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試析道路瀝青對水體危害性分析工學論文
摘要:瀝青作為一種基礎建設材料，在國民建設的各個領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，人們開始關注瀝青這種復雜的有機混合體會對環(huán)境造成潛在危害。簡要分析了石油瀝青的組成特性，闡述了其對水體的影響，并著重分析了道路瀝青浸出液中的有機物的特性。
關鍵詞: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)油等有機溶劑，但不溶于乙醇、丙酮等有機溶劑。密度為1.00一1.18x103kg/m3。它沒有固定熔點，加熱首先膨脹，在300℃左右時分解成焦炭和氣體。
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)最復雜的部分。由于產(chǎn)地、結(jié)構(gòu)、加工工藝等不同，它的化學成分有很大區(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合物和烷基金屬絡合物的形式存在。
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)品剩余的殘渣;氧化瀝青是直餾瀝青在氧化釜內(nèi)加溫注氧后形成的。
2瀝青對水體的影響
道路瀝青在使用過程中不僅要受雨水連續(xù)長期的沖刷，而且在潮濕地區(qū)，路基中的瀝青長期受到地下水的浸泡。從瀝青的應用場合來分，瀝青與水接觸的主要方式有5種。
(1)長期浸泡
瀝青在水池、水道管線內(nèi)部作為防水、防銹材料使用時，其長期浸泡于水中。
(2)地下水侵蝕
近年來，隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，地下空間的開發(fā)也得到了高度重視和發(fā)展，而解決地下工程的防水問題是重中之重。高聚物改性瀝青以其防水效果好，施工簡單方便等優(yōu)點得到大量應用。在此方面應用的瀝青長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，會有部分雨水滲透進人瀝青混合料內(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。而滲透進人瀝青混合料空隙中的水分則無法滲出，會長期滯留在空隙結(jié)構(gòu)中。
(4)分散在水中
當瀝青路面發(fā)生水損、車轍、松散、老化、泛油等早期破壞時，瀝青和集料發(fā)生剝離，形成細小的瀝青顆粒。經(jīng)雨水沖刷或風吹等外界作用，瀝青顆粒會進入水體中，尤其是當水中含有乙醇、丙酮、甲苯等溶劑時，則會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，降雨量較大時甚至會產(chǎn)生浸泡，當瀝青路面上存在落地油、除冰鹽等時，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，進而影響水質(zhì)。然而，瀝青極難溶于水，只有在特定場合長時間接觸，才會使其中的某些組分浸出。比如，在公路運輸中，車輛使用的柴油、汽油、潤滑油灑人瀝青路面，而汽油、柴油、機油對瀝青有很強的溶解作用，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人水體。而溶于水的有機溶劑(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，很多學者研究了瀝青組分的浸出特性。
3浸出液中有機物特性的分析
通過浸出液有機物組成分析可以看出，浸出液中均含有一定量的酞酸醋類，少量的苯酚類及多環(huán)芳烴類。這些物質(zhì)具有一定的毒害性，在水污染領域中，被列為優(yōu)先控制物，需嚴格控制其排放量。酞酸醋類是指鄰苯二甲酸醋;苯酚類是指芳烴的含經(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)的復雜化合物。
相比較每一種瀝青的有機物種類而言，酞酸酷類的含量都比較大。酞酸醋是一種易溶于脂肪和有機溶劑而不易溶于水的物質(zhì)，因而能在生物體內(nèi)聚集。這類物質(zhì)可通過飲水、進食、皮膚接觸和呼吸等途徑進人人體，酞酸醋有致畸作用和致突作用，會干擾人體內(nèi)分泌，損害生殖和發(fā)育。酞酸二丁醋可引起中毒性腎炎。長期接觸酞酸醋類對外周神經(jīng)系統(tǒng)有損傷作用，可引起多發(fā)神經(jīng)炎和感覺遲鈍、麻木等癥狀。酞酸醋類對中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有抑制和麻醉作用，因此這類物質(zhì)被列為我國的優(yōu)先控制物中。
苯酚是世界上公認的一種高致癌物質(zhì)，對環(huán)境會造成嚴重污染，其對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經(jīng)或損害肝、腎功能。苯酚對人體任何組織都有顯著腐蝕作用，如接觸眼，能引起角膜嚴重損害，甚至失明。環(huán)境中被酚污染的水，被人體吸收后，通過體內(nèi)解毒功能，可使其大部分喪失毒性，并隨尿排出體外，若進人人體內(nèi)的量超過正常人體解毒功能時，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。苯酚類化合物在5種瀝青浸出液中的含量都比較小，因此可以說瀝青浸出液中含有或者基本不含致癌性高的苯酚類物質(zhì)。
多環(huán)芳烴類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，屬于難分解的有機物，對人體作用時間長，往往有蓄積毒性作用是一種高致癌的物質(zhì)，強致癌物質(zhì)，損傷生殖系統(tǒng)，易導致皮膚癌，肺癌，上消化道腫瘤，動脈硬化，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)生不可修復的損害而導致癌癥。具有致癌、致畸、致突變作用和內(nèi)分泌干擾作用，對人的生殖系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等多個系統(tǒng)造成損害，尤其是婦女和兒童對它們的危害更為敏感。已經(jīng)證實多種多環(huán)芳烴類化合物具有致癌或致突變的作用。
總之，瀝青浸出液中檢測出痕量的有毒有害的物質(zhì)，但除了酞酸醋類會對水質(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，對水質(zhì)影響不大。此外，由于采用的溫度遠超過瀝青的使用溫度，在常溫或者瀝青使用溫度下是否這些物質(zhì)的檢出超過水質(zhì)標準中的規(guī)定指標還需進一步研究。
4結(jié)語
瀝青在使用過程中，不可避免的要與水接觸，通常認為傳統(tǒng)的道路建設和修復材料不會影響水環(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)的設計等原因，滯留在路面面層結(jié)構(gòu)中與瀝青長期接觸的水，在雨季也隨著徑流而轉(zhuǎn)移到附近的地表水或地下水中，從而導致收納水體水質(zhì)下降，甚至可能會對人體造成潛在危害。
隨著“建立環(huán)境友好型社會”思想在國內(nèi)的發(fā)展，瀝青的環(huán)境友好性也被提上日程。通過研究瀝青組分的浸出特性，進而評價瀝青對水體的潛在危害性，避免或減少水環(huán)境污染，合理指導瀝青材料的加工及使用具有重要意義。
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