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建筑施工中渣土扬尘的起因分析及治理思路

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：孙瑞彤

[导读] 摘要：现代人对健康生活的追求越来越高，空气质量逐渐成为热门话题。

        中国建筑第八工程局西南分公司重庆 401120
        摘要：现代人对健康生活的追求越来越高，空气质量逐渐成为热门话题。建筑工程中渣土扬尘对城市空气质量造成一定程度的危害。目前，渣土扬尘的治理对人力财力的消耗数额巨大，治理措施的推广困难重重。本文对渣土扬尘的产生过程进行深刻剖析，提出一种渣土扬尘治理的新思路，以改善渣土扬尘治理现状。
        关键词：建筑工程；渣土扬尘；
        1.土石方工程中扬尘污染的现状
        随着城市化进程加快，人们对生活品质的追求也越来越高，更多的人注意到空气质量对健康生活的影响。PM10——粒径在10μm以下的颗粒物，作为《环境空气质量标准（GB3095-1996）》中对大气环境质量评价的重要标准，很大程度上代表了一个地区空气质量的好坏程度，成为人们关注的重点。
        建筑工地中扬尘污染的产物正是PM10，而扬尘污染中渣土扬尘成为了百姓感受最为直观且最为关切的问题。土石方工程是建筑工地的第一步工序，土方开挖，土方外运，土方转运，土方回填等都离不开与土打交道。利用机械台班人力对土方进行转移的过程中，渣土扬尘无可避免，尤其是风力推动下，漫天黄沙的场景在城市里也并非罕见。
        目前，建筑工地对渣土扬尘的治理手段十分有限，普通降尘方法有洒水车降尘、围挡约束扬尘，先进的方法有围挡喷淋降尘、雾炮机或水炮车降尘。这些治理方法的应用在一定程度上降低了渣土扬尘的污染，但高额的成本也成为渣土扬尘治理的阻力之一。
        2.渣土扬尘产生原因分析
        为降低渣土扬尘的治理成本，找到更节省的治理措施，需对渣土扬尘的产生原因进行更深一步剖析。
        2.1 土的物理性质
        土是由固，液，气三相根据一定比例及相互作用形成，其中三相成分比例发生变化时，土的物理性质也将发生改变。
        固态颗粒来源于岩石的风化，成分与母岩完全相同。根据风化程度不同，固体颗粒粒径也有不同，因此不同土的固态颗粒粒径级配必然不同。其中，高风化程度的土可以达到粒径小于10μm，正是这部分固态的颗粒最终成为了渣土扬尘污中主要粉尘颗粒。
        土中的液态水分为结合水和自由水两种形态。自由水在土中没有约束自由流动，结合水受电分子吸引附着于土颗粒表面，根据吸附力的强弱可分为强结合水和弱结合水。
        2.2 渣土扬尘的产生（气溶胶传播）
        土处于高温干燥的环境中时，液态水逐渐蒸发，自由水，弱结合水，强结合水相继蒸发，土中的固态颗粒逐渐失去约束处于自由状态。不同粒径的固态颗粒在受到外界扰动的情况下激发的运动状态各不相同。
        粒径大于100μm的固态颗粒主要受到重力影响，以较快的速度下落至地面，无法在空气中飘散。
        粒径小于100μm的固态颗粒具备在空气中自由散播的能力，与空气共同形成气溶胶的状态。粒径大于10μm的固态颗粒在一定范围内传播之后受重力影响会降落至地面称为降尘；粒径小于10μm的颗粒（PM10）几乎不受重力影响，在空气中传播的范围相当广称为飘尘。影响气溶胶传播的因素有一下六个因素：

        无外界扰动的情况下，大气中的气溶胶只进行布朗运动，尘粒运动的速度是随机的包括方向和大小，但布朗运动的剧烈程度是一定的，扩散的速度是有限的。从宏观角度看，当土受到一个外界激励，影响范围内的尘粒开始做无规则的布朗运动，由于下部受到地面约束，扬尘扩散向上方以球形扩散。这种无外界影响，扬尘自然扩散的过程称为扬尘的首次污染。
        当外界扰动（例如有风的环境），尘粒持续受到外力作用获得加速度，其瞬时速度持续增加，渣土扬尘传播速率与风速呈接近平方的指数关系，在小范围内产生的扬尘很快能形成漫天黄沙的场景。这种通过外接扰动扩大扬尘影响范围的过程称为扬尘的二次污染。
        在现实环境中，不可能做到无风的条件，因此二次污染必然发生，扬尘污染的范围必然会扩大。PM10也正是通过气溶胶传播的方式走进人们的生活，危害着人们的身体健康。
        2.3 渣土扬尘湮灭过程
        漂浮在大气中的尘粒很难自然地落在地上湮灭，而是通过与水结合的方式才会尘埃落定。从前面提到的土的物理性质不难发现，当固体颗粒与水接触会产生电场力，这种电场力会吸引周围的土颗粒相继结合。当结合到一定程度，不满足气溶胶形成的粒径条件时，尘粒将会受到重力作用降落，从而达到降尘的目的。
        水成为了扬尘湮灭过程中的关键角色。
        大气中的粉尘与空气中的水蒸气或降雨结合从而湮灭，这也是湿度大或雨天空气质量更优的原因所在。建筑工地上常见的扬尘治理措施大多也与水相关。
        3 渣土扬尘治理思路
        目前建筑工地对扬尘的治理手段大多是大而泛的治理，洒水车、水炮车、雾炮机等机械台班需要不间断供水，耗费人力财力巨大，从而降低了施工方对扬尘治理的积极性，让扬尘治理过程成为一种自上而下传递压力的过程，推进起来困难重重。扬尘治理的思路需有进一步创新提高。
        3.1 渣土扬尘治理思路理论论述
        结合上述渣土扬尘产生的过程分析，渣土扬尘经历了首次污染和二次污染两个阶段，二次污染的扩散速度相当快，扬尘在五秒钟内扩散的范围每一秒都呈倍数的增加。第一秒的影响范围和第五秒的影响范围，扩大了十倍不止。
        目前建筑工地上对渣土扬尘的治理恰恰是在扬尘二次污染后后才开始治理。水炮车、雾炮机、围挡喷淋对整个施工场地进行全面降水降尘，这种治理方式是一种大范围的降尘方法，封锁了扬尘扩散出施工现场的外围线路。存在诸多弊端：首先，水炮车和洒水车不能保证全时段在线；其次，围挡喷淋的喷淋高度有限，不能覆盖全场；最后，高额成本让扬尘治理工作推进困难。
        换一个思路来看待扬尘治理，扬尘产生的前两秒扩散面积并大，在这段时间控制住扬尘，效果可能更好，成本可能更低，称为一种点对点的治理思路。当扬尘激发的同时对其进行降水，不待固体颗粒扩散出去就和水结合落地，这样，从源头上遏制了扬尘的扩散。
        点对点的治理思路在其他邻域有类似运用，类比可燃物着火情况下，用干粉灭火器对准其根部灭火；供电局停电只需关闭总闸；那么扬尘治理与其等扬尘扩散之后耗费巨大人力财力从面上进行大面积处理，不如以点破面对其根源进行治理。
        3.2 渣土扬尘治理思路的具体实施构想
        施工现场渣土扬尘的主要产生在土方开挖以及转运过程，若想实施前述渣土扬尘治理思路，需找到扬尘初始激发的位置。对挖掘机而言，铲斗正是扬尘产生的位置，需要做的便是对扬尘激发的位置进行降水降尘。考虑到铲斗与土接触时产生的扬尘扩散形式以铲斗为中心圆形扩散，拟降尘装置设置在铲斗油缸二分之一处绕机械臂设置一个环形喷淋装置当挖机进行土方工作时开启喷淋装置可有效降尘。炮机、钻孔机等直接机械可采用同样的降尘装置处理。
        渣土车降尘：考虑到渣土车扬尘主要来自土方装运以及运输过程中颠簸导致，拟采用在渣土车装土箱内设置两行喷淋装置，在装土过程中不断进行喷淋降尘，同时给予土一定的湿度保证运输过程中不产生扬尘。
        4.结论
        （1）渣土扬尘的产生过程：粒径小于10μm的固态颗粒在土壤失水的情况下受到外部激励扩散到空气中形成气溶胶传播的过程。
        （2）治理渣土扬尘的关键在于利用水与空气中粉尘结合达到降尘目的。
        （3）点对点的渣土扬尘治理思路：针对渣土扬尘产生的起点，用点对点的降尘措施在根源上抑制渣土扬尘的产生。
        （4）提出部分具体实施措施仅供参考。
        参考文献：
        [1]胡绍轩建筑施工的扬尘控制及优化研究[J].低碳世界，2020，8（3）：124-125
        [2]刘智明建筑施工扬尘控制技术研究与应用[J] 中国标准化，2019（24）：64-65