土木工程毕业论文-加强新型材料-抑尘剂推广使用的论述

加强新型材料——抑尘剂推广使用的论述1绪论1.1选题意义如今，塑料被认为是近代用途最广泛的材料，不可避免地，全球塑料产量急剧增加，以满足对这些材料快速增长的需求[1]。当今社会，包装和建筑行业是最大的塑料用途市场，紧接着是汽车行业，根据欧洲塑料制造商协会[2]。(PlasticEurope)的不完全统计，2019年全球塑料产量为3.7亿吨，中国塑料产量达到了世界塑料产量的31%。截止二零一五年，已形成了大约六千三百Mt的塑料垃圾，当中有百分之九被处理使用，百分之十二被焚烧，而另外的百分之七十九则堆放于废物回收场以及大自然中[3]。当前的塑料生产水平生产数量大，使用率大、处置的方式单一，低回收率和人口对塑料的使用率统计数据都表明塑料废物的积累在不断增加。这些堆放于废物填埋场及自然环境中的塑料垃圾在自然界条件下无法自然分解。人类在不断的呼吁保护海洋环境，保护海洋生物的多样性，但在保护海洋环境的同时，是否忽视了土壤中的塑料垃圾呢？国外已经有研究指出土壤中的塑料垃圾污染可能比海域自然环境中高出4-23倍[4]。更为重要的是，土壤中的生物含量比海洋中的生物更加丰富多样性。因此，对土壤的保护具有重要的意义。大地是宽厚的，我们更应该以可持续发展的策略去保护这片大地。1.2国内外抑尘剂研究现状及趋势近年来，建筑行业高速发展，防尘网因使用简单、方便的特性在施工场地被大量的使用，但防尘网为塑料制品，掩埋于土壤中难以被回收及自然分解，对土壤环境造成了极大的破坏。保护地球、保护生态环境的形势日益严峻，放弃防尘网，寻求其替代品，已成为保护生态环境的必然性，可自然降解，无二次污染的抑尘剂便映入了大家的眼帘。世界各国也在工业抑尘剂研发领域工作方面获得了不少成绩，美国公司的Coherex、南非的COn-aid、波兰的卡波、前苏联国家的乌尼威尔辛乳状液体抑尘剂、加拿大的Wesling-120抑尘剂、我国彭振文等人研发的树脂工艺抑尘剂、姚树生等人的方块煤制造粘尘剂、我国陈文海等人的矿山制造高效抑尘剂等。但相比于目前国内扬尘污染状况而言，对抑尘剂的基本研发尚有很大差异，尤其是由于当前中国对抑尘剂的基本研究与应用起步晚，因此需要加强投入力度。目前，抑尘剂主要可分成湿润型、黏结型、吸湿保水型和功用复合型，当中以功用简单单一的类型为主，而功用复合抑尘剂研究相对较少。总体而言，单纯的抑尘剂对尘土悬浮颗粒的抑制效果并不理想，因为目前中国国内还没有研究出一个可以广泛应用，且抑尘效能好的普通型抑尘剂，而适用性较广且抑尘效果理想的复合抑尘剂研发工作也才刚刚开始起步。以至于，市场上还是已防尘网的使用为主，但是，随着化工业产品的快速发展，以及各类表面活性剂、超强吸收剂等高分子材料更广泛的使用，抑尘剂的抑尘功能也将进一步增强，新型复合型抑尘剂必将会层出不穷[5]。2关于传统防尘网在建筑行业的论述2.1防尘网的主要材质及用途防尘网主要是选用高密度聚乙烯做为主要原材料，再经过特殊工序编织成网状所制造而成的辅助材料。具有寿命长、坚固耐久的特性，并能够发挥基本的防尘功能，防尘网通常被用来裸土覆盖，能够发挥防尘阻风，抑制尘土飞扬的功能。2.2防尘网在工程中的缺点2.2.1防尘网治理扬尘效果差防尘网自身带有网眼，风力不大时，对环境基本无影响，但如果风力过大，地面上的尘土还是会从网眼中随风力散逸出来，造成扬尘污染，并不能完全杜绝尘土飞扬。且风力过大时，防尘网不容易固定，容易被风刮起，无法起到防尘的效果。2.2.2防尘网耐用度低防尘网长时间暴露在环境中，受日晒和风力作用下容易出现破损现象，从而导致裸土重新暴露在外，无法起到防尘作用，进而产生扬尘污染。不仅如此，防尘网自重轻，碎片很容易随风飘扬，对周围的交通、电力都会产生安全威胁。2.2.3防尘网污染环境由于防尘网是塑料制品，不可被降解，破碎后的防尘网碎片基本会被埋进土里，非常难以回收，形成土壤的塑料污染。随着时间的推移，塑料里面的化学成分就会污染土壤和动植物，造成对生态环境的破坏影响。2.3防尘网对生态环境的影响防尘网是现阶段建筑工程中使用率最高、应用最广泛常见的防尘用具。防尘网虽然在一定程度上控制了大粒径扬尘，但对于较细小的微粒尘土就有些力不从心了；再者，由于防尘网属于一次性用品，可以使用时间较短，难以回收二次利用，并且在长期内无法完全自我降解，经风吹日晒雨水的冲洗后，极易变脆、老化、碎裂，还可在特定条件下释放有毒有害的化学物质造成土壤污染，如果不采取适当的措施进行处理，就会留下“二次污染”的危害。并且，对于脆裂后的防尘网，回收处理难度极大，又因为自身重量很轻，极易随风飘扬，容易造成污染面扩大。同时，由于防尘网无法起到防水的作用，对于原料堆、土堆一旦遇到过大的雨水，非常容易形成径流，进而引发滑坡，造成安全隐患。2.3.1对土壤健康和功能的影响由于防尘网造成的塑料污染物，可能会通过影响土壤的酸碱度、土壤的结构、土壤的肥力和养分，来影响土壤特性。土壤被加入塑料垃圾后，塑料里面的有害化学成分，会造成土壤的酸碱度发生变化。多年生黑麦草种植的土壤暴露高密度聚乙稀30天后，土壤的pH值比对照组低0.62个单位[6]防尘网塑料还会对土壤结构产生影响，例如土壤的容重、持水能力和水稳性团聚体。防尘网塑料可以通过水的运动创造的通道来加速土壤中水分的蒸发，并且随着塑料浓度的不断增加，这种作用效果持续增强，塑料的积累也会破坏土壤的结构完整性，导致土壤表面的干燥开裂。2.3.2对土壤微生物的影响土壤性质和养分与土壤微生物活性密切相关。由塑料材质导致的土壤物理环境的变化-特别是土壤团聚体，会影响微生物的不断进化。微生物的活动，有利于土壤团聚体的不断形成，而当土壤中存在塑料的情况下，这种积极的作用会被降低甚至抵消。塑料对土壤的污染可以对土壤特性产生一系列影响，并对土壤微生物施加一定的生存压力，从而导致土壤微生物群落的结构和多样性发生改变以及进化结果的变化。2.3.3对土壤植物的影响防尘网所产生的塑料污染物还会对土壤植物产生生长影响。因为塑料化学物质的存在会引起土壤理化参数的改变，从而改变植物根系和营养状况，进而影响植物的正常生长。2.3.4对土壤动物的影响存在于土壤中的防尘网遗留物还会对土壤中生活的动物产生影响，塑料物粘附在动物的外表面，可能会直接阻碍它们的活动性，甚至直接对它们的生命造成威胁。蚯蚓作为土壤中的典型代表动物，暴露于土壤中防尘网的蚯蚓可能会失去表面粘液，并且在物理、生理和分子水平上对它们造成损害。虽然低浓度的塑料污染物不会改变蚯蚓的过氧化物酶和脂质过氧化物的活性，但会损害蚯蚓的肠道病理组织和免疫反应[7]。长时间处于此类环境中，会对土壤中的动物造成不可逆的伤害。2.3.5塑料污染物对地下水的影响土壤中的防尘网塑料污染物可以通过长距离迀移(例如动物干扰，地表径流等)从土壤表面运输到地下水环境，塑料污染物从而对地下含水层和饮用水构成重大风险。塑料对地下水等地下环境的影响具有巨大的影响。2.3.6微塑料可以是其他物质的媒介微塑料中含有邻苯二甲酸二乙基己内酯(DEHP)一类的化学添加剂，而该添加剂亦为塑料制品制造过程中常见的有机污染物；存在于塑料物品中的有毒物质也能从微塑料中缓慢迀移至土壤表面，并由于塑料在土壤中的迁移现象而产生了在土壤中生物传播的能力，从而带来生态和健康风险。3关于抑尘剂的论述3.1传统抑尘剂的分类抑尘剂根据不同的物理机能，将化学抑尘剂细分为四大类型，即:润湿型化学抑尘剂、粘附型化学抑尘剂、聚合型化学抑尘剂和复合型化学抑尘剂。3.1.1润湿型化学抑尘剂润湿类化学抑尘剂的主要原料包含了表层活力剂和部分吸湿性无机化学盐。表层活力剂是它们的主要合成材料，可以减少化工溶剂的表层作用，进而起到润湿、乳化的效果，进而发挥抑尘的功效。而所谓的吸湿性无机化学盐，则有一种可以克服物料先天上吸湿保水性较弱的特性，因而可以改善表层活力剂的抑尘效果。3.1.2粘结型化学抑尘剂粘合类化学抑尘剂的使用机理，包含了利用覆盖、粘合、硅化和凝聚等效果，从而能够控制由粉末和尘土等所形成的扬灰物，进而实现了抑尘的功效。此类抑尘剂主要分为无机粘合型抑尘剂和有机粘合类抑尘剂。无机粘合类抑尘剂的主要原料，为某些无机物材料(包含黏土、卤化物、粉白灰、氯化钙等)。无机粘接型抑尘剂有优异的固尘功效，主要使用在路面固尘上，但乳化性能并不好。而有机合成粘接型抑尘剂则由原油、石蜡、橄榄油废渣、石蜡油、石化渣油煤渣油、水泥沥青料、树脂材料、生物质油渣、纤维素滤材、木质素衍射体、高分子材料等原料构成，经过综合作用后所产生的抑尘剂。机械粘接类抑尘剂各自存在着一定的特点，因此也可添加相应的机械添加剂，用以改善产品质量特性，增强抑尘功效。3.1.3凝聚型化学抑尘剂凝结式化学抑尘剂，是指一类可以利用提高水泥或粉末的含湿量以实现抑尘作用的抑尘剂。其大部分原料都是可以大规模吸附水份的化学吸收剂。凝结式抑尘剂可以根据抑尘作用原理分成二大类，吸湿性无机盐类和高倍吸水性环氧树脂类，吸湿性无机化学盐凝结剂则是指利用吸附室内空气中水份，通过提高粉末的湿量以实现抑尘的作用的一类抑尘剂。大部分原料都是些水溶性无机化学盐，一般含有卤化物(如MgCl2、CaCl2、NaCl、AlCl3)、活性氧化铝、有机硅等。而吸湿盐凝胶体则具有腐蚀强烈的缺点，能够严重侵蚀建筑器具，甚至损害石灰、混凝土等建筑材料。而高倍吸水性树脂凝合剂研制的较晚，但已有将近三十年的发展史，目前正在研发的进程中，表现出了优异的保水性与黏结性，应用于多方面和各行各业，并具有很好的前景。3.1.4复合型化学抑尘剂复合抑尘剂是指基于上述四种抑尘剂的基础上研制而产生的一类新型抑尘剂。复合抑尘剂区别于其他抑尘剂的主要原因在于，其同时具备上述二种或二种以上的抑尘功效，也因此它是由上述二种或多个抑尘剂经过特定的物理化学作用后，所制备的同时具备了上述四种抑尘剂的功效的一类抑尘剂。复合抑尘剂通常具备上述多种抑尘剂的功效，并同时具备了润湿功用、粘附功用、增加路面硬度，凝并功用和吸湿性能，抑尘功效好，因此特别适合于在复杂多变的自然环境下应用。由于复合抑尘剂的发展有着巨大的前景，因此因地制宜的研发复合抑尘剂是十分需要的。3.2新型抑尘剂3.2.1高分子抑尘剂高分子抑尘剂的原料主要包括某些有机大分子，利用高分子的粘着力使灰尘凝聚在一起，从而使灰尘颗粒间的粘附强度增加，从而可以在尘粒表层结壳，达到抑尘的功效。同时，由于涂抹在物料表层上的抑尘剂具有热固化效应，也就会产生相应的渗透深度，从而可以拉长抑尘持续时间，从而达到良好的抑尘效果。由于高分子抑尘剂有着优越的应用安全性、可操作性，所以引用日益普遍，抑尘效果优异[8]。3.2.2环保型抑尘剂环境保护型抑尘剂实际就是利用工业垃圾的再生利用原理而研制的抑尘剂，也就是使用工业垃圾、生活废弃物、生产副产品等为原料，所生产出来的一类新型抑尘剂，具有相对廉价，污染较少的优点。在中国铁路煤炭资源、矿粉运输中，就早已普遍采用了环境保护型抑尘剂，而目前环境保护型抑尘剂也逐渐朝着矿井路面、建设施工等方面发展推广[9]。3.2.3功能型抑尘剂功能特点抑尘剂的主要功能是用来防止自然爆炸、防冻和间接地传播，是针对特殊的空气环境污染的有独特抑尘效应的专门抑尘剂。由于目前煤仍为主要燃料来源，产生的空粉尘气环境污染也日益严重。对于由煤尘所产生的空气环境污染，首先就必须根据煤尘来研制抑尘剂。3.3抑尘剂的发展趋势目前，由于工业社会的进步和信息社会的发达，人类对物资的要求也愈来愈高，从而人们对健康问题的关注程度也与日俱增，为改善目前粉尘对已经大气的环境污染，以往单纯型的抑尘剂已日益无法适应人类需求，因此进一步将综合型抑尘剂慢慢转化，特别是无二次污染的环境友好型抑尘剂，并经过寻求来源较广、物美价廉的原材料材料，进一步研发能够有效对抗各类不良要求的新兴抑尘剂。近年来，对于超强吸湿剂的进展很快，已初步运用在抑尘固尘应用领域，并在进一步蓬勃发展和扩大，重点是具备无二次污染能力、可重复使用，且保湿性固结性能较强。目前抑尘剂的研究发展已获得了阶段性的进步，对于未来抑尘剂的重点与研发前景可从如下几个方向出发：（1）克服当今雾霾的最主要对策，就是通过大气中粒子源分析数据，研制出专用型抑尘剂。（2）抑尘剂得到应用的前提条件主要包括以下二个方面，一是研制出有效环保的抑尘剂，因为该类抑尘剂必须具备成本低、无毒害的特性;二是研制出节能、可运行的设备，使抑尘剂在应用实践中更具实用性。（3）对抑尘剂的深入探讨重点在于人们对机制的了解程度。由于目前，还没有科学研究清楚抑尘剂的具体抑尘机制，所以关于抑尘剂机制的深入探讨是当今学术界的又一大科学研究难题。对此机制的深入探讨，将为对新型抑尘剂的研发打下较好的理论基础。（4）人类对环境问题的关注程度，决定了化学型抑尘剂要朝着更低碳环境方面发展，所以，生化型抑尘剂研究有着良好的前景，特别是对化学生态型抑尘剂的研发，在今后很长时间里必然会成为一项热门的研究课题。

结论造成城市土壤扬尘污染物的源头是很多种的，主要有自然尘、建筑施工、市政工程、城市裸土、道路路面以及工业扬尘等。由于这种大气污染源点多面广，难以统筹管理，又有不良的气象和自然环境条件(我国大多数城市处于北方，空气干燥且风大)，更重了土壤扬灰物环境污染。因此，近年来的飞砂尘暴既严重影响了中国北方城市的室内空气品质，也严重危害了许多中国南方城市。而因为地表土壤暴露、天气干旱、风大等原因，各种沉淀于地球表面的粒子、气溶胶以及污染离子很快就又会流入地面空气，从而造成城市土壤扬灰;许多都市建设也处在基础施工的高峰期，但在建筑施工过程中管理制度并不健全，物料堆遮盖得不严密，且基础施工的进行周期较长，也就必然会形成了施工扬尘;随着现代都市机动车辆数量急剧增加，由汽车撒落到路面上的空气颗粒物与被不断碾压和排出的废气颗粒物相互混杂，共同造成了路面扬尘;工业如燃煤、冶金等会产生大量工业扬尘，对都市扬尘贡献也同样不能忽视。扬尘污染的危害：扬尘组分的化学分析结果表明，扬尘中大部分为土壤尘埃，而地壳中矽、钙、镁等微量元素则是其主体成分。而医学研究表明，通过长时间吸收高含量SiO二粉尘粒，硅肺病的发生率明显提高。而扬尘中的PM10、PM2。5等粒度较小，比表面积大，且因遭受各类环境污染，较易富积大批的危害元素如Hg、Cr、Pb、Cu、天才病等，而且其更易在大气环境中停留，对空气质量影响和人类健康影响也更大。颗粒很大的粒子主要被室内空气阻挡于上呼吸道中，而粒度低于10分μm的粒子则能直接通过咽喉流入下呼吸道，尤其是粒度低于二点五μm的粒子，更能沉淀在肺泡内。如果人长时间生活在相当含量的Hg、Cr、Pb、天才病及一些游离态硅灰的室内空气中，就易导致慢性型食物中毒，以至生成了纤维肺或恶性癌症。另外在室内空气颗粒物中还存在有机物质，大约占百分之五左右，其所含的高分子物质以及多环芳烃还生成了致癌作用。此外，都市空气污染中的细微颗粒物，不仅可能影响都市大气能见度，还会引发光化学烟雾、酸雨、气候变暖等环保问题。PM二点五也是造成城市交通能见度下降的主要罪魁祸首，大大增加了道路交通隐患，同时由于现代都市中机动车辆总量的巨增，也非常容易引发事故。为了守卫蓝天，治理好扬尘问题，工地、矿山等扬尘污染较为严重地方，会在裸土或者料堆上覆盖一层绿色的防尘网，但是随着时间的推移，防尘网显露出来了各种弊端。防尘网的危害如此之多，导致了部分工地和矿山开始摒弃使用防尘网，而改为采用抑尘剂来防治扬尘。抑尘剂也是新兴的抑尘产物，它本来是液态，但把它与清水按配比混合后喷撒到地板上，抑尘剂就会凝固形成了一个密不透风的保护层。保护膜牢牢压住了地板灰尘，即使强风和车压大也无法起扬尘，再涂抹一遍水，就能够最长地抑尘三个多月，效果大大好于普通防尘网。最关键的是，抑尘剂属于环保型药品，其物质在有效期后就会自动地降解掉，并且没有对土地和动植物产生环境污染，所以工地和矿山可以放心使用。近年来，随着我国对严重大气污染的监督管理工作日趋规范，面对扬尘满天飞的状况，各地市市政主管部门加强了对严重大气污染的治理尤其是对"扬尘"管理，并要求在施工现场、工业企业存放场所、裸露地块、建筑渣土，以及容易产生扬灰物的区域做好防尘遮盖等措施，以有效管控扬尘污染。

参考文献[1]CrawfordCB,QuinnB.Plasticproduction,wasteandlegislation.MicroplasticPollutants[M].Elsevier,2016,pp.39-56.[2]PlasticsEurope,2017.Plastics-TheFacts2017:AnanalysisofEuropeanPlasticProduction,DemandandWasteDatafor2017.Brussels,Belgium.https://www.plasticseurope.Org/en/resources/publications/274-plastics-facts-2017.[3]GeyerR,jambeckJR,LawKL.Production,use,andfateofallplasticsevermade