建筑施工扬尘污染扩散规律及智能防控技术研究

引言

随着城市化进程的加速，建筑施工活动日益频繁。建筑施工过程中产生的扬尘污染问题愈发突出，已成为影响城市环境空气质量的重要因素之一。扬尘中含有大量的颗粒物，如可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5），这些颗粒物不仅会降低大气能见度，还会对人体呼吸系统、心血管系统等造成损害，引发多种疾病。扬尘污染还会对周边生态环境、植被生长等产生不利影响。随着信息技术的快速发展，智能防控技术为建筑施工扬尘污染治理提供了新的途径。本研究旨在深入研究建筑施工扬尘污染的扩散规律，并探索有效的智能防控技术，为建筑施工扬尘污染的科学治理提供理论和技术支持。

一、建筑施工扬尘污染扩散规律研究

1. 不同施工阶段扬尘产生特征

建筑施工过程包括基础施工、主体施工、装饰装修等多个阶段，各阶段扬尘产生机制与排放特征存在显著差异。基础施工阶段以土方开挖、回填、场地平整等作业为主，土壤颗粒受机械扰动强烈，裸露地表面积大，加之作业面含水率低，易产生高浓度、大粒径颗粒物（TSP 及 PM10），尤其在干燥、大风天气条件下，扬尘扩散强度显著增强。主体结构施工阶段涉及钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑及材料垂直运输等工序，扬尘主要来源于水泥、砂石等散体材料的搬运、堆放及切割作业，虽产尘总量较基础阶段降低，但因作业高度提升，扬尘在近地面大气层中受风力抬升作用增强，垂直扩散范围扩大，对上层空气环境影响加剧。装饰装修阶段以墙面打磨、石材切割、涂料喷涂及木工作业为主，产生大量 PM2.5 和 PM10 等细颗粒物，其粒径小、比表面积大、悬浮时间长，扩散能力强，易通过气流传播至邻近区域，且部分含有机成分的粉尘具有潜在健康风险。各阶段扬尘源强特征与作业方式、材料性质及环境条件密切相关，需依据产尘规律实施分阶段、差异化防控。

2. 气象条件对扬尘扩散的影响

气象条件对建筑施工扬尘的扩散过程具有显著调控作用。风速是主导扬尘传输强度与范围的关键因子，低风速（ <2m/s ）条件下，湍流弱，颗粒物沉降占优，易在源区近地面累积，形成局部高浓度污染；当风速升高（ >4m/s ），动力扰动增强，地表扬尘起尘率显著上升，颗粒物被抬升并随气流远距离输送，导致污染空间扩展。风向则决定扬尘受体分布，主导污染羽流的传输路径，若盛行风向指向敏感目标区（如居民区、学校等），将显著增加人群暴露风险。大气稳定度通过影响边界层湍流结构调控扩散能力：在稳定层结（如夜间逆温）下，垂直混合受限，扩散能力弱，污染物易在近地面积聚；而在不稳定层结（如白天加热）下，热对流增强，促进颗粒物垂直稀释，降低地面浓度。此外，湿度通过改变地表及颗粒物含水率影响起尘阈值，高湿度条件下颗粒团聚与沉降作用增强，抑制扬尘产生。综合气象要素的协同作用，需在扬尘防控中引入气象响应机制，提升治理精准性。

二、建筑施工扬尘智能防控技术研究

1. 基于传感器网络的实时监测系统

为了实现对建筑施工扬尘的实时、动态监测，可构建基于多节点传感器网络的智能监测系统。该系统由高精度 PM2.5、PM10 光学散射式扬尘传感器与集成式气象传感器单元构成，布设于施工场界、主要作业面、物料堆场、车辆出入口及主导风向下风向敏感受体区域，形成多层次、网格化空间监测体系。扬尘传感器基于激光散射原理，经湿度补偿与粒径谱校正算法优化，实现颗粒物质量浓度的高时空分辨率采集；气象传感器同步获取风速、风向、温度、相对湿度、大气压及降水等关键气象参数，全面表征扬尘起尘、输移与沉降的环境驱动因子。数据通过 LoRa 或 NB-IoT 等低功耗广域无线通信技术实时上传至云端监控平台，依托大数据分析引擎进行多源异构数据融合、时空分布特征提取与污染趋势预测。平台结合 GIS 地理信息系统构建三维浓度场，动态生成扬尘排放指纹图谱，并耦合 HYSPLIT 或 AERMOD 等气象扩散模型，实现污染源解析与传输路径模拟。系统设置多级预警阈值机制，依据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）或项目管控限值，当监测浓度超限或气象条件预示扩散风险升高（如风速增强、大气稳定度上升）时，自动触发声光报警、短信推送及联动控制指令，驱动喷雾降尘设备启停或调整作业节奏。通过边缘计算与云计算协同，系统具备自学习与自适应能力，显著提升扬尘监管的智能化、精细化与响应时效性。

2. 智能喷雾降尘与密闭施工技术

智能喷雾降尘技术作为精细化扬尘控制的核心手段，依托传感器网络实时反馈的 PM2.5、PM10 浓度及风速、湿度等气象参数，构建闭环反馈控制系统。采用高压微米级雾化喷嘴，实现水雾粒径与扬尘颗粒的高效耦合，显著提升润湿捕集效率。系统集成 PLC 控制器与边缘计算模块，基于预设算法动态调节喷雾启停、喷射时长及覆盖范围，避免过量喷雾导致地面泥泞或资源浪费。在土方开挖、物料装卸等高扬尘作业区域，可布设定点喷雾塔与移动式雾炮协同作业，形成多维抑尘屏障。密闭施工技术则通过模块化钢结构围挡、防尘网幕及可拆卸封闭棚架，对施工界面进行物理隔离，有效阻隔颗粒物横向扩散。对于混凝土浇筑、切割打磨等封闭作业场景，结合负压抽吸系统与高效空气过滤装置（HEPA），实现作业空间内气流组织优化与颗粒物高效去除。同步部署智能门禁与车辆清洗识别系统，通过 RFID 或图像识别技术联动控制出入口管理，强制执行车辆轮胎及车身冲洗流程，切断外部带尘路径。两类技术协同运行，结合云端平台统一调度，形成“监测—预警—响应—评估”全流程智能防控体系，显著提升施工现场颗粒物管控的自动化与精准化水平。

结论

本研究深入探讨了建筑施工扬尘污染的扩散规律及智能防控技术。通过对不同施工阶段和气象条件下扬尘扩散特征的研究，明确了施工活动强度、风速、风向等因素对扬尘扩散的重要影响。在智能防控技术方面，基于传感器网络的实时监测系统能够实时、准确地掌握施工现场的扬尘污染状况，为精准防控提供了数据支持。智能喷雾降尘和密闭施工技术等措施的应用，有效地降低了扬尘浓度，减少了扬尘对周边环境的污染。未来，应加强多学科交叉融合，不断完善扬尘污染扩散模型，开发更加先进的智能防控技术，为建筑施工扬尘污染的有效治理提供更加科学、全面的解决方案。

参考文献

[1] 李昊 . 道路工程施工扬尘扩散规律及防控措施研究 [D]. 河南省 : 郑州大学 ,2022.

[2] 钟晓玲 . 建筑工程绿色施工扬尘污染监测方法研究 [J]. 环境科学与管理 ,2023,48(03):93-97.

[3] 杨涛, 何友江, 刘怡, 等. 城市建筑工地扬尘污染扩散模拟研究[C]. 中国环境科学学会2022 年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场论文集（一）. 中国江西省南昌市 ,2022:485-491.

[4] 黄文强 . 智能监测系统在建筑施工噪声与污染控制中的作用研究 [J]. 绿色建造与智能建筑 ,2024,(10):56-58+82.