分析電石渣在公路工程中的環(huán)境影響評估及適用條件

田峻巍,陳建軍,王永崗,樊寧寧

(1.山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012；2.山西路橋試驗(yàn)檢測中心有限公司,山西 太原 030006)

聚氯乙烯等的生產(chǎn)過程中，會(huì)生成大量電石渣，是一種富含氫氧化鈣高含水量并少量含有S、P、F等有害元素的工業(yè)固廢，為緩解其堆放和處理壓力，可通過固化和包裹作用對電石渣進(jìn)行處理，應(yīng)用在公路工程中。但在使用前，要對其環(huán)境影響進(jìn)行全面的評估，只有各項(xiàng)評估結(jié)果都處在國家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)，才能在公路工程中使用。

1 電石渣物理化學(xué)性能

電石渣物理化學(xué)性能需要通過試驗(yàn)確定，如基本的外觀分析與燒失量及堆載密度試驗(yàn)等。為滿足本次試驗(yàn)要求，從某環(huán)保工程公司中隨機(jī)選取電石渣樣品，為對其物理化學(xué)性能受堆積時(shí)間因素的影響進(jìn)行研究，采用A、B兩個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：

(1)樣品A：呈干粉狀，且完全揚(yáng)塵，白灰色，有刺激性氣味，燒失量為24.848 5%，堆積密度為0.830 3 g/mL。

(2)樣品B：呈膏狀，表面明顯潮濕且手捏后出水，灰色，有刺激性氣味，燒失量為24.189 5%，堆積密度為0.835 3 g/mL。

2 電石渣公路工程環(huán)境影響評估

2.1 電石渣化學(xué)成分

由于電石渣不僅自身和它的浸出液具有會(huì)對環(huán)境造成一定的影響，而且受雨淋與光照后，還會(huì)產(chǎn)生其它一些有害物，所以借助熒光光譜儀分析電石渣原樣、雨淋后試樣及自然光照后試樣的成分，結(jié)果如表1所示。

表1 不同電石渣試樣化學(xué)成分含量(%)

除以上主要成分外，還含有氧化鍶、氧化鉀、氧化鈉、氧化錳、氧化鉬、五氧化二磷、氧化銅、氯離子、溴離子、氧化鋯、氧化鈷、氧化汞、氧化砷、氧化鉛和氧化鎘，由于含量很小，所以未在表1中詳細(xì)列出。

因電石渣的固體廢物沒有被列為環(huán)評對象，所以在環(huán)評實(shí)踐過程中，相應(yīng)的依據(jù)、方法與標(biāo)準(zhǔn)還比較缺乏。根據(jù)其它危險(xiǎn)廢物對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，針對電石渣與它的浸出液進(jìn)行如下評估。

在電石渣的原樣品中，氧化鈣的含量相對較高，并且除了氧化硅、氧化鋁、氧化鐵(三價(jià))、三氧化硫和氧化鎂，其它所有成分的實(shí)際含量都在0.1%以內(nèi)。

電石渣的原樣品、雨淋后樣品與自然光照后樣品，以及它們的浸出液當(dāng)中，五氧化二磷和三氧化硫等在內(nèi)的有害污染物實(shí)際含量比國家標(biāo)準(zhǔn)低，同時(shí)也沒有檢測出有害或超標(biāo)的重金屬離子。

自然光照后的樣品，其氧化鈣實(shí)際含量保持不變，其它不同成分的實(shí)際含量也沒有太大的變化，同時(shí)沒有產(chǎn)生原樣品中不含的污染物。

雨淋后的樣品，其氧化鈣實(shí)際含量顯著降低，這說明雨淋會(huì)使氧化鈣大量流失，在浸出液中可以檢測出氫氧化鈣，對土壤和水源有很大影響，易造成堿性化；氧化硅、氧化鋁和三氧化硫的實(shí)際含量有所增加，其原因?yàn)檠趸}的含量減小，使其它成本占據(jù)的比例變大；五氧化二磷的含量沒有太大變化，其原因?yàn)樗馁|(zhì)量比原本就很小，不會(huì)受到氧化鈣實(shí)際含量變化太大影響。

2.2 腐蝕性

通過以上試驗(yàn)可知，樣品經(jīng)雨淋后，氧化鈣流失并進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤和水源發(fā)生堿化，嚴(yán)重危害環(huán)境。為對雨淋之后的樣品浸出液可能造成的環(huán)境影響進(jìn)行模擬，借助PB-10 Sartorivs pH計(jì)對樣品實(shí)施pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測。

(1)電石渣被雨水長時(shí)間浸泡后可能對環(huán)境造成的影響

配制濃度分別為0.01%、0.04%、0.60%、2.00%與3.00%的濁液，然后按照一定的時(shí)間間隔對其pH值進(jìn)行測定，模擬電石渣被雨水長時(shí)間浸泡后可能對環(huán)境造成的影響。其結(jié)果為：①樣品有強(qiáng)堿性，堿性成分以氫氧化鈣為主；②浸出液pH值和浸泡時(shí)間呈正相關(guān)，在浸泡剛開始的2 h之內(nèi)，浸出液pH值的變大速度最快；在2 h以后，增速變緩，這說明浸出液當(dāng)中的氫氧化鈣趨于飽和；③當(dāng)浸泡的時(shí)間達(dá)到15 h以后，濃度相對較低的濁液，其pH值和浸泡時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，而濃度相對較高的濁液，其pH值依然和浸泡時(shí)間呈正相關(guān)；④當(dāng)浸泡時(shí)間完全相同時(shí)，濁液pH值將伴隨濃度的升高而變大，而在濃度增加到2.00%以后，pH值開始減小；⑤根據(jù)相關(guān)鑒別標(biāo)準(zhǔn)，浸出液具有的腐蝕性，其系數(shù)為2～12.5，盡管還沒有超出限值，但已經(jīng)十分接近。

(2)電石渣受不同次數(shù)的雨淋作用后可能對環(huán)境造成的影響

通過以上試驗(yàn)可以看出，電石渣被雨水連續(xù)浸泡2 h以后，其浸出液實(shí)際pH值升高的速度減慢，在濃度達(dá)到2.00%以后，pH值的升高速度開始變小。對此，分別配制濃度為0.60%和3.00%的濁液，按2 h的時(shí)間間隔對其pH值進(jìn)行測定，并盡量把浸出液倒凈，換質(zhì)量相同的水，以此重復(fù)16次，對電石渣受不同次數(shù)的雨淋作用后可能對環(huán)境造成的影響進(jìn)行模擬。其結(jié)果為：①當(dāng)雨淋次數(shù)增加時(shí)，浸出液pH值開始減小，這說明雨淋會(huì)降低其對環(huán)境造成的影響；②當(dāng)雨淋次數(shù)完全相同時(shí)，濃度相對較低的濁液，其pH值比濃度相對較高的濁液低；③當(dāng)雨淋次數(shù)增加時(shí)，濃度相對較低的濁液，其pH值減小的速度相比較快。

2.3 揮發(fā)性

由于電石渣具有揮發(fā)性，所以根據(jù)其來源、成分及浸出液各項(xiàng)監(jiān)測成果，把乙炔、硫化氫和氰化氫視作監(jiān)測的指標(biāo)，利用專門的檢測儀，對電石渣堆放場、拌和場的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而分析電石渣揮發(fā)性是否會(huì)造成大氣污染。經(jīng)監(jiān)測，各測點(diǎn)都沒有測出乙炔、硫化氫和氰化氫。這說明對電石渣進(jìn)行堆放與拌和時(shí)，都不會(huì)揮發(fā)出對環(huán)境和人體有害的氣體，同樣也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。

3 結(jié) 論

(1)對于新鮮電石渣，其鈣鎂合量符合III級(jí)消石灰要求，同時(shí)含水量可以達(dá)到53%左右，打散攤鋪相對容易。

(2)電石渣的原樣、雨淋后和自然光照后樣品與其浸出液中，有害物實(shí)際含量比國家標(biāo)準(zhǔn)低，且沒有檢測出超標(biāo)的重金屬離子。

(3)電石渣的浸出液具有一定腐蝕性，雖然其系數(shù)并沒有超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)與極限值十分接近。

(4)電石渣雖然具有一定揮發(fā)性，但在堆放和拌和的過程中都不會(huì)揮發(fā)出對環(huán)境有害、對人體有危害和容易造成爆炸的氣體，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有超出現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，電石渣是能在公路工程施工中使用的，但在使用時(shí)要充分考慮以下條件：①硫酸鹽含量應(yīng)控制在0.8%以內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)控制在10%以內(nèi)；②土塊粒徑不能超過15 mm，且用于亞黏土?xí)r，有機(jī)質(zhì)的含量必須控制在10%以內(nèi)；③采用電石渣是，基底應(yīng)處在地下水的上部，同時(shí)不可以沿水，并與取水井盡可能的遠(yuǎn)離，否則要對水源進(jìn)行密切監(jiān)視，如果水質(zhì)發(fā)生明顯的變化，應(yīng)立即停止使用，并采取有效的補(bǔ)救措施，否則將對水源造成嚴(yán)重的污染。④在公路工程中應(yīng)用電石渣應(yīng)使用膠凝材料和固化劑進(jìn)行固化和包裹，減少有害物的侵出液和揮發(fā)量，最大程度地減少對環(huán)境的不良影響，使電石渣變廢為寶賦予新的應(yīng)用途徑。