據(表1)。

由表1 可見，9月2日和9月3日同為3 級輕度污染，空氣污染指數反映出9月3日的污染程度大于9月2日，9月2日和9月3日進行對比試驗更能說明抑塵劑作用的有效性。

表1 環境監測子站數據Table 1 Data of environmental monitoring stations

2.2 PM10濃度

圖2 顯示噴灑抑塵劑前后各測試點PM10濃度。從圖2 可以看出，噴灑抑塵劑后各測試點PM10濃度都明顯降低，說明抑塵劑對PM10有很明顯的抑制作用，抑塵劑對PM10的降塵效果為25%。丁字路口的PM10濃度高于十中和商鋪，因為丁字路口直接靠近未噴灑抑塵劑的來車方向，來車方向上路面灰塵較大，隨車輛行駛從路上方帶了許多揚塵，增加了空氣中PM10濃度。十中PM10濃度高于商鋪，因為十中路段為雙向行車路段，車流量大于商鋪，這樣十中路面灰塵的擾動性就大，使得路面上方大氣中PM10濃度就高。

圖2 噴灑抑塵劑前后PM10濃度Fig.2 The concentration of PM10 before and after spraying dust suppressant

2.3 PM2.5濃度

外界條件如車流量和風速對PM2.5的影響要大于PM10，因為PM2.5的質量相對PM10更輕。噴灑抑塵劑后9月3日的車流量大于沒有噴灑抑塵劑的9月2日，具體車流量數據見表2。圖3 顯示噴灑抑塵劑前后各測試點PM2.5濃度。由圖3 可見，只有十中測試點顯示噴灑抑塵劑后PM2.5濃度降低，丁字路口和商鋪測試點PM2.5濃度不但沒有降低反而升高，分析認為，車流量大對未噴灑路面的PM2.5擾動性就大，使得未噴灑路面的PM2.5隨車輛行駛很快進入噴灑路段，緊挨未噴灑抑塵劑來車方向的丁字路口PM2.5濃度就高。商鋪PM2.5濃度同樣受到車流量的增加而升高。因此，要想控制大氣中PM2.5濃度就要考慮抑塵劑噴灑面積的區域性，噴灑面積越大，PM2.5濃度降低的有效區域性越廣。

表2 京周公路丁字路口車流量Table 2 The traffic in Jing Zhou Road T-junction 輛

圖3 噴灑抑塵劑前后PM2.5的濃度Fig.3 The concentration of PM2.5 before and after spraying dust suppressant

2.4 NOx 濃度

圖4 顯示噴灑抑塵劑前后十中測試點NOx濃度。從圖4 可以看出，噴灑抑塵劑有效降低了大氣中NOx濃度，NOx濃度受車流量、空氣濕度和風速的影響很大，因此選擇了噴灑抑塵劑影響較大的十中測試點，在該路段分別向偏北方向噴灑了800 m，從西南到丁字路口處噴灑了300 m，丁字路口有來車會對十中和商鋪測試點產生影響，而丁字路口測試點距離商鋪150 m，所以商鋪測試點受到的影響比十中要大。

圖4 噴灑抑塵劑前后NOx 濃度Fig.4 The concentration of NOx before and after spraying dust suppressant

2.5 抑塵劑的相關測試

由于道路抑塵劑要在城市道路進行應用，必須對路面摩擦衰減率、碳鋼腐蝕率、皮膚刺激性及植物種子相對受害率等指標進行檢測。路面摩擦衰減率按JTGE 60—2008《公路路基路面現場測試規程》中T 0964—2008 擺式儀測定路面抗滑值試驗方法操作，結果為:濕基＜10%，半濕基＜6%。按GB/T 18175—2000《融雪劑》及水處理劑緩蝕性能的測定方法測定碳鋼腐蝕率為≤0.11 mm/a。按GB/T 21604—2008《化學品 急性皮膚刺激性/腐蝕性試驗方法》測定皮膚刺激性，結果無皮膚刺激性。按DB11/T 161—2012《動植物無傷害性》中融雪劑測定，結果為小于20%，測試結果見表3。結果表明，該道路抑塵劑對動植物無傷害、碳鋼腐蝕率低，不會影響路面的交通情況。

表3 抑塵劑相關檢測結果Table 3 The relevant test results of dust suppressant

3 結論

(1)噴灑新型環保道路抑塵劑能夠有效降低揚塵中PM10濃度，對PM10的降塵效果為25%，并對PM2.5有一定的降塵效果。

(2)新型環保道路抑塵劑對大氣中的NOx有一定的吸附作用。

(3)該環保道路抑塵劑對動植物無傷害，碳鋼腐蝕率低，不會影響路面的交通情況。

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