0335-8509966
搜索
云立方解析抑塵劑對(duì)揚(yáng)塵污染的影響
來(lái)源:市場(chǎng)部
|
作者:smartfog
|
發(fā)布時(shí)間: 2016-03-18
|
680 次瀏覽
|
分享到:
眾所周知，水、空氣和固體廢棄物是影響城市環(huán)境質(zhì)量的3個(gè)主要因素；在空氣中，SO2、NO2和可吸入顆粒物PM2.5，構(gòu)成衡量城市空氣質(zhì)量的主要指標(biāo)；據(jù)環(huán)保部發(fā)布的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)顯示，可吸入顆粒物PM10已經(jīng)成為包括西安在內(nèi)的很多北方城市中最主要的空氣污染物。
1揚(yáng)塵的含義及污染機(jī)理
眾所周知，水、空氣和固體廢棄物是影響城市環(huán)境質(zhì)量的3個(gè)主要因素；在空氣中，SO2、NO2和可吸入顆粒物PM2.5，構(gòu)成衡量城市空氣質(zhì)量的主要指標(biāo)；據(jù)環(huán)保部發(fā)布的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)顯示，可吸入顆粒物PM10已經(jīng)成為包括西安在內(nèi)的很多北方城市中最主要的空氣污染物。
因此，如何控制城市可吸入顆粒物PM10污染就成為提高城市空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。
國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（TSP、PM10）如表1表示。
2.5.1遠(yuǎn)程源揚(yáng)塵
西安市位于黃土高原南緣，上游天氣區(qū)如新疆、甘肅、寧夏、青海和內(nèi)蒙古沙漠區(qū)的生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，易發(fā)生沙塵天氣；在冬、春季節(jié)，受盛行的偏北風(fēng)作用，攜帶高濃度沙塵顆粒的氣團(tuán)從新疆及內(nèi)蒙古沙漠區(qū)廣袤的干旱、半干旱地區(qū)向西安遷移，途經(jīng)了東亞主要的沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)，以及沿線高污染城市如蘭州、金昌等，北方沙漠區(qū)地表的細(xì)顆粒和高污染城市的工業(yè)污染揚(yáng)塵顆粒（常以PM10為主）就被輸送到西安市上空形成遠(yuǎn)程源揚(yáng)塵。
2.5.2近程源揚(yáng)塵
受季風(fēng)作用，主要來(lái)自榆林風(fēng)沙區(qū)和黃土高原細(xì)膩、低粘性的黃土顆粒也被輸送到西安上空形成近程源揚(yáng)塵。
2.5.3本地源揚(yáng)塵
（1）自然揚(yáng)塵。西安市處于西北半干旱地區(qū)，降雨量小，又因植被減少，裸露地面增加，生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候干燥、靜風(fēng)等因素，各種沉降在地面的顆粒物、氣溶膠離子受氣流擾動(dòng)再次進(jìn)入空氣，形成自然揚(yáng)塵。
（2）道路揚(yáng)塵。①由于城市機(jī)動(dòng)車輛增加，交通運(yùn)輸過(guò)程中灑落于道路上的渣土、煤灰、垃圾等各種固體物，以及沉積在道路上的其他排放源排放的顆粒物，經(jīng)往來(lái)車輛的碾壓后形成粒徑較小的顆粒物與排放的尾氣顆粒物混合進(jìn)入空氣[5]；②車輛通過(guò)路面時(shí)形成的高速氣流擾動(dòng)道路周邊塵粒形成揚(yáng)塵。
以上兩種作用相互疊加就形成了道路揚(yáng)塵。
（3）建筑揚(yáng)塵。由于西安市政建設(shè)的迅速發(fā)展，在建筑施工過(guò)程中防塵措施落實(shí)不到位，料堆遮擋不夠完整；不能及時(shí)覆蓋和清理建筑垃圾；施工現(xiàn)場(chǎng)的路面不能及時(shí)清掃；出入工地的機(jī)動(dòng)車不能及時(shí)清洗等，均易產(chǎn)生建筑揚(yáng)塵。
（4）露天料場(chǎng)。各類工業(yè)廢料、建筑材料、泥土、粉煤灰、堿渣、原煤、垃圾等的堆放場(chǎng)，未采取防塵措施，是揚(yáng)塵的又一重要來(lái)源。
2.5.4揚(yáng)塵污染特點(diǎn)
總體分布以城市中心區(qū)域?yàn)橹鳎沙菂^(qū)外圍向城市中心區(qū)域不斷加劇。
揚(yáng)塵污染包含：
（1）遠(yuǎn)程源的沙塵及工業(yè)塵粒污染物；
（2）近程源的低粘性黃土塵粒污染物；
（3）本地源的混合塵粒污染物。
西安控制揚(yáng)塵污染的主要目標(biāo)是有效控制本地源污染。
2.6西安揚(yáng)塵組分分析
2.6.1采樣
為使測(cè)定結(jié)果具有一般代表性，從西安市區(qū)的不同地點(diǎn)采集揚(yáng)塵沉積樣品4份，采集地點(diǎn)及周邊環(huán)境狀況如表6所示。
2.7揚(yáng)塵污染的危害
2.7.1對(duì)人體健康的危害
揚(yáng)塵中的PM10顆粒較小，比表面積大，因受到各種污染，富積大量有害元素如汞、鉻、鉛、銅、砷等，且含有大量的細(xì)菌和病毒，被人體吸入到體內(nèi)后會(huì)造成呼吸系統(tǒng)感染和病原傳播擴(kuò)散，導(dǎo)致組織、器官等受損，甚至致畸、致癌[6]。PM10對(duì)人體的危害如表11所示。
2.7.2對(duì)城市環(huán)境的影響
（1）對(duì)城市景觀和交通安全的影響。由于PM10和PM2.5對(duì)光的散射效應(yīng)、吸收效應(yīng)等，使物體和環(huán)境之間失去了對(duì)比度，對(duì)環(huán)境空氣視覺景觀和交通安全都會(huì)造成較大影響。
3.1技術(shù)
使用抑塵劑可以使塵土表面形成一層固化層，不但能使塵土保持一定的含濕量，并且使塵土小顆粒凝聚成大顆粒，增大揚(yáng)塵顆粒的密度，加快揚(yáng)塵顆粒的沉降速度，從而減少空氣中的揚(yáng)塵，達(dá)到控制揚(yáng)塵的目的，實(shí)踐證明使用CX型抑塵劑是一種新型、有效的防治揚(yáng)塵措施。
3.1.1抑塵劑作用機(jī)理
CX型抑塵劑由保濕因子、固結(jié)因子、凝聚因子及表面活性劑等助劑組成，其作用機(jī)理主要是保濕、凝并和固結(jié)3種作用，并通過(guò)加入表面活性劑降低抑塵劑溶液表面張力，加強(qiáng)抑塵劑對(duì)塵土的滲透能力。
（1）保濕作用。①保濕作用的核心是使抑塵面始終保持一定的水分（4%～10%），利用濕潤(rùn)作用使粉塵密度增大，下降速度加快，抑制揚(yáng)塵的產(chǎn)生。②保濕因子。該抑塵劑產(chǎn)品以淀粉為親水主鏈，通過(guò)自由基引發(fā)接枝單體，合成分子鏈上存在大量親水基的高吸水性化合物，以其作為保濕因子。由于各個(gè)分子鏈上的不同親水基團(tuán)相互作用，其吸水能力較強(qiáng)。
CX抑塵劑保濕因子中含有大量親水基和疏水基。濕潤(rùn)因子溶于水時(shí)，親水基一端使水的表層分子與空氣接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低；疏水基與粉塵之間有吸附作用，而把塵粒帶入水中，使得粉塵得到充分濕潤(rùn)。
（2）凝并作用。①凝并作用的核心是使抑塵面磨耗層的粒塵分布集中在r>80目區(qū)間（顆粒的粒徑為0.177mm），此時(shí)粉塵沉降速度較大。②凝并因子。從揚(yáng)塵的化學(xué)組分來(lái)看，揚(yáng)塵中以硅酸鹽為主要成分，在有水情況下呈負(fù)電性，而高分子吸水樹脂產(chǎn)物帶有大量羧基陰離子，會(huì)造成聚合產(chǎn)物與揚(yáng)塵顆粒之間相斥。通過(guò)引入凝并因子，既可使高分子化合物的羧基酯化，為接枝產(chǎn)物帶入大量羥基，減少產(chǎn)物中陰離子比例，利于聚合產(chǎn)物溶液和揚(yáng)塵顆粒結(jié)合，又可使線型接枝分子之間連接起來(lái)，形成更大的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，增多分子內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)保水和吸收大氣中的水分以便使泥土或粉塵聚合，從而防止揚(yáng)塵。 （3）固結(jié)作用。①固結(jié)作用的核心是使抑塵面具有足夠強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)壓力、摩擦剪切、冷凝拉伸等作用均不能使其表面結(jié)構(gòu)受到破壞。②固結(jié)因子。CX抑塵劑的固結(jié)因子的主要成分是粘性有機(jī)物，當(dāng)噴灑到塵土表面時(shí)，各相分子與塵粒間的相互作用，形成以范德華力為主的物理吸附和以化學(xué)鍵為主的化學(xué)吸附，促使乳狀液與塵粒之間的固結(jié)。
表面活性劑的加入對(duì)以上3種作用起到促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用，它能在水面的憎水基與水和塵粒之間架起“通橋”，沖破塵粒表面吸附的空氣膜，促進(jìn)水對(duì)粉塵的潤(rùn)濕、凝結(jié)；由于破乳發(fā)生，表面活性劑分子在塵粒表面形成定向排列的吸附膜，能抑制其基底水的蒸發(fā)，使塵粒保持濕潤(rùn)的時(shí)間更長(zhǎng)。
3.1.2CX型抑塵劑生產(chǎn)制備
（1）將一定量的聚合物單體，加入適量的堿液中和，作為待反應(yīng)液；
（2）在淀粉中加入一定量的水，于一定溫度下糊化，等淀粉冷卻后，加入引發(fā)劑和待反應(yīng)液，在一定溫度下進(jìn)行接枝聚合，再加入適量的凝聚劑交聯(lián)接枝聚合產(chǎn)物，制成成品。生產(chǎn)工藝流程如圖6所示。
（3）抑塵劑產(chǎn)品外觀。制成抑塵劑為乳白色懸浮液。
4 結(jié)論
（1）CX型抑塵劑是針對(duì)西安市揚(yáng)塵污染特點(diǎn)和揚(yáng)塵化學(xué)組分制成的抑塵產(chǎn)品，可明顯降低PM10等空氣污染顆粒物濃度，從技術(shù)上克服了西安市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的最大障礙，為西安市“藍(lán)天行動(dòng)”提供了切實(shí)可行的解決方案；
（2）CX型抑塵劑與純水和織物遮蓋比較，在對(duì)塵土的保濕、凝并和固結(jié)作用上有明顯優(yōu)勢(shì)；
（3）使用CX型抑塵劑所需設(shè)備與現(xiàn)有市政灑水設(shè)備通用，且易于環(huán)境監(jiān)督管理；
（4）CX型抑塵劑可自然降解，不影響植物生長(zhǎng)，無(wú)二次污染，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小。
綜合以上分析， CX型抑塵劑作為一種環(huán)保型材料，應(yīng)用于控制城市揚(yáng)塵，從技術(shù)、實(shí)施、環(huán)境影響、環(huán)境管理、經(jīng)濟(jì)成本上等都是可行的。
眾所周知，水、空氣和固體廢棄物是影響城市環(huán)境質(zhì)量的3個(gè)主要因素；在空氣中，SO2、NO2和可吸入顆粒物PM2.5，構(gòu)成衡量城市空氣質(zhì)量的主要指標(biāo)；據(jù)環(huán)保部發(fā)布的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)顯示，可吸入顆粒物PM10已經(jīng)成為包括西安在內(nèi)的很多北方城市中最主要的空氣污染物。
因此，如何控制城市可吸入顆粒物PM10污染就成為提高城市空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。
國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（TSP、PM10）如表1表示。
2.5.1遠(yuǎn)程源揚(yáng)塵
西安市位于黃土高原南緣，上游天氣區(qū)如新疆、甘肅、寧夏、青海和內(nèi)蒙古沙漠區(qū)的生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，易發(fā)生沙塵天氣；在冬、春季節(jié)，受盛行的偏北風(fēng)作用，攜帶高濃度沙塵顆粒的氣團(tuán)從新疆及內(nèi)蒙古沙漠區(qū)廣袤的干旱、半干旱地區(qū)向西安遷移，途經(jīng)了東亞主要的沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)，以及沿線高污染城市如蘭州、金昌等，北方沙漠區(qū)地表的細(xì)顆粒和高污染城市的工業(yè)污染揚(yáng)塵顆粒（常以PM10為主）就被輸送到西安市上空形成遠(yuǎn)程源揚(yáng)塵。
2.5.2近程源揚(yáng)塵
受季風(fēng)作用，主要來(lái)自榆林風(fēng)沙區(qū)和黃土高原細(xì)膩、低粘性的黃土顆粒也被輸送到西安上空形成近程源揚(yáng)塵。
2.5.3本地源揚(yáng)塵
（1）自然揚(yáng)塵。西安市處于西北半干旱地區(qū)，降雨量小，又因植被減少，裸露地面增加，生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候干燥、靜風(fēng)等因素，各種沉降在地面的顆粒物、氣溶膠離子受氣流擾動(dòng)再次進(jìn)入空氣，形成自然揚(yáng)塵。
（2）道路揚(yáng)塵。①由于城市機(jī)動(dòng)車輛增加，交通運(yùn)輸過(guò)程中灑落于道路上的渣土、煤灰、垃圾等各種固體物，以及沉積在道路上的其他排放源排放的顆粒物，經(jīng)往來(lái)車輛的碾壓后形成粒徑較小的顆粒物與排放的尾氣顆粒物混合進(jìn)入空氣[5]；②車輛通過(guò)路面時(shí)形成的高速氣流擾動(dòng)道路周邊塵粒形成揚(yáng)塵。
以上兩種作用相互疊加就形成了道路揚(yáng)塵。
（3）建筑揚(yáng)塵。由于西安市政建設(shè)的迅速發(fā)展，在建筑施工過(guò)程中防塵措施落實(shí)不到位，料堆遮擋不夠完整；不能及時(shí)覆蓋和清理建筑垃圾；施工現(xiàn)場(chǎng)的路面不能及時(shí)清掃；出入工地的機(jī)動(dòng)車不能及時(shí)清洗等，均易產(chǎn)生建筑揚(yáng)塵。
（4）露天料場(chǎng)。各類工業(yè)廢料、建筑材料、泥土、粉煤灰、堿渣、原煤、垃圾等的堆放場(chǎng)，未采取防塵措施，是揚(yáng)塵的又一重要來(lái)源。
2.5.4揚(yáng)塵污染特點(diǎn)
總體分布以城市中心區(qū)域?yàn)橹鳎沙菂^(qū)外圍向城市中心區(qū)域不斷加劇。
揚(yáng)塵污染包含：
（1）遠(yuǎn)程源的沙塵及工業(yè)塵粒污染物；
（2）近程源的低粘性黃土塵粒污染物；
（3）本地源的混合塵粒污染物。
西安控制揚(yáng)塵污染的主要目標(biāo)是有效控制本地源污染。
2.6西安揚(yáng)塵組分分析
2.6.1采樣
為使測(cè)定結(jié)果具有一般代表性，從西安市區(qū)的不同地點(diǎn)采集揚(yáng)塵沉積樣品4份，采集地點(diǎn)及周邊環(huán)境狀況如表6所示。
2.7揚(yáng)塵污染的危害
2.7.1對(duì)人體健康的危害
揚(yáng)塵中的PM10顆粒較小，比表面積大，因受到各種污染，富積大量有害元素如汞、鉻、鉛、銅、砷等，且含有大量的細(xì)菌和病毒，被人體吸入到體內(nèi)后會(huì)造成呼吸系統(tǒng)感染和病原傳播擴(kuò)散，導(dǎo)致組織、器官等受損，甚至致畸、致癌[6]。PM10對(duì)人體的危害如表11所示。
2.7.2對(duì)城市環(huán)境的影響
（1）對(duì)城市景觀和交通安全的影響。由于PM10和PM2.5對(duì)光的散射效應(yīng)、吸收效應(yīng)等，使物體和環(huán)境之間失去了對(duì)比度，對(duì)環(huán)境空氣視覺景觀和交通安全都會(huì)造成較大影響。
3.1技術(shù)
使用抑塵劑可以使塵土表面形成一層固化層，不但能使塵土保持一定的含濕量，并且使塵土小顆粒凝聚成大顆粒，增大揚(yáng)塵顆粒的密度，加快揚(yáng)塵顆粒的沉降速度，從而減少空氣中的揚(yáng)塵，達(dá)到控制揚(yáng)塵的目的，實(shí)踐證明使用CX型抑塵劑是一種新型、有效的防治揚(yáng)塵措施。
3.1.1抑塵劑作用機(jī)理
CX型抑塵劑由保濕因子、固結(jié)因子、凝聚因子及表面活性劑等助劑組成，其作用機(jī)理主要是保濕、凝并和固結(jié)3種作用，并通過(guò)加入表面活性劑降低抑塵劑溶液表面張力，加強(qiáng)抑塵劑對(duì)塵土的滲透能力。
（1）保濕作用。①保濕作用的核心是使抑塵面始終保持一定的水分（4%～10%），利用濕潤(rùn)作用使粉塵密度增大，下降速度加快，抑制揚(yáng)塵的產(chǎn)生。②保濕因子。該抑塵劑產(chǎn)品以淀粉為親水主鏈，通過(guò)自由基引發(fā)接枝單體，合成分子鏈上存在大量親水基的高吸水性化合物，以其作為保濕因子。由于各個(gè)分子鏈上的不同親水基團(tuán)相互作用，其吸水能力較強(qiáng)。
CX抑塵劑保濕因子中含有大量親水基和疏水基。濕潤(rùn)因子溶于水時(shí)，親水基一端使水的表層分子與空氣接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低；疏水基與粉塵之間有吸附作用，而把塵粒帶入水中，使得粉塵得到充分濕潤(rùn)。
（2）凝并作用。①凝并作用的核心是使抑塵面磨耗層的粒塵分布集中在r>80目區(qū)間（顆粒的粒徑為0.177mm），此時(shí)粉塵沉降速度較大。②凝并因子。從揚(yáng)塵的化學(xué)組分來(lái)看，揚(yáng)塵中以硅酸鹽為主要成分，在有水情況下呈負(fù)電性，而高分子吸水樹脂產(chǎn)物帶有大量羧基陰離子，會(huì)造成聚合產(chǎn)物與揚(yáng)塵顆粒之間相斥。通過(guò)引入凝并因子，既可使高分子化合物的羧基酯化，為接枝產(chǎn)物帶入大量羥基，減少產(chǎn)物中陰離子比例，利于聚合產(chǎn)物溶液和揚(yáng)塵顆粒結(jié)合，又可使線型接枝分子之間連接起來(lái)，形成更大的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，增多分子內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)保水和吸收大氣中的水分以便使泥土或粉塵聚合，從而防止揚(yáng)塵。 （3）固結(jié)作用。①固結(jié)作用的核心是使抑塵面具有足夠強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)壓力、摩擦剪切、冷凝拉伸等作用均不能使其表面結(jié)構(gòu)受到破壞。②固結(jié)因子。CX抑塵劑的固結(jié)因子的主要成分是粘性有機(jī)物，當(dāng)噴灑到塵土表面時(shí)，各相分子與塵粒間的相互作用，形成以范德華力為主的物理吸附和以化學(xué)鍵為主的化學(xué)吸附，促使乳狀液與塵粒之間的固結(jié)。
表面活性劑的加入對(duì)以上3種作用起到促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用，它能在水面的憎水基與水和塵粒之間架起“通橋”，沖破塵粒表面吸附的空氣膜，促進(jìn)水對(duì)粉塵的潤(rùn)濕、凝結(jié)；由于破乳發(fā)生，表面活性劑分子在塵粒表面形成定向排列的吸附膜，能抑制其基底水的蒸發(fā)，使塵粒保持濕潤(rùn)的時(shí)間更長(zhǎng)。
3.1.2CX型抑塵劑生產(chǎn)制備
（1）將一定量的聚合物單體，加入適量的堿液中和，作為待反應(yīng)液；
（2）在淀粉中加入一定量的水，于一定溫度下糊化，等淀粉冷卻后，加入引發(fā)劑和待反應(yīng)液，在一定溫度下進(jìn)行接枝聚合，再加入適量的凝聚劑交聯(lián)接枝聚合產(chǎn)物，制成成品。生產(chǎn)工藝流程如圖6所示。
（3）抑塵劑產(chǎn)品外觀。制成抑塵劑為乳白色懸浮液。
4 結(jié)論
（1）CX型抑塵劑是針對(duì)西安市揚(yáng)塵污染特點(diǎn)和揚(yáng)塵化學(xué)組分制成的抑塵產(chǎn)品，可明顯降低PM10等空氣污染顆粒物濃度，從技術(shù)上克服了西安市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的最大障礙，為西安市“藍(lán)天行動(dòng)”提供了切實(shí)可行的解決方案；
（2）CX型抑塵劑與純水和織物遮蓋比較，在對(duì)塵土的保濕、凝并和固結(jié)作用上有明顯優(yōu)勢(shì)；
（3）使用CX型抑塵劑所需設(shè)備與現(xiàn)有市政灑水設(shè)備通用，且易于環(huán)境監(jiān)督管理；
（4）CX型抑塵劑可自然降解，不影響植物生長(zhǎng)，無(wú)二次污染，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小。
綜合以上分析， CX型抑塵劑作為一種環(huán)保型材料，應(yīng)用于控制城市揚(yáng)塵，從技術(shù)、實(shí)施、環(huán)境影響、環(huán)境管理、經(jīng)濟(jì)成本上等都是可行的。
