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试析道路沥青对水体危害性分析

 发布日期:2014/8/21 17:01:00  阅读数:1 分享

试析道路沥青对水体危害性分析

一、石油沥青的组成及性质

石油沥青是由性质及分子量不同的烃和烃的衍生物组成的混合物,在常温下呈固体、半固体、颜色为辣褐色至黑色,有较高的粘滞性。能溶于苯、甲苯、二硫化碳、氯仿、乙醚和松节油等有机溶剂,但不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。密度为1.00一1. 18 x 103 kg/m3。它没有固定熔点,加热首先膨胀,在300℃左右时分解成焦炭和气体。

石油沥青是石油中最重的部分,也是分子量最大、组成及结构最复杂的部分。由于产地、结构、加工工艺等不同,它的化学成分有很大区别,但元素组成基本相同。主要有碳和氢,还有少量的硫、氮和氧元素;微量金属元素主要有铁、锑、镍、钒、钠、钙、铜等。研究表明硫主要以噬吩和硫化物的形式存在还有少量的亚枫,氧主要以梭酸及酚类等含氧化合物的形式存在,也有少量的醇、醚、醛、酮、醋、醒、环氧化合物和钒氧叶琳。大部分镍和钒是以与叶琳形成氮化物络合物和烷基金属络合物的形式存在。

常用的石油沥青主要有直馏沥青和氧化沥青2种,直馏沥青是石油原油提炼出汽油、煤油、中油、重油等产品剩余的残渣;氧化沥青是直馏沥青在氧化釜内加温注氧后形成的。

二、沥青对水体的影响

道路沥青在使用过程中不仅要受雨水连续长期的冲刷,而且在潮湿地区,路基中的沥青长期受到地下水的浸泡。从沥青的应用场合来分,沥青与水接触的主要方式有5种。

(1)长期浸泡

沥青在水池、水道管线内部作为防水、防锈材料使用时,其长期浸泡于水中。

(2)地下水侵蚀

近年来,随着建筑业的迅猛发展,地下空间的开发也得到了高度重视和发展,而解决地下工程的防水问题是重中之重。高聚物改性沥青以其防水效果好,施工简单方便等优点得到大量应用。在此方面应用的沥青长期处于潮湿地下水浸蚀的状态。

(3)集料空隙中渗透的水

下雨期间,由于沥青路面的渗透作用,会有部分雨水渗透进人沥青混合料内部的空隙中。重载高速情况下,轮胎的冲击力增加了雨水的渗入量。而渗透进人沥青混合料空隙中的水分则无法渗出,会长期滞留在空隙结构中。

(4)分散在水中

当沥青路面发生水损、车辙、松散、老化、泛油等早期破坏时,沥青和集料发生剥离,形成细小的沥青颗粒。经雨水冲刷或风吹等外界作用,沥青颗粒会进入水体中,尤其是当水中含有乙醇、丙酮、甲苯等溶剂时,则会加速沥青在水中的分散。

(5)雨水冲刷

雨季,沥青路面直接受到雨水的冲刷,降雨量较大时甚至会产生浸泡,当沥青路面上存在落地油、除冰盐等时,雨水的水质发生变化,有可能增加沥青中组分的浸出量。尽管浸泡的情况较少,但随着沥青路面的迅猛发展,大面积的沥青路面在某种特殊情况下可能会影响水质,造成潜在危害。

由此可以看出,沥青作为高性能的建筑材料在使用过程中不可避免要与水接触,而与水接触就有可能使沥青中组分的浸出,进而影响水质。然而,沥青极难溶于水,只有在特定场合长时间接触,才会使其中的某些组分浸出。比如,在公路运输中,车辆使用的柴油、汽油、润滑油洒人沥青路面,而汽油、柴油、机油对沥青有很强的溶解作用,沥青溶化不仅造成路沥青混合料的剥离和松散破坏,且可能在大雨冲刷下进人水体。而溶于水的有机溶剂(如丙酮、乙醇等)、有毒溶剂(三氯甲烷、四氯化碳等)也可造成沥青中组分在水中的溶解释放。甚至有一些微生物可吞噬分解沥青使有害物质在生物体内聚集,沿生物链造成环境污染和危害。因此,很多学者研究了沥青组分的浸出特性。

三、浸出液中有机物特性的分析

通过浸出液有机物组成分析可以看出,浸出液中均含有一定量的酞酸醋类,少量的苯酚类及多环芳烃类。这些物质具有一定的毒害性,在水污染领域中,被列为优先控制物,需严格控制其排放量。酞酸醋类是指邻苯二甲酸醋;苯酚类是指芳烃的含经基衍生物,根据其挥发性分为挥发性酚和不挥发性酚;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种物质外仍含有苯环的复杂化合物。

相比较每一种沥青的有机物种类而言,酞酸酷类的含量都比较大。酞酸醋是一种易溶于脂肪和有机溶剂而不易溶于水的物质,因而能在生物体内聚集。这类物质可通过饮水、进食、皮肤接触和呼吸等途径进人人体,酞酸醋有致畸作用和致突作用,会干扰人体内分泌,损害生殖和发育。酞酸二丁醋可引起中毒性肾炎。长期接触酞酸醋类对外周神经系统有损伤作用,可引起多发神经炎和感觉迟钝、麻木等症状。酞酸醋类对中枢神经系统也有抑制和麻醉作用,因此这类物质被列为我国的优先控制物中。

苯酚是世界上公认的一种高致癌物质,对环境会造成严重污染,其对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。苯酚对人体任何组织都有显著腐蚀作用,如接触眼,能引起角膜严重损害,甚至失明。环境中被酚污染的水,被人体吸收后,通过体内解毒功能,可使其大部分丧失毒性,并随尿排出体外,若进人人体内的量超过正常人体解毒功能时,超出部分可以蓄积在体内各脏器组织内,造成慢性中毒,出现不同程度的头昏、头痛、皮疹、皮肤搔痒、精神不安、贫血及各种神经系统症状和食欲不振、吞咽困难、流涎、呕吐和腹泻等慢性消化道症状。人长期饮用含酚水,可引起头昏、贫血及各种神经系统症状,甚至中毒死亡。苯酚类化合物在5种沥青浸出液中的含量都比较小,因此可以说沥青浸出液中含有或者基本不含致癌性高的苯酚类物质。

多环芳烃类环境内分泌干扰物,属于难分解的有机物,对人体作用时间长,往往有蓄积毒性作用是一种高致癌的物质,强致癌物质,损伤生殖系统,易导致皮肤癌,肺癌,上消化道肿瘤,动脉硬化,不育症。多环芳烃并不是直接致癌物,它在体内经过酶的作用后生成终致癌物。经致癌物与DNA或INA等结合后产生不可修复的损害而导致癌症。具有致癌、致畸、致突变作用和内分泌干扰作用,对人的生殖系统、中枢神经系统、免疫系统等多个系统造成损害,尤其是妇女和儿童对它们的危害更为敏感。已经证实多种多环芳烃类化合物具有致癌或致突变的作用。

总之,沥青浸出液中检测出痕量的有毒有害的物质,但除了酞酸醋类会对水质造成一定的影响外,其他苯酚、多环芳烃、苯系物在水相的含量均较小,对水质影响不大。此外,由于采用的温度远超过沥青的使用温度,在常温或者沥青使用温度下是否这些物质的检出超过水质标准中的规定指标还需进一步研究。

四、结语

沥青在使用过程中,不可避免的要与水接触,通常认为传统的道路建设和修复材料不会影响水环境质量,然而随着添加剂的不断使用,使非传统性材料与地表水、地下水接触的几率增加。在雨季,沥青中某些组分很可能浸出而迁移到附近的地表水或地下水中。此外,由于路面结构的设计等原因,滞留在路面面层结构中与沥青长期接触的水,在雨季也随着径流而转移到附近的地表水或地下水中,从而导致收纳水体水质下降,甚至可能会对人体造成潜在危害。

随着“建立环境友好型社会”思想在国内的发展,沥青的环境友好性也被提上日程。通过研究沥青组分的浸出特性,进而评价沥青对水体的潜在危害性,避免或减少水环境污染,合理指导沥青材料的加工及使用具有重要意义。


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