【摘要】： 近年來,我國(guó)乃至全世界面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,其中有機(jī)物以其高毒性、成分復(fù)雜性和難治理性成為環(huán)境檢測(cè)和治理的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。瀝青在加工和使用過程中其組分可以遷移到環(huán)境中,是造成環(huán)境有機(jī)物污染的一個(gè)污染源。為了評(píng)價(jià)瀝青組分對(duì)環(huán)境的危害性,本文針對(duì)瀝青組分在空氣和水體中的危害性進(jìn)行研究,進(jìn)而指導(dǎo)瀝青材料的使用,來減少或避免瀝青組分對(duì)環(huán)境的危害性。 在評(píng)價(jià)瀝青煙對(duì)空氣的危害性時(shí),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用反應(yīng)釜為主體的瀝青煙產(chǎn)生設(shè)備,考察拌和條件對(duì)瀝青煙釋放量和化學(xué)組成的影響,結(jié)果表明瀝青煙主要是由粒徑大于3μm的顆粒狀物質(zhì)組成(重組分),而粒徑低于3μm的顆粒狀物質(zhì)和氣態(tài)物質(zhì)(輕組分)含量甚小,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于重組分的含量,且隨著溫度、時(shí)間和空速的增加,瀝青煙的釋放量呈增加的趨勢(shì);而未攪拌條件下瀝青煙的釋放量較攪拌條件下有所增加。對(duì)瀝青煙的化學(xué)組成分析表明,瀝青煙中主要是由烷烴化合物、芳烴化合物和含硫、氮、氧的雜環(huán)化合物組成,且隨著溫度、時(shí)間和空速的增加,瀝青煙中芳烴化合物和雜環(huán)化合物所占比例增加,烷烴化合物所占比例降低;相比于攪拌條件而言,未攪拌條件下瀝青煙中芳烴化合物和雜環(huán)化合物所占比例增加,烷烴化合物比例降低。由此可見,拌和條件對(duì)烷烴化合物的影響較小,而對(duì)芳烴化合物和雜環(huán)化合物的影響較大。在影響因素研究的基礎(chǔ)上,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以瀝青四組分分布為指標(biāo),來模擬拌和條件下瀝青煙的釋放量,并對(duì)近十年瀝青煙釋放量進(jìn)行統(tǒng)算,結(jié)果表明近兩年每年都有2.5萬噸以上的瀝青煙釋放到空氣中。 在評(píng)價(jià)瀝青組分對(duì)水體的危害性時(shí),采用浸出的實(shí)驗(yàn)方法,首先考察常溫條件下瀝青組分的可浸出性;結(jié)果表明瀝青的組分可以浸出,但浸出量較小,且都低于地表水限定指標(biāo)。但在影響因素研究中表明,溫度、浸出液pH值和浸出液中氯鹽含量都對(duì)瀝青組分的浸出有影響,這說明瀝青組分對(duì)水體存在潛在危害性。為了評(píng)價(jià)瀝青組分對(duì)水體的潛在危害性,采用正交實(shí)驗(yàn)和單因素考察,優(yōu)化得出五種瀝青組分最大浸出量的條件,并對(duì)此條件下的浸出的瀝青組分進(jìn)行定量和定性分析,定量分析表明,浸出液中總有機(jī)物含量(COD)較大,且都超過了地表水限定指標(biāo);定性分析表明,瀝青中浸出量較大的組分是一些含有羥基和羰基的化合物,其次是烷烴化合物,經(jīng)歸屬得出,這些易浸出且浸出量較大的含有羥基和羰基的化合物主要分布在瀝青的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中。通過對(duì)五種瀝青中可浸出組分的危害性評(píng)價(jià)表明,瀝青組分中含有危害性較大的環(huán)境優(yōu)先控制物,但對(duì)其的定量分析表明,其含量低于儀器檢測(cè)下限,這說明可浸出的瀝青組分中毒害性較大的組分含量很小。在瀝青老化程度對(duì)瀝青組分浸出量的影響中表明,隨著瀝青老化程度的增加,其組分的浸出量增加,說明瀝青在使用過程中,其組分對(duì)水體的潛在危害性程度增加。在浸出級(jí)數(shù)的考察中表明,隨著浸出級(jí)數(shù)的增加,五種瀝青的浸出液COD值均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),說明隨著雨水等的沖刷作用,瀝青中可浸出組分的量會(huì)越來越少,對(duì)水體的潛在危害性程度會(huì)不斷降低。 通過比較瀝青組分對(duì)空氣和水體的危害性程度,表明瀝青在熱拌和過程中,每千克瀝青可以釋放0.7g的多環(huán)芳烴;而在最大浸出條件下,浸出組分中毒害性較大的鄰苯二甲酸脂類化合物的含量低于儀器檢測(cè)下限,由此說明瀝青煙對(duì)空氣的危害性比較大。為了降低瀝青煙對(duì)空氣的危害性,本文研究了抑制瀝青煙產(chǎn)生的方法。首先通過關(guān)聯(lián)載氣中氧氣含量和瀝青煙釋放量的關(guān)系,以及瀝青組分結(jié)構(gòu)和氧元素含量的變化,驗(yàn)證瀝青煙產(chǎn)生是由于組分氧化的機(jī)理。再通過考察市場(chǎng)上常用的五種自由基抑制劑對(duì)A瀝青煙的抑制作用,找出了抑制效果較好的抑制劑及其含量。通過考察抑制劑a對(duì)五種瀝青煙氣的抑制效果表明,同一抑制劑可以對(duì)同一油源的瀝青具有相同的抑制效果,但不可能找出一種對(duì)所有瀝青的煙氣都具有較好的抑制效果的抑制劑。在實(shí)驗(yàn)選用的五種瀝青中,a和c抑制劑在加入量為4%時(shí),對(duì)A、C、D和E四種瀝青煙都具有很好的抑制效果,但對(duì)B瀝青的抑制效果較差,甚至導(dǎo)致瀝青煙釋放量的增加。 通過考察抑制劑對(duì)瀝青性能的影響得出,當(dāng)抑制劑對(duì)瀝青煙的產(chǎn)生具有較好的抑制效果時(shí),抑制劑不會(huì)對(duì)瀝青的性能產(chǎn)生影響,但如果抑制劑的加入導(dǎo)致瀝青煙的釋放量增加,則抑制劑的加入使得瀝青性能向著老化方向進(jìn)行。通過抑制劑對(duì)瀝青TFOT老化性能的影響表明,添加抑制劑后瀝青的質(zhì)量變化變小,但老化后各項(xiàng)指標(biāo)變化不明顯,對(duì)老化后瀝青的組分結(jié)構(gòu)研究表明,添加了c抑制劑的瀝青老化后的羰基吸收峰強(qiáng)度較低,這說明,抑制劑的加入抑制了瀝青組分和氧氣的反應(yīng),即抑制了組分的氧化,進(jìn)而驗(yàn)證了其對(duì)瀝青煙具有抑制效果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X50
【圖文】：

威國(guó)家職業(yè)性健康協(xié)會(huì)則提出瀝青鋪路工的疼痛發(fā)作率及其他病癥要高于其他工人，并將瀝青煙霧濃度一般承受值定為0.358 mg/m3，得出職業(yè)性發(fā)病率與1，2，4 三甲基苯高溫、煙霧濃度及胺含量大小密切相關(guān)的看法[23]。1.2.1.1 瀝青煙的產(chǎn)生和富集方法研究鑒于瀝青煙的危害性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們?cè)?0世紀(jì)60年代開始了對(duì)瀝青煙的研究，但在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，以評(píng)價(jià)瀝青煙的毒害性為主，且瀝青煙都是在現(xiàn)場(chǎng)拌合過程中收集獲得。隨著人們研究的深入，對(duì)瀝青煙的研究不在限于其毒害性評(píng)價(jià)上，20世紀(jì)末國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者開始了對(duì)瀝青煙的影響和組成的研究，瀝青煙的獲得也有現(xiàn)場(chǎng)捕集轉(zhuǎn)為實(shí)驗(yàn)室制備。在室內(nèi)研究中，瀝青煙的產(chǎn)生過程中大都采用自制的瀝青煙產(chǎn)生裝置，其中最具有代表性的有下列幾種。Anthony J. Kriech（1999）[24]等人研究了不同瀝青煙制備條件對(duì)瀝青煙組成的影響他們采用美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與衛(wèi)生協(xié)會(huì)（the National Institute of Occupational Safety anHealth（NIOSH））的 Sivak（1989）[25]設(shè)計(jì)的瀝青煙產(chǎn)生設(shè)備。如圖 1-1 所示。

第一章 前言Anthony J. Kriech 以建筑瀝青為原料，來研究其的生煙情況。瀝青樣品盛放在燒瓶中，在電加熱和攪拌器作用下來產(chǎn)生瀝青煙。首先空氣經(jīng)過干燥處理后以 10L的速率通入熱瀝青液面的上空，產(chǎn)生的瀝青煙經(jīng)空氣載氣帶出后經(jīng)四個(gè)串聯(lián)的玻璃濾筒收集煙氣中的液態(tài)顆粒狀物質(zhì)，并用 XAD-2 樹脂富集瀝青中的易揮發(fā)性組分后所有的瀝青煙組分用二硫化碳洗脫混合后進(jìn)行組成分析。結(jié)果表明，瀝青煙產(chǎn)生中條件的微小變化就會(huì)導(dǎo)致瀝青煙組成的明顯不同。Jin Wang（2001）[26]等人采用圖 1-2 的瀝青煙產(chǎn)生裝置來研究瀝青的生煙情況瀝青煙產(chǎn)生裝置相比于 NIOSH 實(shí)驗(yàn)室瀝青煙產(chǎn)生設(shè)備而言更要復(fù)雜的多。Jin Wan人在設(shè)計(jì)此裝置時(shí)主要是來模擬現(xiàn)場(chǎng)拌和過程中瀝青的生煙情況。相關(guān)博士學(xué)位論文 2011年 第01期 工程科技Ⅰ輯

中國(guó)石油大學(xué)（華東）博士學(xué)位論文以薄層狀流經(jīng)一個(gè)產(chǎn)生器，且都是用來模擬瀝青拌和過程中生煙情況。相比而言，Heritage 的瀝青煙產(chǎn)生裝置對(duì)瀝青煙的富集比較簡(jiǎn)單，但瀝青生煙過程中各個(gè)條件的控制比較嚴(yán)格，比 Jin Wang 的更接近于現(xiàn)場(chǎng)拌和情況。期 才洪美：瀝青使用過程中對(duì)環(huán)境的影響研究 B027-

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 肖明月;吳稟雅;張培培;;淺談瀝青路面的危害與防護(hù)[J];科技信息;2012年32期

2 胡霞光;吳鳳珍;李鳳;劉紫陽;;公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)中的節(jié)能減排技術(shù)[J];徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

本文編號(hào)：2787478