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試析道路瀝青對(duì)水體危害性分析工學(xué)論文
摘要:瀝青作為一種基礎(chǔ)建設(shè)材料，在國(guó)民建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中都有著不可替代的作用，然而隨著瀝青用量的逐年增加，人們開(kāi)始關(guān)注瀝青這種復(fù)雜的有機(jī)混合體會(huì)對(duì)環(huán)境造成潛在危害。簡(jiǎn)要分析了石油瀝青的組成特性，闡述了其對(duì)水體的影響，并著重分析了道路瀝青浸出液中的有機(jī)物的特性。
關(guān)鍵詞:瀝青 水體 浸出液
1石油瀝青的組成及性質(zhì)
石油瀝青是由性質(zhì)及分子量不同的烴和烴的衍生物組成的混合物，在常溫下呈固體、半固體、顏色為辣褐色至黑色，有較高的粘滯性。能溶于苯、甲苯、二硫化碳、氯仿、乙醚和松節(jié)油等有機(jī)溶劑，但不溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。密度為1.00一1.18x103kg/m3。它沒(méi)有固定熔點(diǎn)，加熱首先膨脹，在300℃左右時(shí)分解成焦炭和氣體。
石油瀝青是石油中最重的部分，也是分子量最大、組成及結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部分。由于產(chǎn)地、結(jié)構(gòu)、加工工藝等不同，它的化學(xué)成分有很大區(qū)別，但元素組成基本相同。主要有碳和氫，還有少量的硫、氮和氧元素;微量金屬元素主要有鐵、銻、鎳、釩、鈉、鈣、銅等。研究表明硫主要以噬吩和硫化物的形式存在還有少量的亞楓，氧主要以梭酸及酚類(lèi)等含氧化合物的形式存在，也有少量的醇、醚、醛、酮、醋、醒、環(huán)氧化合物和釩氧葉琳。大部分鎳和釩是以與葉琳形成氮化物絡(luò)合物和烷基金屬絡(luò)合物的形式存在。
常用的石油瀝青主要有直餾瀝青和氧化瀝青2種，直餾瀝青是石油原油提煉出汽油、煤油、中油、重油等產(chǎn)品剩余的殘?jiān)?氧化瀝青是直餾瀝青在氧化釜內(nèi)加溫注氧后形成的。
2瀝青對(duì)水體的影響
道路瀝青在使用過(guò)程中不僅要受雨水連續(xù)長(zhǎng)期的沖刷，而且在潮濕地區(qū)，路基中的瀝青長(zhǎng)期受到地下水的浸泡。從瀝青的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)分，瀝青與水接觸的主要方式有5種。
(1)長(zhǎng)期浸泡
瀝青在水池、水道管線內(nèi)部作為防水、防銹材料使用時(shí)，其長(zhǎng)期浸泡于水中。
(2)地下水侵蝕
近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)也得到了高度重視和發(fā)展，而解決地下工程的防水問(wèn)題是重中之重。高聚物改性瀝青以其防水效果好，施工簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)得到大量應(yīng)用。在此方面應(yīng)用的瀝青長(zhǎng)期處于潮濕地下水浸蝕的狀態(tài)。
(3)集料空隙中滲透的水
下雨期間，由于瀝青路面的滲透作用，會(huì)有部分雨水滲透進(jìn)人瀝青混合料內(nèi)部的空隙中。重載高速情況下，輪胎的沖擊力增加了雨水的滲入量。而滲透進(jìn)人瀝青混合料空隙中的水分則無(wú)法滲出，會(huì)長(zhǎng)期滯留在空隙結(jié)構(gòu)中。
(4)分散在水中
當(dāng)瀝青路面發(fā)生水損、車(chē)轍、松散、老化、泛油等早期破壞時(shí)，瀝青和集料發(fā)生剝離，形成細(xì)小的瀝青顆粒。經(jīng)雨水沖刷或風(fēng)吹等外界作用，瀝青顆粒會(huì)進(jìn)入水體中，尤其是當(dāng)水中含有乙醇、丙酮、甲苯等溶劑時(shí)，則會(huì)加速瀝青在水中的分散。
(5)雨水沖刷
雨季，瀝青路面直接受到雨水的沖刷，降雨量較大時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生浸泡，當(dāng)瀝青路面上存在落地油、除冰鹽等時(shí)，雨水的水質(zhì)發(fā)生變化，有可能增加瀝青中組分的浸出量。盡管浸泡的情況較少，但隨著瀝青路面的迅猛發(fā)展，大面積的瀝青路面在某種特殊情況下可能會(huì)影響水質(zhì)，造成潛在危害。
由此可以看出，瀝青作為高性能的建筑材料在使用過(guò)程中不可避免要與水接觸，而與水接觸就有可能使瀝青中組分的浸出，進(jìn)而影響水質(zhì)。然而，瀝青極難溶于水，只有在特定場(chǎng)合長(zhǎng)時(shí)間接觸，才會(huì)使其中的某些組分浸出。比如，在公路運(yùn)輸中，車(chē)輛使用的柴油、汽油、潤(rùn)滑油灑人瀝青路面，而汽油、柴油、機(jī)油對(duì)瀝青有很強(qiáng)的溶解作用，瀝青溶化不僅造成路瀝青混合料的剝離和松散破壞，且可能在大雨沖刷下進(jìn)人水體。而溶于水的有機(jī)溶劑(如丙酮、乙醇等)、有毒溶劑(三氯甲烷、四氯化碳等)也可造成瀝青中組分在水中的溶解釋放。甚至有一些微生物可吞噬分解瀝青使有害物質(zhì)在生物體內(nèi)聚集，沿生物鏈造成環(huán)境污染和危害。因此，很多學(xué)者研究了瀝青組分的浸出特性。
3浸出液中有機(jī)物特性的分析
通過(guò)浸出液有機(jī)物組成分析可以看出，浸出液中均含有一定量的酞酸醋類(lèi)，少量的苯酚類(lèi)及多環(huán)芳烴類(lèi)。這些物質(zhì)具有一定的毒害性，在水污染領(lǐng)域中，被列為優(yōu)先控制物，需嚴(yán)格控制其排放量。酞酸醋類(lèi)是指鄰苯二甲酸醋;苯酚類(lèi)是指芳烴的含經(jīng)基衍生物，根據(jù)其揮發(fā)性分為揮發(fā)性酚和不揮發(fā)性酚;含氮化合物包括酞胺、咔哇等含氮化合物;苯的其衍生物主要是指除以上4種物質(zhì)外仍含有苯環(huán)的復(fù)雜化合物。
相比較每一種瀝青的有機(jī)物種類(lèi)而言，酞酸酷類(lèi)的含量都比較大。酞酸醋是一種易溶于脂肪和有機(jī)溶劑而不易溶于水的物質(zhì)，因而能在生物體內(nèi)聚集。這類(lèi)物質(zhì)可通過(guò)飲水、進(jìn)食、皮膚接觸和呼吸等途徑進(jìn)人人體，酞酸醋有致畸作用和致突作用，會(huì)干擾人體內(nèi)分泌，損害生殖和發(fā)育。酞酸二丁醋可引起中毒性腎炎。長(zhǎng)期接觸酞酸醋類(lèi)對(duì)外周神經(jīng)系統(tǒng)有損傷作用，可引起多發(fā)神經(jīng)炎和感覺(jué)遲鈍、麻木等癥狀。酞酸醋類(lèi)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有抑制和麻醉作用，因此這類(lèi)物質(zhì)被列為我國(guó)的優(yōu)先控制物中。
苯酚是世界上公認(rèn)的一種高致癌物質(zhì)，對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染，其對(duì)皮膚、粘膜有強(qiáng)烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經(jīng)或損害肝、腎功能。苯酚對(duì)人體任何組織都有顯著腐蝕作用，如接觸眼，能引起角膜嚴(yán)重?fù)p害，甚至失明。環(huán)境中被酚污染的水，被人體吸收后，通過(guò)體內(nèi)解毒功能，可使其大部分喪失毒性，并隨尿排出體外，若進(jìn)人人體內(nèi)的量超過(guò)正常人體解毒功能時(shí)，超出部分可以蓄積在體內(nèi)各臟器組織內(nèi)，造成慢性中毒，出現(xiàn)不同程度的頭昏、頭痛、皮疹、皮膚搔癢、精神不安、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和食欲不振、吞咽困難、流涎、嘔吐和腹瀉等慢性消化道癥狀。人長(zhǎng)期飲用含酚水，可引起頭昏、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，甚至中毒死亡。苯酚類(lèi)化合物在5種瀝青浸出液中的含量都比較小，因此可以說(shuō)瀝青浸出液中含有或者基本不含致癌性高的苯酚類(lèi)物質(zhì)。
多環(huán)芳烴類(lèi)環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，屬于難分解的有機(jī)物，對(duì)人體作用時(shí)間長(zhǎng)，往往有蓄積毒性作用是一種高致癌的物質(zhì)，強(qiáng)致癌物質(zhì)，損傷生殖系統(tǒng)，易導(dǎo)致皮膚癌，肺癌，上消化道腫瘤，動(dòng)脈硬化，不育癥。多環(huán)芳烴并不是直接致癌物，它在體內(nèi)經(jīng)過(guò)酶的作用后生成終致癌物。經(jīng)致癌物與DNA或INA等結(jié)合后產(chǎn)生不可修復(fù)的損害而導(dǎo)致癌癥。具有致癌、致畸、致突變作用和內(nèi)分泌干擾作用，對(duì)人的生殖系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)造成損害，尤其是婦女和兒童對(duì)它們的危害更為敏感。已經(jīng)證實(shí)多種多環(huán)芳烴類(lèi)化合物具有致癌或致突變的作用。
總之，瀝青浸出液中檢測(cè)出痕量的有毒有害的物質(zhì)，但除了酞酸醋類(lèi)會(huì)對(duì)水質(zhì)造成一定的影響外，其他苯酚、多環(huán)芳烴、苯系物在水相的含量均較小，對(duì)水質(zhì)影響不大。此外，由于采用的溫度遠(yuǎn)超過(guò)瀝青的使用溫度，在常溫或者瀝青使用溫度下是否這些物質(zhì)的檢出超過(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定指標(biāo)還需進(jìn)一步研究。
4結(jié)語(yǔ)
瀝青在使用過(guò)程中，不可避免的要與水接觸，通常認(rèn)為傳統(tǒng)的道路建設(shè)和修復(fù)材料不會(huì)影響水環(huán)境質(zhì)量，然而隨著添加劑的不斷使用，使非傳統(tǒng)性材料與地表水、地下水接觸的幾率增加。在雨季，瀝青中某些組分很可能浸出而遷移到附近的地表水或地下水中。此外，由于路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等原因，滯留在路面面層結(jié)構(gòu)中與瀝青長(zhǎng)期接觸的水，在雨季也隨著徑流而轉(zhuǎn)移到附近的地表水或地下水中，從而導(dǎo)致收納水體水質(zhì)下降，甚至可能會(huì)對(duì)人體造成潛在危害。
隨著“建立環(huán)境友好型社會(huì)”思想在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，瀝青的環(huán)境友好性也被提上日程。通過(guò)研究瀝青組分的浸出特性，進(jìn)而評(píng)價(jià)瀝青對(duì)水體的潛在危害性，避免或減少水環(huán)境污染，合理指導(dǎo)瀝青材料的加工及使用具有重要意義。
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