新型环保道路抑尘剂在城市道路的应用

郑向军，李晋生 ，薛峰，孟德发，武晓剑，霍茂清，解刚，史婧

1.北京精诚博桑科技有限公司，北京 100062

2.中国环境科学研究院，北京 100012

目前，我国城市正处于大规模的施工建设时期，建筑施工及市政施工过程中裸露路面的交通扬尘、风蚀扬尘以及裸露料堆的风蚀扬尘严重影响了城市大气环境质量［1-2］。相关研究结果表明，交通扬尘和施工扬尘是国内外很多城市大气总悬浮颗粒物(TSP)主要来源［3-4］，TSP 是我国许多城市，尤其是北方城市最主要的污染物。空气中直径小于10 μm的可吸入颗粒物PM10和PM2.5、NOx和SOx等极大地危害了人们的正常生活和身体健康［5-8］，破坏了生态环境［9-12］。

国内抑尘剂的种类很多，包括原渣油类［13］、无机盐加各种表面活性剂［14］以及合成有机高分子类［15］。其主要应用于非金属采矿区、矿物粉渣堆料场、煤炭及矿粉运输、建筑物拆除、在建道路沿线、火电厂、水泥厂、钢铁厂、粉尘车间和沙漠化地区等场所［16-17］。对于道路抑尘剂的研究，欧盟从2009年开始实施道路抑尘剂控制大气污染的项目。英国伦敦为控制可吸入颗粒物的浓度，营造良好的伦敦奥运会氛围，2010年起开始采用道路抑尘剂治理可吸入颗粒物［18］。李钢等［19］应用化学抑尘剂控制PM10，去除率达22%。因此，为更好地营造清洁的交通环境，笔者制备了新型环保道路抑尘剂，并在城市道路进行了应用研究。

1 试验

1.1 材料和仪器

采用自主研发的以钙镁络合物为主要组成物质，外加助剂复配而成的一种新型环保抑尘剂。

试验仪器和设备包括大气采样器(青岛崂山应用技术研究所，2050 型和2030 型)、手持式气象站(北京同德创业科技有限公司)、计数器、环卫喷洒车、NOx测试仪EC9841。

1.2 方法

以京周公路部分路段为研究对象，在该路段设置3 个环境监测点，采样器间距大于150 m，采样器紧挨马路边，采样高度1.2 m(图1)。采样时间为2013年9月2—3日。

图1 采样布点，采样仪器及喷洒抑尘剂Fig.1 Sampling dot，sampling instruments，spray the dust suppressant

2013年9月2日进行本底测试，采用称重法用大气采样器连续20 h(09:00—次日05:00)收集110 m3的大气样品，计算PM10和PM2.5的平均浓度，用NOx测试仪在十中测试点测定大气中NOx浓度，同时用手持气象仪测定当天的气象情况，在丁字路口测试点用计数器记录当天03:00—04:00、07:00—08:00、11:00—12:00、15:00—16:00、19:00—20:00、23:00—24:00 的车流量。

2013年9月3日05:00 进行喷洒抑尘剂试验，应用环卫洒水车喷洒笔者研发的新型环保道路抑尘剂，浓度为25%，喷洒量为40 g/m2，作业时间约20 min。喷洒区域见图1(a)黑色路段，喷洒过程见图1(c)。采用称重法用大气采样器连续20 h(08:00—次日04:00)收集110 m3的大气样品，计算PM10和PM2.5的平均浓度，用NOx测试仪测定大气中NOx浓度，同时用手持气象仪测定当天的气象情况，在丁字路口测试点用计数器记录当天03:00—04:00、07:00—08:00、11:00—12:00、15:00—16:00、19:00—20:00、23:00—24:00 的车流量。

2 结果与讨论

2.1 测试条件的选取

试验选取的路段车流量相对较大，夜间仍有不少大货车经过，该区域的扬尘对人体的影响较大，群众反映强烈。3 个测试点受未喷洒路段来车方向的影响作用为丁字路口＞商铺＞十中，可据此分析抑尘剂的抑尘效果。根据气象信息可知，选取的采样时间2013年9月2—3日，两天天气状况相仿。现场气象仪测定:9月2日晴，白天高温30 ℃，夜间低温24 ℃，无持续风向;9月3日晴转多云，白天高温31 ℃，夜间低温22 ℃，无持续风向。因此可忽略天气条件对试验结果的影响。试验期间试验路段空气污染指数来自附近丰台云岗、丰台花园和房山良乡监测子站数据(表1)。

由表1 可见，9月2日和9月3日同为3 级轻度污染，空气污染指数反映出9月3日的污染程度大于9月2日，9月2日和9月3日进行对比试验更能说明抑尘剂作用的有效性。

表1 环境监测子站数据Table 1 Data of environmental monitoring stations

2.2 PM10浓度

图2 显示喷洒抑尘剂前后各测试点PM10浓度。从图2 可以看出，喷洒抑尘剂后各测试点PM10浓度都明显降低，说明抑尘剂对PM10有很明显的抑制作用，抑尘剂对PM10的降尘效果为25%。丁字路口的PM10浓度高于十中和商铺，因为丁字路口直接靠近未喷洒抑尘剂的来车方向，来车方向上路面灰尘较大，随车辆行驶从路上方带了许多扬尘，增加了空气中PM10浓度。十中PM10浓度高于商铺，因为十中路段为双向行车路段，车流量大于商铺，这样十中路面灰尘的扰动性就大，使得路面上方大气中PM10浓度就高。

图2 喷洒抑尘剂前后PM10浓度Fig.2 The concentration of PM10 before and after spraying dust suppressant

2.3 PM2.5浓度

外界条件如车流量和风速对PM2.5的影响要大于PM10，因为PM2.5的质量相对PM10更轻。喷洒抑尘剂后9月3日的车流量大于没有喷洒抑尘剂的9月2日，具体车流量数据见表2。图3 显示喷洒抑尘剂前后各测试点PM2.5浓度。由图3 可见，只有十中测试点显示喷洒抑尘剂后PM2.5浓度降低，丁字路口和商铺测试点PM2.5浓度不但没有降低反而升高，分析认为，车流量大对未喷洒路面的PM2.5扰动性就大，使得未喷洒路面的PM2.5随车辆行驶很快进入喷洒路段，紧挨未喷洒抑尘剂来车方向的丁字路口PM2.5浓度就高。商铺PM2.5浓度同样受到车流量的增加而升高。因此，要想控制大气中PM2.5浓度就要考虑抑尘剂喷洒面积的区域性，喷洒面积越大，PM2.5浓度降低的有效区域性越广。

表2 京周公路丁字路口车流量Table 2 The traffic in Jing Zhou Road T-junction 辆

图3 喷洒抑尘剂前后PM2.5的浓度Fig.3 The concentration of PM2.5 before and after spraying dust suppressant

2.4 NOx 浓度

图4 显示喷洒抑尘剂前后十中测试点NOx浓度。从图4 可以看出，喷洒抑尘剂有效降低了大气中NOx浓度，NOx浓度受车流量、空气湿度和风速的影响很大，因此选择了喷洒抑尘剂影响较大的十中测试点，在该路段分别向偏北方向喷洒了800 m，从西南到丁字路口处喷洒了300 m，丁字路口有来车会对十中和商铺测试点产生影响，而丁字路口测试点距离商铺150 m，所以商铺测试点受到的影响比十中要大。

图4 喷洒抑尘剂前后NOx 浓度Fig.4 The concentration of NOx before and after spraying dust suppressant

2.5 抑尘剂的相关测试

由于道路抑尘剂要在城市道路进行应用，必须对路面摩擦衰减率、碳钢腐蚀率、皮肤刺激性及植物种子相对受害率等指标进行检测。路面摩擦衰减率按JTGE 60—2008《公路路基路面现场测试规程》中T 0964—2008 摆式仪测定路面抗滑值试验方法操作，结果为:湿基＜10%，半湿基＜6%。按GB/T 18175—2000《融雪剂》及水处理剂缓蚀性能的测定方法测定碳钢腐蚀率为≤0.11 mm/a。按GB/T 21604—2008《化学品 急性皮肤刺激性/腐蚀性试验方法》测定皮肤刺激性，结果无皮肤刺激性。按DB11/T 161—2012《动植物无伤害性》中融雪剂测定，结果为小于20%，测试结果见表3。结果表明，该道路抑尘剂对动植物无伤害、碳钢腐蚀率低，不会影响路面的交通情况。

表3 抑尘剂相关检测结果Table 3 The relevant test results of dust suppressant

3 结论

(1)喷洒新型环保道路抑尘剂能够有效降低扬尘中PM10浓度，对PM10的降尘效果为25%，并对PM2.5有一定的降尘效果。

(2)新型环保道路抑尘剂对大气中的NOx有一定的吸附作用。

(3)该环保道路抑尘剂对动植物无伤害，碳钢腐蚀率低，不会影响路面的交通情况。

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