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截止2018年底,我国公路总里程达484.65万公里,其中90%以上为沥青路面,道路沥青消费量达2582万吨。一方面,沥青作为公路与市政道路路面铺筑的主要原材料,在沥青企业高温生产、沥青拌和站高温加工、沥青道路铺筑高温施工过程及常温服役期间会释放沥青烟和挥发性有机化合物(VOCs)。另一方面,随着沥青产量、用量的增长,沥青生产企业及配套的沥青混合料拌和站数量也不断增长,逐渐成为我国重要的VOCs工业污染源。本文以典型沥青生产企业、沥青拌和站和沥青路面铺筑现场为研究对象,开展沥青VOCs排放特征和控制对策的研究。主要结果如下:
(1)沥青生产行业VOCs质量浓度范围为37.28~7527.54μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、芳香烃、烯烃,其中烷烃以C2~C5饱和链烃物质为主,特征组分为乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、甲基环戊烷、正庚烷、甲基环己烷、丙烯、1-丁烯、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、邻二甲苯。沥青拌和站VOCs质量浓度范围为29.94~11236.66μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、酯类、烯烃、芳香烃,其中烷烃仍以C2~C5饱和链烃物质为主,但C8~C12饱和链烃物质贡献开始显现,特征组分为乙烷、丙烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正癸烷、十一烷、丙烯、甲苯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸正丁酯。沥青路面铺筑现场VOCs质量浓度范围为224.08~2310.82μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、烯烃、芳香烃,其中沥青路面摊铺、压实过程烷烃以C9~C11饱和链烃物质为主,沥青路面冷却、常温服役过程烷烃以C2~C5饱和链烃物质为主,特征组分为正戊烷、十一烷、丙烯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸正丁酯。
(2)沥青路面铺筑施工环节中,VOCs排放浓度按照铺路流程依次降低,为路面摊铺>路面压实>路面冷却。沥青路面压实阶段、冷却阶段VOCs排放浓度随时间的增加逐渐降低,而沥青路面冷却阶段VOCs排放浓度随温度的降低逐渐降低。
(3)沥青生产行业OFP范围为95.38~18926.65μg/m3,沥青拌和站OFP范围为115.01~31962.03μg/m3,沥青路面铺筑现场OFP范围为1223.10~7231.29μg/m3,乙烯、丙烯、1-丁烯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、1,2,3-三甲苯、甲基丙烯酸甲酯为主要贡献物质。
(4)石油沥青和改性沥青基本不含水分或含水量很低,石油沥青VOCs含量高于改性沥青,单位质量石油沥青VOCs含量为11.56×10-3g/g,单位质量改性沥青VOCs含量为2.93×10-3g/g。首次提出沥青道路排放系数,由实验所测沥青VOCs含量与调研所得全国沥青道路单位长度沥青用量相乘获得。
(1)沥青生产行业VOCs质量浓度范围为37.28~7527.54μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、芳香烃、烯烃,其中烷烃以C2~C5饱和链烃物质为主,特征组分为乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、甲基环戊烷、正庚烷、甲基环己烷、丙烯、1-丁烯、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、邻二甲苯。沥青拌和站VOCs质量浓度范围为29.94~11236.66μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、酯类、烯烃、芳香烃,其中烷烃仍以C2~C5饱和链烃物质为主,但C8~C12饱和链烃物质贡献开始显现,特征组分为乙烷、丙烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正癸烷、十一烷、丙烯、甲苯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸正丁酯。沥青路面铺筑现场VOCs质量浓度范围为224.08~2310.82μg/m3,VOCs特征物种为烷烃、烯烃、芳香烃,其中沥青路面摊铺、压实过程烷烃以C9~C11饱和链烃物质为主,沥青路面冷却、常温服役过程烷烃以C2~C5饱和链烃物质为主,特征组分为正戊烷、十一烷、丙烯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸正丁酯。
(2)沥青路面铺筑施工环节中,VOCs排放浓度按照铺路流程依次降低,为路面摊铺>路面压实>路面冷却。沥青路面压实阶段、冷却阶段VOCs排放浓度随时间的增加逐渐降低,而沥青路面冷却阶段VOCs排放浓度随温度的降低逐渐降低。
(3)沥青生产行业OFP范围为95.38~18926.65μg/m3,沥青拌和站OFP范围为115.01~31962.03μg/m3,沥青路面铺筑现场OFP范围为1223.10~7231.29μg/m3,乙烯、丙烯、1-丁烯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、1,2,3-三甲苯、甲基丙烯酸甲酯为主要贡献物质。
(4)石油沥青和改性沥青基本不含水分或含水量很低,石油沥青VOCs含量高于改性沥青,单位质量石油沥青VOCs含量为11.56×10-3g/g,单位质量改性沥青VOCs含量为2.93×10-3g/g。首次提出沥青道路排放系数,由实验所测沥青VOCs含量与调研所得全国沥青道路单位长度沥青用量相乘获得。