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揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)成套技術(shù)在建筑施工揚(yáng)塵監(jiān)管中的應(yīng)用研究*

2021-03-12 03:11福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室福建福州350028
磚瓦 2021年3期
關(guān)鍵詞:揚(yáng)塵時(shí)間段工地

鄒 奎 (福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司,福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350028)

近年來(lái)我國(guó)城市霾污染天氣頻發(fā),揚(yáng)塵污染逐漸成為城市空氣最為突出的問(wèn)題之一[1-2]。相關(guān)研究表明,揚(yáng)塵源是我國(guó)城市空氣顆粒物污染的主要來(lái)源,對(duì)城市環(huán)境PM10的總貢獻(xiàn)可達(dá)25.1%~32.0%[3]。通過(guò)對(duì)我國(guó)多個(gè)城市環(huán)境空氣顆粒物來(lái)源解析發(fā)現(xiàn),建筑施工揚(yáng)塵是城市揚(yáng)塵顆粒物污染的重要來(lái)源之一[4]。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及城市化水平的提高,建筑施工工地不斷增多,建筑施工揚(yáng)塵污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重[5]。

本文基于福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2018Y0020)“基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的城市建設(shè)施工揚(yáng)塵與噪聲在線監(jiān)測(cè)成套技術(shù)研究”背景,在漳州市開(kāi)展建筑施工揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)。該項(xiàng)目于2019年2月在漳州全市、區(qū)(縣)啟動(dòng)揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)試點(diǎn)建設(shè)工作,在典型施工工地開(kāi)展揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行,對(duì)施工工地?fù)P塵排放情況進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè),依據(jù)福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《福建省建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵污染防治與監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T13-275-2017(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè),采用可吸入顆粒物(PM10)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)來(lái)表征建筑施工揚(yáng)塵污染狀況。通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)漳州市施工工地?fù)P塵排放特征進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析,在建筑施工揚(yáng)塵防治措施相對(duì)統(tǒng)一的基礎(chǔ)前提下,研究“每日不同時(shí)間段”“不同施工階段”“季節(jié)”“噴淋”[6-7]這些因素對(duì)建筑施工揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。

1 監(jiān)測(cè)方案

1.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)、方法與儀器

1.1.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)參數(shù)通常包括TSP、PM2.5、PM10、溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等。本文依據(jù)《規(guī)程》選取PM10作為揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

1.1.2 監(jiān)測(cè)方法

揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)方法包括重量法、光散射法、β射線法、振蕩天平法等。本文依據(jù)《規(guī)程》選取光散射法作為監(jiān)測(cè)方法。光散射法可實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè),且分辨率及精密度較高,是目前我國(guó)揚(yáng)塵污染監(jiān)管的常用監(jiān)測(cè)手段之一。

1.1.3 監(jiān)測(cè)儀器

本文所選揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備均符合《規(guī)程》相關(guān)技術(shù)要求。儀器量程為10μg/m3~30000μg/m3,分辨率為0.1μg/m3,準(zhǔn)確度滿足±10%讀數(shù)要求。

1.2 監(jiān)測(cè)儀器點(diǎn)位布設(shè)

揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)位依據(jù)《規(guī)程》要求進(jìn)行布設(shè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)先布設(shè)于車(chē)輛出入口處。其次,布設(shè)在工地施工場(chǎng)界圍擋內(nèi)側(cè)的易產(chǎn)塵處。當(dāng)存在多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí),除在車(chē)輛出入口及場(chǎng)界圍擋內(nèi)易產(chǎn)塵處布設(shè),其余的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿圍擋內(nèi)側(cè)均勻布設(shè)。當(dāng)被監(jiān)測(cè)工地與其他建筑工地相鄰時(shí),應(yīng)避免在相鄰邊界處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)周?chē)?,盡量避免有非施工作業(yè)的高大建筑物、樹(shù)木或其他障礙物阻礙環(huán)境空氣的流通。圖1為施工工地?fù)P塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)位現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)照片。

1.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)

本文選取的漳州市12 個(gè)建筑工地的揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)設(shè)備均通過(guò)4G物聯(lián)網(wǎng)傳輸至第三方管理平臺(tái),通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工地?fù)P塵、溫濕度等數(shù)據(jù)的采集,同時(shí)還可通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)?!捌脚_(tái)”對(duì)每個(gè)工地進(jìn)行一戶一檔管理,對(duì)每個(gè)工地?fù)P塵監(jiān)測(cè)設(shè)備的分鐘值實(shí)時(shí)采集。

此外,本文在篩選數(shù)據(jù)源時(shí),對(duì)工地?fù)P塵在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的在線率及數(shù)據(jù)有效性做了以下要求:①數(shù)據(jù)有效率應(yīng)大于75%;②每小時(shí)至少有45min的采樣時(shí)間;③每日至少有18h的平均質(zhì)量濃度值上傳;④每月至少有25d平均質(zhì)量濃度值上傳,其中二月份至少有23d平均濃度濃度值;⑤對(duì)于施工周期大于一年的,每年至少有300d平均質(zhì)量濃度值上傳。

圖1 施工工地?fù)P塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)位現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)

2 結(jié)果與討論

2.1 建筑施工揚(yáng)塵污染排放特征分析

2.1.1 建筑施工每日不同時(shí)間段揚(yáng)塵污染排放特征分析

選取土方階段、主體結(jié)構(gòu)階段、裝飾裝修階段的施工工地各4個(gè),以2020年12月為例,對(duì)每日各時(shí)間段的PM10濃度均值進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如圖2所示。

圖2 施工工地每日不同時(shí)間段的PM10濃度

將每日24h 分為3 個(gè)時(shí)間段,分別為0:00~7:59、8:00~17:59、18:00~23:59。從圖中可以看出,PM10濃度值在18:00之后濃度明顯上升,在20:00出現(xiàn)最高值,為120.3μg/m3;而每日2:00~7:00工地的PM10濃度值普遍較低,在6:00 出現(xiàn)最低值,為38.5μg/m3。經(jīng)調(diào)取監(jiān)控視頻查驗(yàn)有5個(gè)工地的渣土運(yùn)輸在該時(shí)間段比較普遍;而0:00~7:59 時(shí)間段基本無(wú)工地施工,且該時(shí)段內(nèi)空氣濕度較大。從圖中還可以看出,排除18:00~22:00渣土運(yùn)輸作業(yè)時(shí)間段干擾,PM10濃度值與空氣濕度值基本呈逆相關(guān)性。

2.1.2 不同施工階段對(duì)建筑施工揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響

土方階段、主體結(jié)構(gòu)階段、裝飾裝修階段是建筑工程施工中的3 個(gè)主要施工階段,每個(gè)階段的施工活動(dòng)及場(chǎng)地條件有明顯差別,不同施工階段的揚(yáng)塵排放量和排放強(qiáng)度也不同。通過(guò)統(tǒng)計(jì)揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)建筑工地不同施工階段的PM10平均排放濃度進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如圖3所示。

圖3 施工工地不同施工階段的PM10濃度

從圖3可以看出,土方階段的PM10濃度均值最大,這是由于土方工程主要涉及土方挖掘、運(yùn)輸及回填等工序,且有大量砂土直接暴露,基坑內(nèi)路面未硬化,在工程項(xiàng)目的主要施工階段中,土方工程的揚(yáng)塵污染最為顯著。主體結(jié)構(gòu)階段PM10濃度均值最小,主體工程基本使用預(yù)制混凝土,且場(chǎng)地已基本硬化,因此揚(yáng)塵污染相對(duì)較小。裝飾裝修階段的揚(yáng)塵污染主要來(lái)自抹灰、切割、拆卸等局部施工,且主要在室內(nèi)作業(yè),因此揚(yáng)塵污染介于土方階段和主體結(jié)構(gòu)階段之間。

2.1.2 季節(jié)對(duì)建筑施工揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響

不同施工階段在不同季節(jié)的PM10平均排放濃度如圖4 所示,可以看出,3個(gè)不同施工階段在不同季節(jié)的排放規(guī)律具有明顯的一致性,都是冬季PM10濃度最高,其次是春季和秋季略高,夏季最低。3個(gè)施工階段的冬季PM10濃度分別是春夏秋季平均值的1.31、1.49和1.33倍。這是因?yàn)槎敬髿鈮簭?qiáng)較低,空氣對(duì)流較弱,PM10大氣背景值較高,且冬季空氣較為干燥,更容易產(chǎn)生揚(yáng)塵;而夏季雨水相對(duì)較多,空氣對(duì)流較強(qiáng),PM10大氣背景值普遍較低,因此工地夏季PM10濃度均值最低。

圖4 施工工地不同施工階段不同季節(jié)的PM10濃度

2.1.4 噴淋時(shí)間及頻率對(duì)建筑施工揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響

選取土方階段、主體結(jié)構(gòu)階段、裝飾裝修階段的施工工地各4個(gè),采取以下3種噴淋方式:施工時(shí)間段全時(shí)段噴淋,為噴淋方式1;施工時(shí)間段每間隔1h噴淋一次,每次噴淋15min,為噴淋方式2;每日上午10:00噴1次,下午15:00噴1次,每次噴淋30min,為噴淋方式3。對(duì)該三種噴淋方式的工地PM10濃度均值進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如圖5所示。

圖5 施工工地不同噴淋時(shí)間及頻率時(shí)的PM10濃度

從圖5 可以看出,采取噴淋方式1 時(shí),施工工地PM10濃度均值相比另兩種方式明顯更低,尤其是土方階段較為明顯,但主體結(jié)構(gòu)階段采取的三種不同噴淋方式對(duì)PM10濃度均值并無(wú)明顯變化。這是因?yàn)橥练诫A段施工揚(yáng)塵較大,采取持續(xù)噴淋方式能使PM10濃度值有效降低,而主體結(jié)構(gòu)階段工地自身產(chǎn)生的揚(yáng)塵較少,且場(chǎng)地也基本硬化。因此,施工工地噴淋應(yīng)結(jié)合工地不同施工階段以及區(qū)域產(chǎn)塵特點(diǎn)選擇不同的噴淋方式。

2.2 揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)掉線及數(shù)值預(yù)警應(yīng)用

為更好地發(fā)揮揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)在建筑施工揚(yáng)塵污染監(jiān)管中的應(yīng)用,對(duì)“揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)”及終端設(shè)備設(shè)置掉線及數(shù)值預(yù)警提醒。當(dāng)“平臺(tái)”識(shí)別工地安裝的設(shè)備無(wú)數(shù)據(jù)上傳時(shí),會(huì)自動(dòng)推送設(shè)備掉線短信至工地?fù)P塵負(fù)責(zé)人及相應(yīng)的主管部門(mén);除此之外,根據(jù)各地市大氣背景值或地方要求,對(duì)“平臺(tái)”和揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備均可設(shè)置預(yù)警值和超標(biāo)值,當(dāng)工地?fù)P塵數(shù)值預(yù)警或超標(biāo)時(shí)“平臺(tái)”會(huì)自動(dòng)推送數(shù)值預(yù)警或超標(biāo)短信提醒,以便工地及時(shí)采取相應(yīng)降塵措施。圖6為揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)掉線及數(shù)值超標(biāo)短信截圖。

圖6 揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)掉線及數(shù)值超標(biāo)短信提醒

2.3 揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)噴淋聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

噴淋是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)不可缺少的揚(yáng)塵降塵措施之一,作為施工現(xiàn)場(chǎng)最有效的防塵措施之一,其水電成本也是相對(duì)較高的。以漳州市為例,漳州市政府大氣辦規(guī)定施工工地在施工作業(yè)時(shí)間段內(nèi)應(yīng)全時(shí)段噴淋,雖然能有效降低揚(yáng)塵排放水平,但也造成了資源浪費(fèi)以及企業(yè)成本增加。揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)噴淋聯(lián)動(dòng)是指通過(guò)工地監(jiān)測(cè)的PM10值判定是否需要噴淋,當(dāng)PM10值達(dá)到預(yù)設(shè)的噴淋閾值時(shí),噴淋設(shè)施自動(dòng)開(kāi)啟,并且還可以通過(guò)“揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)”設(shè)置噴淋時(shí)長(zhǎng)及噴淋間隔時(shí)間。通過(guò)科學(xué)的監(jiān)測(cè)以及物聯(lián)網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)工地智能?chē)娏?,不僅有效降低揚(yáng)塵排放濃度,而且還能減少資源浪費(fèi)。圖7為漳州市某工地文明施工觀摩會(huì)時(shí)噴淋聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)演示照片。

圖7 施工工地噴淋聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)演示照片

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)“每日不同時(shí)間段”“不同施工階段”“季節(jié)”“噴淋”因素對(duì)建筑施工揚(yáng)塵PM10濃度的對(duì)比分析,可以發(fā)現(xiàn)這些因素對(duì)施工工地?fù)P塵排放均有不同程度的影響。通過(guò)揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)分析以及揚(yáng)塵濃度的分布規(guī)律,再結(jié)合“揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)”設(shè)備掉線及數(shù)值預(yù)警、噴淋聯(lián)動(dòng)等功能,可以有針對(duì)性地采取揚(yáng)塵污染防控措施,從而有效減少施工揚(yáng)塵的排放。

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