道路除塵、抑菌噴灑用水的研究

金志菊，趙文承，邵 騰，邵長銀

（山東大明消毒科技有限公司，山東 滕州 370481）

前言

目前，我國城市道路采用的降塵措施主要是用灑水車沿道路灑水，有一定的降塵效果。但是，如果車流密度大，天氣干燥，地面蒸發量大，則灑水量遠不能使道路保持一定的濕度，揚塵依舊嚴重[1]，如果增加噴灑頻率，顯然會造成水資源浪費和增加作業工作量。冬季灑水車灑水，易造成路面結冰，不方便人們行走。另外，據報道普通灑水車罐體在使用過程中嚴重腐蝕，罐體使用壽命一般為4～5 年，遠達不到灑水車體8 年以上使用壽命的設計要求，這無疑增加了環衛企業的運營成本，造成了資源浪費[2]。

氯化鈣是一種無毒無味的白色化工產品，易溶于水，0 ℃時100 g 水能溶59.5 g 氯化鈣，100 ℃時溶解159 g，具有高溶解性、強吸濕性等獨特的物化性質。眾所周知，氯化鈣能降低水的冰點。氯化鈣溶液濃度為30%時，在-50 ℃情況下不結冰，是常用的融雪化冰劑，也是工業上冷凍機用和制冰用的重要制冷劑。針對氯化鈣稀溶液作為道路除塵、抑菌噴灑用水進行了研究。

1 實驗部分

1.1 器材及藥品

1.1.1 器材

分析天平：上海天關天平儀器有限公司，精確度0.0001g。

玻璃器皿：滴定管、試管、移液管、刻度吸管、培養皿（經干熱滅菌2 h），天津市津玻玻璃有限公司生產。

培養箱：上海蘇達實驗儀器有限公司。

超凈工作臺：上海尚道儀器制造有限公司。

電子萬用爐：北京市永光明醫療儀器有限公司。

碳鋼片：圓形，直徑24.0 mm，厚1.0 mm，具直徑為2.0 mm 小孔，總表面積約9.80 cm2，深圳開開源模具有限公司。

噴灑實驗植被：山東大明消毒科技有限公司附近道路綠化帶。

噴灑實驗路面：山東大明消毒科技有限公司附近道路路面。

瓷磚：30 m×50 cm,普通建筑用白瓷磚。

1.1.2 藥品

氯化鈣CaCl2.6H2O：工業品，大明科技有限公司產品。

三乙醇胺溶液（1:3）：三乙醇胺，萊陽經濟開發區精細化工廠生產。

氫氧化鈉溶液（100 g/L）：氫氧化鈉，萊陽經濟開發區精細化工廠生產。

羧酸鈣指示劑：天津市鑫鉑特化工有限公司。

鋅粉：北京佳銘鉑業有色金屬有限公司。

EDTA 標準溶液（0.020 26 mol）：EDTA，天津博迪化工股份有限公司生產。

水：地下水，滕州，山東大明科技有限公司生產用水。

緩蝕劑一號、緩蝕劑二號：山東大明科技有限公司自主研發。

營養瓊脂（經濕熱滅菌20 min）：北京陸橋技術股份有限公司。

金黃色葡萄球菌菌種ATCC6538：上海魯微科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 氯化鈣溶液的配制

在工業天平上定量稱取氯化鈣CaCl2.6H2O 若干克，用地下水配置成氯化鈣濃度約為2.5%[3]的氯化鈣試驗用液。

1.2.2 試驗區的選擇

在路面上劃分出2 塊面積相同區域，每塊面積約4 m2，編為路1 號、路2 號作為路面噴灑試驗區，試驗區之間留出約20 cm 的距離，防止互相干擾；在相距路邊兩米外的綠化地帶，選取2 塊面積相同區域，每塊面積4 m2，編為植1 號、植2 號，作為綠植噴灑實驗區。

1.2.3 噴灑實驗

將配制好的氯化鈣溶液（25 g/L）用噴壺分別均勻噴灑在路1 號路面噴灑實驗區和植1 號綠植噴灑實驗區，每個實驗區噴液量約400 ml；路2 實驗區和植2 實驗區分別噴灑400 ml 地下水作為對照。按同樣噴灑步驟，每天重復1 次，連續操作3 天，每天觀察，拍照、記錄。

1.2.4 噴灑氯化鈣溶液納塵效果測試

取2 塊長30 cm×50 cm 的白色瓷磚，1 塊用所配制的氯化鈣溶液噴灑至液體均勻附著在瓷磚表面，另一塊用地下水噴灑作為空白對照。將2 塊瓷磚垂直放于馬路邊，1 周后觀察瓷磚表面塵埃留納情況，拍照、記錄，進行納塵效果測試。

1.2.5 氯化鈣溶液抑菌效果測試[4]

1.2.5.1 金黃色葡萄球菌菌液制備取出金黃色葡萄球菌菌種斜面，用接種環蘸取1環放入無菌磷酸鹽緩沖液中，混勻備用。

1.2.5.2 氯化鈣稀溶液抑菌實驗

取2 個干燥無菌試管，各加入0.1 ml 菌液；取CaCl2溶液5 ml 加入到一試管中，混勻，作用至1 h、8 h、15 h 時，分別取0.5 ml 加入到對應的無菌稀釋液中（已稀釋102倍），再分別稀釋兩次（稀釋至104倍）；另一支試管中加入5 ml 地下水作為對照，稀釋至104倍。

將104倍稀釋的實驗組溶液和104倍稀釋的對照溶液各取1 ml 加入到無菌培養皿中，倒入營養瓊脂，混合均勻，靜置。每種溶液做兩個平行實驗。

待瓊脂凝固后放入36 ℃培養箱中培養48 h 后，進行菌落計數。

1.2.6 氯化鈣溶液對金屬腐蝕性效果實驗[5]

取4 個500 ml 燒杯，編號1、2、3、4，分別加入濃度25 g/L 的CaCl2溶液300 ml；取緩蝕劑一號5 g（1%）加入到1 號燒杯中混勻，取緩蝕劑二號5 g（1%）加入到2 號燒杯中，混勻；取緩蝕劑二號10 g(2%)加入到3 號燒杯中混勻，4 號燒杯不加任何緩蝕劑。

將取8 塊碳鋼片，分別用分析天平稱重并記錄（精確至0.0001），用細繩懸掛浸泡入上述4 個裝有不同溶液的燒杯中，每個燒杯懸放2 個碳鋼片作為平行實驗。將燒杯置入30 ℃水浴鍋中保溫72 h 后，分別取出碳鋼片，置于含鋅粉200 g/L 的氫氧化鈉溶液中煮沸5～30 min，取出，蒸餾水沖洗后，50 ℃下烘干，冷卻至室溫后稱重，計算碳鋼片減重（精確至0.0001）。

2 實驗結果與討論

2.1 氯化鈣溶液噴灑路面潤濕效果

氯化鈣稀溶液噴灑路面后路面濕潤情況見表1和圖1、圖2。

表1 氯化鈣溶液路面噴灑濕潤實驗結果

圖1 噴灑氯化鈣溶液后瓷磚表面對空氣中灰塵的吸附

通過表1 可以看出，與不含氯化鈣的空白對照組相比，25 g/L 氯化鈣溶液在實驗期內具有保持路面持續潤濕的效果,且對路面無不良影響。

2.2 氯化鈣噴灑植被實驗結果

氯化鈣噴灑植被實驗結果見表2。

表2 氯化鈣噴灑植被實驗結果

通過表2 可以看出，中性的氯化鈣稀溶液對路邊植被生長沒有產生不良影響。

2.3 氯化鈣溶液納塵效果實驗結果

表3 和圖1 是噴灑氯化鈣溶液后瓷磚表面吸納灰塵的結果。

表3 氯化鈣溶液納塵實驗

通過圖1 和表3 可以看出，噴過氯化鈣溶液的瓷磚，對灰塵的吸附能力較強。

2.4 氯化鈣溶液抑菌實驗結果

氯化鈣溶液對金黃色葡萄球菌抑菌效果實驗結果見表4 和圖2。

表4 氯化鈣溶液對金黃色葡萄球菌作用不同時間的抑菌率

通過表4 和圖2 可以看出，2.5%氯化鈣溶液對金黃色葡萄球菌作用有抑菌作用，且隨著作用時間的延長，菌落數量下降，抑菌率升高，作用15 h 時，可判定為有較強抑菌作用。

圖2 金黃色葡萄球菌菌落數量隨氯化鈣溶液作用時間的變化

2.5 氯化鈣溶腐蝕性實驗結果

氯化鈣溶液對碳鋼的腐蝕性實驗結果見表5。

通過表5、圖3 可以看出，加入緩蝕劑一和緩蝕劑二的氯化鈣溶液對碳鋼片基本無腐蝕；由圖3 可知，與對照組相比，緩蝕劑能明顯降低碳鋼片的腐蝕速率，且加2%緩蝕劑二時，碳鋼片的腐蝕速率最低。

圖3 不同比例緩蝕劑對碳鋼片腐蝕速率的影響

表5 氯化鈣溶液對碳鋼片腐蝕效果實驗

氯化鈣溶液中碳鋼片腐蝕速率較快是因為碳鋼片是鐵與碳的合金，鐵極易發生氧化還原反應，緩蝕劑加入后會附著在碳鋼片表面，阻斷了這種氧化還原反應的進行，從而達到降低腐蝕速率的效果。大部分灑水車罐體為碳鋼材質，緩蝕劑的加入可以避免水及氯化鈣對灑水車罐體的腐蝕，延長罐體使用壽命。

3 結論

（1） 2.5%的氯化鈣溶液作為道路除塵、抑菌噴灑用水，對路面具有明顯的保濕作用和吸納路面塵埃的效果。

（2） 2.5%氯化鈣稀溶液噴灑道路，對路旁綠化帶植物生長無不良影響。

（3） 2.5%氯化鈣稀溶液中添加少量緩蝕劑后對碳鋼片基本無腐蝕，可延長灑水車罐體使用壽命。

（4） 2.5%的氯化鈣溶液對金黃色葡萄球菌作用15h 以上有較強抑菌作用。

綜上所述，所研究的添加少量緩蝕劑的2.5%的氯化鈣溶液用于道路噴灑用水用于路面除塵、抑菌是可行的。