道路除尘、抑菌喷洒用水的研究

金志菊，赵文承，邵 腾，邵长银

（山东大明消毒科技有限公司，山东 滕州 370481）

前言

目前，我国城市道路采用的降尘措施主要是用洒水车沿道路洒水，有一定的降尘效果。但是，如果车流密度大，天气干燥，地面蒸发量大，则洒水量远不能使道路保持一定的湿度，扬尘依旧严重[1]，如果增加喷洒频率，显然会造成水资源浪费和增加作业工作量。冬季洒水车洒水，易造成路面结冰，不方便人们行走。另外，据报道普通洒水车罐体在使用过程中严重腐蚀，罐体使用寿命一般为4～5 年，远达不到洒水车体8 年以上使用寿命的设计要求，这无疑增加了环卫企业的运营成本，造成了资源浪费[2]。

氯化钙是一种无毒无味的白色化工产品，易溶于水，0 ℃时100 g 水能溶59.5 g 氯化钙，100 ℃时溶解159 g，具有高溶解性、强吸湿性等独特的物化性质。众所周知，氯化钙能降低水的冰点。氯化钙溶液浓度为30%时，在-50 ℃情况下不结冰，是常用的融雪化冰剂，也是工业上冷冻机用和制冰用的重要制冷剂。针对氯化钙稀溶液作为道路除尘、抑菌喷洒用水进行了研究。

1 实验部分

1.1 器材及药品

1.1.1 器材

分析天平：上海天关天平仪器有限公司，精确度0.0001g。

玻璃器皿：滴定管、试管、移液管、刻度吸管、培养皿（经干热灭菌2 h），天津市津玻玻璃有限公司生产。

培养箱：上海苏达实验仪器有限公司。

超净工作台：上海尚道仪器制造有限公司。

电子万用炉：北京市永光明医疗仪器有限公司。

碳钢片：圆形，直径24.0 mm，厚1.0 mm，具直径为2.0 mm 小孔，总表面积约9.80 cm2，深圳开开源模具有限公司。

喷洒实验植被：山东大明消毒科技有限公司附近道路绿化带。

喷洒实验路面：山东大明消毒科技有限公司附近道路路面。

瓷砖：30 m×50 cm,普通建筑用白瓷砖。

1.1.2 药品

氯化钙CaCl2.6H2O：工业品，大明科技有限公司产品。

三乙醇胺溶液（1:3）：三乙醇胺，莱阳经济开发区精细化工厂生产。

氢氧化钠溶液（100 g/L）：氢氧化钠，莱阳经济开发区精细化工厂生产。

羧酸钙指示剂：天津市鑫铂特化工有限公司。

锌粉：北京佳铭铂业有色金属有限公司。

EDTA 标准溶液（0.020 26 mol）：EDTA，天津博迪化工股份有限公司生产。

水：地下水，滕州，山东大明科技有限公司生产用水。

缓蚀剂一号、缓蚀剂二号：山东大明科技有限公司自主研发。

营养琼脂（经湿热灭菌20 min）：北京陆桥技术股份有限公司。

金黄色葡萄球菌菌种ATCC6538：上海鲁微科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 氯化钙溶液的配制

在工业天平上定量称取氯化钙CaCl2.6H2O 若干克，用地下水配置成氯化钙浓度约为2.5%[3]的氯化钙试验用液。

1.2.2 试验区的选择

在路面上划分出2 块面积相同区域，每块面积约4 m2，编为路1 号、路2 号作为路面喷洒试验区，试验区之间留出约20 cm 的距离，防止互相干扰；在相距路边两米外的绿化地带，选取2 块面积相同区域，每块面积4 m2，编为植1 号、植2 号，作为绿植喷洒实验区。

1.2.3 喷洒实验

将配制好的氯化钙溶液（25 g/L）用喷壶分别均匀喷洒在路1 号路面喷洒实验区和植1 号绿植喷洒实验区，每个实验区喷液量约400 ml；路2 实验区和植2 实验区分别喷洒400 ml 地下水作为对照。按同样喷洒步骤，每天重复1 次，连续操作3 天，每天观察，拍照、记录。

1.2.4 喷洒氯化钙溶液纳尘效果测试

取2 块长30 cm×50 cm 的白色瓷砖，1 块用所配制的氯化钙溶液喷洒至液体均匀附着在瓷砖表面，另一块用地下水喷洒作为空白对照。将2 块瓷砖垂直放于马路边，1 周后观察瓷砖表面尘埃留纳情况，拍照、记录，进行纳尘效果测试。

1.2.5 氯化钙溶液抑菌效果测试[4]

1.2.5.1 金黄色葡萄球菌菌液制备取出金黄色葡萄球菌菌种斜面，用接种环蘸取1环放入无菌磷酸盐缓冲液中，混匀备用。

1.2.5.2 氯化钙稀溶液抑菌实验

取2 个干燥无菌试管，各加入0.1 ml 菌液；取CaCl2溶液5 ml 加入到一试管中，混匀，作用至1 h、8 h、15 h 时，分别取0.5 ml 加入到对应的无菌稀释液中（已稀释102倍），再分别稀释两次（稀释至104倍）；另一支试管中加入5 ml 地下水作为对照，稀释至104倍。

将104倍稀释的实验组溶液和104倍稀释的对照溶液各取1 ml 加入到无菌培养皿中，倒入营养琼脂，混合均匀，静置。每种溶液做两个平行实验。

待琼脂凝固后放入36 ℃培养箱中培养48 h 后，进行菌落计数。

1.2.6 氯化钙溶液对金属腐蚀性效果实验[5]

取4 个500 ml 烧杯，编号1、2、3、4，分别加入浓度25 g/L 的CaCl2溶液300 ml；取缓蚀剂一号5 g（1%）加入到1 号烧杯中混匀，取缓蚀剂二号5 g（1%）加入到2 号烧杯中，混匀；取缓蚀剂二号10 g(2%)加入到3 号烧杯中混匀，4 号烧杯不加任何缓蚀剂。

将取8 块碳钢片，分别用分析天平称重并记录（精确至0.0001），用细绳悬挂浸泡入上述4 个装有不同溶液的烧杯中，每个烧杯悬放2 个碳钢片作为平行实验。将烧杯置入30 ℃水浴锅中保温72 h 后，分别取出碳钢片，置于含锌粉200 g/L 的氢氧化钠溶液中煮沸5～30 min，取出，蒸馏水冲洗后，50 ℃下烘干，冷却至室温后称重，计算碳钢片减重（精确至0.0001）。

2 实验结果与讨论

2.1 氯化钙溶液喷洒路面润湿效果

氯化钙稀溶液喷洒路面后路面湿润情况见表1和图1、图2。

表1 氯化钙溶液路面喷洒湿润实验结果

图1 喷洒氯化钙溶液后瓷砖表面对空气中灰尘的吸附

通过表1 可以看出，与不含氯化钙的空白对照组相比，25 g/L 氯化钙溶液在实验期内具有保持路面持续润湿的效果,且对路面无不良影响。

2.2 氯化钙喷洒植被实验结果

氯化钙喷洒植被实验结果见表2。

表2 氯化钙喷洒植被实验结果

通过表2 可以看出，中性的氯化钙稀溶液对路边植被生长没有产生不良影响。

2.3 氯化钙溶液纳尘效果实验结果

表3 和图1 是喷洒氯化钙溶液后瓷砖表面吸纳灰尘的结果。

表3 氯化钙溶液纳尘实验

通过图1 和表3 可以看出，喷过氯化钙溶液的瓷砖，对灰尘的吸附能力较强。

2.4 氯化钙溶液抑菌实验结果

氯化钙溶液对金黄色葡萄球菌抑菌效果实验结果见表4 和图2。

表4 氯化钙溶液对金黄色葡萄球菌作用不同时间的抑菌率

通过表4 和图2 可以看出，2.5%氯化钙溶液对金黄色葡萄球菌作用有抑菌作用，且随着作用时间的延长，菌落数量下降，抑菌率升高，作用15 h 时，可判定为有较强抑菌作用。

图2 金黄色葡萄球菌菌落数量随氯化钙溶液作用时间的变化

2.5 氯化钙溶腐蚀性实验结果

氯化钙溶液对碳钢的腐蚀性实验结果见表5。

通过表5、图3 可以看出，加入缓蚀剂一和缓蚀剂二的氯化钙溶液对碳钢片基本无腐蚀；由图3 可知，与对照组相比，缓蚀剂能明显降低碳钢片的腐蚀速率，且加2%缓蚀剂二时，碳钢片的腐蚀速率最低。

图3 不同比例缓蚀剂对碳钢片腐蚀速率的影响

表5 氯化钙溶液对碳钢片腐蚀效果实验

氯化钙溶液中碳钢片腐蚀速率较快是因为碳钢片是铁与碳的合金，铁极易发生氧化还原反应，缓蚀剂加入后会附着在碳钢片表面，阻断了这种氧化还原反应的进行，从而达到降低腐蚀速率的效果。大部分洒水车罐体为碳钢材质，缓蚀剂的加入可以避免水及氯化钙对洒水车罐体的腐蚀，延长罐体使用寿命。

3 结论

（1） 2.5%的氯化钙溶液作为道路除尘、抑菌喷洒用水，对路面具有明显的保湿作用和吸纳路面尘埃的效果。

（2） 2.5%氯化钙稀溶液喷洒道路，对路旁绿化带植物生长无不良影响。

（3） 2.5%氯化钙稀溶液中添加少量缓蚀剂后对碳钢片基本无腐蚀，可延长洒水车罐体使用寿命。

（4） 2.5%的氯化钙溶液对金黄色葡萄球菌作用15h 以上有较强抑菌作用。

综上所述，所研究的添加少量缓蚀剂的2.5%的氯化钙溶液用于道路喷洒用水用于路面除尘、抑菌是可行的。