新型抑塵劑在城市揚(yáng)塵防治中的應(yīng)用探討

韓立釗，馬 勇，謝 磊，顏 艷

（濟(jì)南市生態(tài)環(huán)境局槐蔭分局，山東 濟(jì)南 250117）

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的工業(yè)化進(jìn)程加快，大氣污染問題日益嚴(yán)重。目前濟(jì)南市槐蔭區(qū)空氣污染中的主要污染因子為顆粒物。其中，PM10（可吸入顆粒物）是影響槐蔭區(qū)空氣質(zhì)量的主要污染物之一?？晌腩w粒物被人體吸入后，會(huì)累積在呼吸系統(tǒng)中，侵害呼吸系統(tǒng)，誘發(fā)哮喘病等呼吸系統(tǒng)疾病，影響人民身體的健康[1-2]。

PM10主要來源于各種工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、工業(yè)燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣直接排放的顆粒物，和各類建筑施工、園林綠化、拆遷施工、道路揚(yáng)塵、裸露地面、建筑垃圾等產(chǎn)生的顆粒物污染，以及大氣中二次形成的顆粒物與氣溶膠等[3-4]。濟(jì)南市可吸入顆粒物PM10解析結(jié)果顯示，造成本地污染的因素中，揚(yáng)塵占41%，燃煤占30%，工業(yè)生產(chǎn)占14%，機(jī)動(dòng)車排氣占11%，餐飲、汽車修理、畜禽養(yǎng)殖、建筑涂裝等其它排放約占4%。隨著城市化進(jìn)程的加快，各類揚(yáng)塵污染源作為PM10的主要來源，已經(jīng)成為制約城市空氣質(zhì)量改善的重要因素[5-7]。

2 揚(yáng)塵污染現(xiàn)狀及治理必要性分析

2.1 揚(yáng)塵污染現(xiàn)狀

按照《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國發(fā)〔2018〕22號）要求，2020年濟(jì)南市槐蔭區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量良好以上天數(shù)244天，占全年的66.7%，圓滿完成“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”任務(wù)目標(biāo)。其中可吸入顆粒物為首要污染物的天數(shù)為103天，占28.1%；通過綜合污染指數(shù)法評價(jià)結(jié)果表明，2020槐蔭區(qū)環(huán)境空氣污染物中，可吸入顆粒物負(fù)荷系數(shù)為0.23。具體情況見表1。

2.2 揚(yáng)塵污染治理必要性分析

從大氣擴(kuò)散條件分析，槐蔭區(qū)地勢呈淺碟形，顆粒物不易擴(kuò)散，這是大氣質(zhì)量改善的不利因素。目前濟(jì)南市槐蔭區(qū)屬于西部新城，正處于建設(shè)高峰期，濟(jì)南（國際）醫(yī)學(xué)中心等重大項(xiàng)目、舊城改造、新建居住小區(qū)，以及西客站、高架、高速、國省道等運(yùn)輸主干道帶來的車流集中等因素，導(dǎo)致施工工地、道路、拆遷場地、渣土運(yùn)輸?shù)葥P(yáng)塵源大量存在，并且相互疊加，這些使得城市揚(yáng)塵污染成為該區(qū)域空氣環(huán)境質(zhì)量排名相對落后的主要原因。為此，槐蔭區(qū)除采取常規(guī)的抑塵措施之外，更需要以效果為導(dǎo)向，以科技為支撐，實(shí)施更為有效的抑塵措施[8-9]。

3 城市揚(yáng)塵治理的主要方法

目前，城市揚(yáng)塵抑制防治的主要方法有：（1）灑水降塵：多用于道路、工地等。（2）遮蓋法抑塵：用于拆遷、建筑工地等，依靠設(shè)置圍擋、鋪蓋防塵網(wǎng)和灑水相結(jié)合的方式來控制揚(yáng)塵。（3）噴灑化學(xué)抑塵劑?；瘜W(xué)抑塵劑是通過潤濕、凝聚和粘結(jié)作用，加強(qiáng)顆粒與顆粒相互之間或顆粒與液體之間的聯(lián)系，增大顆粒粒徑，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵顆粒的快速沉降，并且形成粘結(jié)層，防止顆粒物擴(kuò)散到空氣中。

化學(xué)抑塵劑按照不同的抑塵機(jī)理，主要分為四大類：潤濕型、粘結(jié)型、凝聚型和復(fù)合型。除此之外，由于各行業(yè)對抑塵劑的要求不斷提高，推動(dòng)了抑塵劑的快速發(fā)展，逐漸演變出許多新型抑塵劑，例如：特殊功能型、高分子型以及環(huán)境友好型抑塵劑。新型抑塵劑在制備原料、適用性和產(chǎn)品功能等方面均有所提升，是抑塵方案的未來趨勢[10-11]。

4 濟(jì)南市槐蔭區(qū)揚(yáng)塵污染抑塵劑綜合治理實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

本試驗(yàn)一是通過篩選出道路、建筑工地和堆場的不同類型的區(qū)域，通過不同時(shí)段采取不同的抑塵方式作對比試驗(yàn)。在對比區(qū)域內(nèi)，分別采取噴灑新型環(huán)保高效的化學(xué)抑塵產(chǎn)品，以及采取傳統(tǒng)方式進(jìn)行抑塵施工，以示范區(qū)內(nèi)重點(diǎn)路段的汽車走航、大氣監(jiān)測站的實(shí)測數(shù)據(jù)作為抑塵效果的驗(yàn)證，綜合對比傳統(tǒng)抑塵方式與抑塵劑噴灑方式的抑塵效果，為揚(yáng)塵的綠色治理探索一條新的路徑。

二是探索城市揚(yáng)塵新型治理模式，通過本項(xiàng)目尋求氣象、成本、操作方式、噴灑頻次等不同因素之間的最優(yōu)組合，形成一套適合槐蔭區(qū)的抑塵劑噴灑應(yīng)用及管理方案，杜絕傳統(tǒng)抑塵方式的各種弊端，形成環(huán)境友好的揚(yáng)塵綜合治理模式。

三是在噴灑周期內(nèi)，通過新型抑塵產(chǎn)品的使用，以汽車走航、微站、大氣子站等數(shù)據(jù)作為評價(jià)方式，實(shí)現(xiàn)噴灑現(xiàn)場周圍大氣的PM10濃度削減率達(dá)到20%以上的抑塵目標(biāo)。

4.2 抑塵劑性能

本研究采用某公司的新型環(huán)保高效化學(xué)抑塵劑，該產(chǎn)品以天然高分子聚合物為主要成分，噴灑到道路/堆場后會(huì)加速微細(xì)粉塵聚集，在受體表面形成固化膜，防止塵粒飄散到大氣中。

本研究所用的抑塵劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：

抑塵效率高：比灑水的抑塵效率高25個(gè)百分點(diǎn)以上；

作用時(shí)間長：持續(xù)時(shí)間是灑水的36倍以上；

環(huán)境友好、無二次污染：產(chǎn)品所用原材料均為無毒無害成分；

抗凍耐溫性能好：產(chǎn)品可在零度以下環(huán)境中使用，可解決北方區(qū)冬季噴灑結(jié)冰的問題；

抗壓性強(qiáng)：產(chǎn)品使較小的塵粒凝聚成大顆粒，并吸附到地表形濕潤的膜，經(jīng)車輛反復(fù)碾壓后仍具有抑塵效果；

使用成本低：在達(dá)到相同抑塵效果的前提下，產(chǎn)品的綜合使用成本低于灑水抑塵、蓋網(wǎng)抑塵20%。

4.3 實(shí)驗(yàn)效果

4.3.1 實(shí)驗(yàn)方法

選擇轄區(qū)4KM2作為示范區(qū)，對示范區(qū)內(nèi)主要道路、拆遷工地、堆場空地，進(jìn)行揚(yáng)塵源的綜合治理。

針對道路的試驗(yàn)：對不同的路況，不同的車流情況，不同車輛經(jīng)過的情況，分別制定抑塵劑的配比和噴灑頻次。對路況復(fù)雜、揚(yáng)塵嚴(yán)重的道路采取一天一次的噴灑頻率；對路況較好、車流較大的道路采取三天一次的噴灑頻率；對路況好、車流較少的道路采取一周一次的噴灑頻率。實(shí)際噴灑頻率可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)來確定。

針對拆遷工地及堆場的試驗(yàn)：對于長期不動(dòng)的拆遷工地堆場，采用堆場型抑塵劑，根據(jù)不同的工地堆場情況來制定更加適合的堆場型抑塵劑配方。對于不斷產(chǎn)生污染物的粉塵源區(qū)域，采用凝并劑，凝并劑可以迅速的捕捉空氣中粉塵顆粒，使其凝聚并下落至地面不再揚(yáng)起。

4.3.2 道路抑塵效果分析

實(shí)驗(yàn)路段7天排名在全市排名變化情況見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)路段7天排名在全市排名變化

4.3.3 拆遷工地?fù)P塵效果分析

張莊拆遷工地選取噴灑前30天、噴灑后30天對PM10濃度、PM2.5/PM10進(jìn)行縱向?qū)Ρ?，噴灑前?0天主導(dǎo)風(fēng)向均為南風(fēng)，因此選取張莊內(nèi)部南側(cè)微站張莊街道辦、北側(cè)微站張莊小學(xué)對噴灑效果進(jìn)行橫向?qū)Ρ热鐖D1與圖2。

圖1 噴灑前后30天微站PM10均值比較

圖2 噴灑前后30天微站PM2.5/PM10比值變化

表3 噴灑抑塵劑前后30天PM10消減率：

4.3.4 堆場空地?fù)P塵效果分析

楊莊堆場空地選取噴灑前4天、噴灑后4天對PM10濃度、PM2.5/PM10進(jìn)行縱向?qū)Ρ?，由于噴灑前?天風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)和北風(fēng)，選取楊莊南側(cè)順豐快遞微站對噴灑效果進(jìn)行評估，見圖3、圖4。

圖3 噴灑前后4天微站PM10均值比較

圖4 噴灑前后4天微站PM2.5/PM10比值變化

5 結(jié)語

新型環(huán)保抑塵劑在試驗(yàn)中顯示出顯著的抑塵效果，為揚(yáng)塵治理提供了高效的、可復(fù)制的新思路新方法。

不管是針對道路揚(yáng)塵還是堆場揚(yáng)塵，新型抑塵劑均體現(xiàn)了優(yōu)良的抑塵效果。對于道路揚(yáng)塵治理來說，9條路段7天的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)路段的排名均有大幅提升，平均排名由313名下降到427名，排名平均改善率達(dá)36%；對于拆遷工地、堆場空地的抑塵效果也較為顯著。張莊拆遷工地試驗(yàn)結(jié)果顯示，兩個(gè)微站噴灑后30天的PM10日均值在75%以上天數(shù)低于噴灑前30天，噴灑后30天PM10周均值均低于噴灑前30天，噴灑后PM2.5/PM10周均值均高于噴灑前30天，試驗(yàn)前后的PM10平均削減率達(dá)22.89%。楊莊堆場空地試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴灑前4天、噴灑后4天對比，PM10濃度下降明顯，PM10消減率達(dá)62.82%，PM2.5/PM10比值高于噴灑前4天，說明抑塵劑對揚(yáng)塵起到了明顯的抑制作用。

關(guān)于新型抑塵劑有如下建議：加強(qiáng)施工創(chuàng)新，拓寬使用領(lǐng)域，加強(qiáng)使用效果。加強(qiáng)施工方式和施工設(shè)備的創(chuàng)新，進(jìn)一步拓寬新型抑塵劑的使用領(lǐng)域。針對無機(jī)械化作業(yè)的場地，創(chuàng)新施工方式，利用消防水帶延長作業(yè)距離，深入作業(yè)腹地進(jìn)行抑塵劑的噴灑。針對道路施工中噴灑車噴灑效果差的缺點(diǎn)，改善施工設(shè)備，研發(fā)新型霧化噴桿，改善了傳統(tǒng)噴頭噴灑量大卻噴灑不均勻、覆蓋面積小、操作不便、對車輛及行人造成困擾等缺點(diǎn)，大大加強(qiáng)了噴灑效果。

揚(yáng)塵治理以屬地為原則，根據(jù)屬地監(jiān)管區(qū)域內(nèi)不同的揚(yáng)塵源，有針對性的采取不同頻次、不同方式的治理措施。針對道路具體情況，對不同的路況、不同的車流情況，分別制定抑塵劑的配比和噴灑頻次。針對建筑工地和堆場空地，對于長期不動(dòng)的堆場采用堆場抑塵劑，根據(jù)堆場物質(zhì)差異，制定更加合適的堆場抑塵劑配方；對于正在施工的建筑工地，因?yàn)槠洳粩喈a(chǎn)生新的揚(yáng)塵，屬于粉塵源的區(qū)域，采用凝并劑。凝并劑可迅速捕捉空氣中的揚(yáng)塵顆粒，使其凝聚沉降。通過一系列“可復(fù)制、可推廣”的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及推廣，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵污染的高效治理。

推進(jìn)揚(yáng)塵治理的標(biāo)準(zhǔn)化，形成揚(yáng)塵治理的科學(xué)化和規(guī)范化。揚(yáng)塵治理工作是一項(xiàng)長期的艱巨的工作，可以新型抑塵劑的發(fā)展為契機(jī)，大力推廣新型抑塵方法。并且以行業(yè)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為引導(dǎo)，制定新型抑塵方案的系列技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，用來規(guī)范和保障抑塵工作的順利實(shí)施和長效運(yùn)行，確保抑塵工作的規(guī)范化和長效性。

總之，新型抑塵劑對城市道路揚(yáng)塵、拆遷工地、堆場空地的揚(yáng)塵治理達(dá)到了預(yù)期的效果，具有良好的應(yīng)用前景。隨著制備技術(shù)和原料的不斷革新，新型抑塵劑的出現(xiàn)不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)抑塵劑在原料和功能方面的不足，同時(shí)也為抑塵劑的未來指明了方向。