劉 迪

（吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春130117）

影響機(jī)動(dòng)車尾氣污染物擴(kuò)散環(huán)境因素概述

劉 迪

（吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春130117）

論述了環(huán)境因素對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣污染物擴(kuò)散的影響，分析了環(huán)境因素在污染物擴(kuò)散過(guò)程中起到的作用。

污染物；擴(kuò)散；機(jī)動(dòng)車尾氣；環(huán)境因素；影響

中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2013年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量突破2.5億輛，機(jī)動(dòng)車保有量超過(guò)百萬(wàn)的城市達(dá)到 31個(gè)。機(jī)動(dòng)車數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，不僅僅給人們生活帶來(lái)便捷，同時(shí)，產(chǎn)生了環(huán)境問(wèn)題，噪聲污染、尾氣污染已是社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。2013年，全國(guó)城市大范圍出現(xiàn)霧霾天氣，對(duì)城市居民的生活、健康帶來(lái)負(fù)面影響，醫(yī)院收治的呼吸道疾病患者數(shù)量明顯增多。通過(guò)相關(guān)環(huán)境部門的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車尾氣污染物是產(chǎn)生霧霾天氣的主要原因之一。

為了更好地預(yù)防、治理機(jī)動(dòng)車尾氣污染，首先應(yīng)對(duì)污染物擴(kuò)散的環(huán)境因素進(jìn)行分析，進(jìn)而降低污染物在環(huán)境中的濃度，減少對(duì)人體健康的影響。同時(shí)研究機(jī)動(dòng)車尾氣污染物擴(kuò)散的環(huán)境因素，也是環(huán)境預(yù)測(cè)、評(píng)估的重要工具。

1 影響城市道路機(jī)動(dòng)車污染物擴(kuò)散的環(huán)境因素

1.1 風(fēng)

風(fēng)速。風(fēng)在污染物擴(kuò)散當(dāng)中發(fā)揮著兩個(gè)作用，一個(gè)是稀釋，一個(gè)是傳輸。風(fēng)速在這兩方面都產(chǎn)生了一定的作用。風(fēng)速較小的時(shí)候，環(huán)境當(dāng)中空氣更新較慢，對(duì)于污染物擴(kuò)散不利，這時(shí)污染物的濃度較高。當(dāng)風(fēng)速變大的時(shí)候，對(duì)于污染物擴(kuò)散是有利的，這時(shí)的污染物濃度較低?？諝庵形廴疚餄舛雀?、低以及擴(kuò)散與稀釋受水平運(yùn)動(dòng)的大氣影響，假設(shè)不考慮其他的影響因素，空氣中的污染物濃度與風(fēng)速成反比，當(dāng)風(fēng)速降到一半，下風(fēng)向空氣中污染物濃度則會(huì)上升一倍［1］。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)受風(fēng)速影響下的污染物濃度變化情況進(jìn)行了研究。1985年，在美國(guó)的芝加哥的一個(gè)街道峽谷當(dāng)中，Depaul［2］進(jìn)行了一次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)速保持在2～5m／s，風(fēng)向的夾角與街道成90°時(shí)，只存在一個(gè)渦流在環(huán)境當(dāng)中；當(dāng)風(fēng)速降為1.5～2.0m／s時(shí)，渦流現(xiàn)象幾乎不會(huì)在環(huán)境當(dāng)中出現(xiàn)。施益強(qiáng)、王堅(jiān)等［3］對(duì)廈門的 NOx、PM10進(jìn)行預(yù)測(cè)，空氣中的污染物濃度基本上與風(fēng)速成反比，當(dāng)環(huán)境中的風(fēng)速高于 7m／s時(shí)，PM10濃度反而與風(fēng)速成正比。

風(fēng)向。風(fēng)在污染物擴(kuò)散當(dāng)中起著傳輸作用，而風(fēng)向決定著風(fēng)的傳輸方向。城市規(guī)劃污染較大的工業(yè)、企業(yè)應(yīng)考慮風(fēng)向因素，上風(fēng)向的污染物濃度明顯要低于下風(fēng)向的污染物濃度。謝海英、陳康民［4］采用 RNG k－ε湍流模型，并運(yùn)用 Fluent軟件，對(duì)某條街道中機(jī)動(dòng)車污染物進(jìn)行預(yù)測(cè)值模擬，當(dāng)這條街道的寬高比為 5時(shí)，當(dāng)風(fēng)向與街道成 90°角時(shí)污染物濃度最大；與街道成 45°角時(shí)，污染物濃度出現(xiàn)第二大值，其余風(fēng)向角下濃度較小。同時(shí)，陳萌、韓相春［5］進(jìn)行類似的二維數(shù)值模擬，同樣采用 RNG k－ε湍流模型，也得到相似的結(jié)論。

1.2 溫度

氣溫。機(jī)動(dòng)車污染物擴(kuò)散受溫度影響較為明顯，氣溫與大氣穩(wěn)定度關(guān)系較為密切。夏季時(shí)，環(huán)境溫度較高，大氣穩(wěn)定度較差，對(duì)污染物的擴(kuò)撒有利。冬季時(shí)，環(huán)境溫度較低，大氣穩(wěn)定度較好，對(duì)污染物擴(kuò)散不利。日氣溫變化與季節(jié)變化相似，白天溫度較高，大氣湍流現(xiàn)象較明顯，污染物濃度較低；反之，夜間溫度較低，產(chǎn)生下沉作用，湍流現(xiàn)象較弱。Nakamura［6］等對(duì)街道環(huán)境中的變化進(jìn)行了較為系統(tǒng)、詳細(xì)的測(cè)量，由于一天當(dāng)中日照的變化，空氣中的熱量分布不均勻，機(jī)動(dòng)車尾氣污染物在街道內(nèi)的擴(kuò)散能力及其穩(wěn)定度有著明顯的差異，當(dāng)溫度較高，日照較強(qiáng)時(shí)，區(qū)域內(nèi)的污染物濃度有下降的趨勢(shì)，這說(shuō)明溫度對(duì)污染物擴(kuò)散有一定的影響。

逆溫。一般情況下，在大氣的對(duì)流層當(dāng)中，氣溫會(huì)隨著高度的增加而降低，但是由于其他的氣象條件的影響，有時(shí)氣溫會(huì)隨著高度的升高而上升，這種現(xiàn)象被稱為逆溫。邊界層逆溫對(duì)污染物的影響較為明顯。邊界層逆溫有兩種，一種是脫地逆溫，一種是貼地逆溫，前者是從低空開(kāi)始的逆溫，后者是在地面開(kāi)始的逆溫。貼地逆溫對(duì)于污染物的擴(kuò)散的影響要強(qiáng)于脫地逆溫。逆溫現(xiàn)象一般多發(fā)生在冬季，工業(yè)城市的地表以上有大量熱源存在，產(chǎn)生一層不穩(wěn)定的層結(jié)，在這個(gè)層結(jié)上的逆溫層使得城市污染物的擴(kuò)散空間有限，污染物擴(kuò)散受到阻礙，近地面濃度較高。有時(shí)候城市天氣較好的清晨或者夜晚，產(chǎn)生濃霧，能見(jiàn)度較差，基本上也是由于這種原因產(chǎn)生的。

1.3 大氣穩(wěn)定度

大氣穩(wěn)定度是指在鉛直方向上空氣的穩(wěn)定程度，即大氣中所在的層次是否穩(wěn)定，是否容易產(chǎn)生對(duì)流。污染物濃度與大氣穩(wěn)定度成正比關(guān)系，穩(wěn)定度級(jí)別較低時(shí)有利于污染物的擴(kuò)散，因?yàn)榈偷姆€(wěn)定度有利于污染物和空氣混合稀釋；反之大氣穩(wěn)定度較高不利于污染物擴(kuò)散。對(duì)流和湍流的產(chǎn)生也受大氣穩(wěn)定度的影響，當(dāng)大氣穩(wěn)定度較差時(shí)，對(duì)流和湍流較為明顯，污染物的稀釋能力較強(qiáng)，形成污染的可能性較小。一般每天的清晨和夜晚大氣穩(wěn)定度較好，一天當(dāng)中大氣的穩(wěn)定度變化較為明顯。袁啟光、張同智［7］參考2000—2003年哈爾濱市氣象數(shù)據(jù)、大氣穩(wěn)定度、污染物擴(kuò)散情況、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大氣污染物等級(jí)、大氣穩(wěn)定度的劃分。

對(duì)于穩(wěn)定度的劃定，國(guó)內(nèi)外多采用帕斯奎爾擴(kuò)散曲線法［8］，見(jiàn)表1。

表1 穩(wěn)定度級(jí)別劃分表

2 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于機(jī)動(dòng)車污染物尾氣擴(kuò)散的研究始于 20世紀(jì)30年代，在70年代成為熱點(diǎn)研究問(wèn)題，影響污染物擴(kuò)散的環(huán)境因素也越來(lái)越成為人們關(guān)心的領(lǐng)域。國(guó)外對(duì)于機(jī)動(dòng)車尾氣污染物的研究工作較為成熟，國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者起步較晚。機(jī)動(dòng)車尾氣污染物受多種因素影響，如源強(qiáng)、地理?xiàng)l件、氣象條件，這也給分析污染物的濃度分布造成了一定的難度。

準(zhǔn)確地分析影響機(jī)動(dòng)車尾氣污染物擴(kuò)散的環(huán)境因素，有利于減弱環(huán)境污染造成的危害，能對(duì)大氣污染防治工作提供幫助。

［1］何強(qiáng).環(huán)境學(xué)導(dǎo)論 ［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1994.

［2］Depaul F T，Sheih.CM.A tracer study of dispersion in an urban street canyon［M］.Atmos Environ，1985：19

［3］施益強(qiáng)，王堅(jiān).基于 GIS的廈門市區(qū)機(jī)動(dòng)車尾氣擴(kuò)散模擬［J］.集美大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2010，15（6）：68 －70.

［4］謝海英，陳康民.風(fēng)向?qū)值缻{谷內(nèi)污染物擴(kuò)散的影響 ［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2011，24（5）：497－504.

［5］陳萌，韓相春.城市街道峽谷機(jī)動(dòng)車排放氮氧化物擴(kuò)散模擬［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2008，6（1）：38－50.

［6］Nakamura Y，Roke T R.Wind，temperature and stability conditions in an east－west oriented urban canyon［M］.Atmos Environ，1988.

［7］郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程 ［M］.北京：高等教育出版社，1989.

［8］JTJ005－96，公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范 ［S］.

Summary of Environmental Factors Influencing the Dispersion of Exhaust Gases of Vehicles

LIU Di
（Jilin University of Finance and Economics，Changchun Jilin 130117 China）

The environmental factors that could influence the dispersion of exhaust gases of vehicles were analyzed. The roles of each environmental factor were played in the dispersion process were presented as well.

pollutant；dispersion；exhaust gas of vehicle；environmental factor；impact

X701

A

1673－9655（2014）05－0065－02

2014－03－21

劉迪 （1986－），男，碩士研究生，助教，吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)，主要從事環(huán)境規(guī)劃與管理研究。