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        基于綜合指數(shù)法的高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)

        2017-10-29 09:19:08
        山西交通科技 2017年5期
        關(guān)鍵詞:項(xiàng)目區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)

        趙 兵

        (山西省交通科學(xué)研究院,山西 太原 030006)

        近年來大氣污染物排放呈逐年下降趨勢(shì),但總體污染形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。環(huán)境空氣污染關(guān)乎人們的身體健康,環(huán)境空氣質(zhì)量的好壞直接影響到人們正常的工作和學(xué)習(xí)。隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的日益提高,環(huán)境空氣質(zhì)量問題越來越受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)對(duì)于此類問題的研究,多集中于城市區(qū)域,研究?jī)?nèi)容主要涉及環(huán)境空氣質(zhì)量的變化趨勢(shì)、環(huán)境空氣質(zhì)量污染特征、環(huán)境空氣質(zhì)量與氣象因素關(guān)系等[1-3]。但關(guān)于高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的相關(guān)研究較少,而已有研究表明,高速公路的施工建設(shè)會(huì)對(duì)周邊區(qū)域空氣質(zhì)量帶來顯著影響[4-5]。因此,開展高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        山西省某高速公路路線全長(zhǎng)119.96 km,設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h,路基寬度24.5 m。項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,四季分明,春季增溫快,晝夜溫差大,夏季氣候溫暖濕潤,秋季天高氣爽,冬季干燥寒冷。降雨多集中于7—9月,年平均降雨量475.9~501.0 mm,年均蒸發(fā)量1836.9~2162.2 mm,年平均氣溫6.9℃~9.1℃,極端最高氣溫39.5℃,極端最低氣溫-33.0℃,年平均風(fēng)速2.2~2.7 m/s,最大凍土深度124 cm。項(xiàng)目區(qū)自然植被屬暖溫帶森林草原灌叢植被區(qū),主要樹草種有油松、華北落葉松、側(cè)柏、白樺、山楊、柞樹等喬木和沙棘、黃刺玫、虎榛子等草灌。林草覆蓋率約24.7%。土壤類型主要有:灰褐土、山地棕壤土、褐土、草甸土、山地草甸土等。

        1.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與要求

        1.2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

        本文選取 TSP、PM10、SO2和 NO2作為高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子。

        1.2.2 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

        環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)共設(shè)4個(gè)點(diǎn)位,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)見表1。

        表1 環(huán)境空氣采樣點(diǎn)及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

        1.2.3 監(jiān)測(cè)時(shí)間、頻率

        環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子需連續(xù)監(jiān)測(cè)7 d,其中SO2、NO2、PM10每天連續(xù)監(jiān)測(cè)不少于20 h有效數(shù)據(jù),TSP不少于24 h有效數(shù)據(jù)。

        1.2.4 采樣及分析方法

        采樣環(huán)境、采樣高度的要求按《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(大氣部分)執(zhí)行,樣品分析執(zhí)行《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》中規(guī)定的方法。具體方法見表2。

        表2 環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)分析方法

        1.3 數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)方法

        數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法采用SPSS 19.0軟件,采用EXCEL軟件作圖。

        本文采用綜合指數(shù)法對(duì)高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法不僅可以反映出某一特定監(jiān)測(cè)因子對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響,而且可以通過綜合指數(shù)全面地反映出各個(gè)監(jiān)測(cè)因子對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的綜合影響。其計(jì)算公式為:

        式中:Si為i因子的單因子評(píng)價(jià)指數(shù);ai為i因子的實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果;bi為i因子的參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);wi為i因子的權(quán)重;xi為i因子的實(shí)測(cè)平均值;C為綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 各監(jiān)測(cè)因子的濃度狀況

        由表3可以看出,環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子中TSP與PM10呈顯著相關(guān)關(guān)系,其余各監(jiān)測(cè)因子之間無明顯相關(guān)關(guān)系。由表4可以看出,研究區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子中,TSP的濃度范圍在0.113~0.423 mg/m3, 平均為 0.242 mg/m3;PM10的濃度范圍在 0.063 ~0.247 mg/m3, 平均為 0.140 mg/m3;SO2的濃度范圍在 0.023~0.041 mg/m3,平均為 0.031 mg/m3;NO2的濃度范圍在 0.015~0.023 mg/m3,平均為0.018 mg/m3。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)因子濃度排序均為TSP>PM10>SO2>NO2, 權(quán)重分別為 0.56、0.33、0.07和0.04。由圖1~圖4可以看出,在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位A、B、C和D連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子變化中,TSP與PM10的監(jiān)測(cè)值波動(dòng)較大,而SO2和NO2的監(jiān)測(cè)值波動(dòng)較小,這可能與當(dāng)時(shí)的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓等氣象要素變化有關(guān)。

        表3 環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子相關(guān)分析結(jié)果

        表4 環(huán)境空氣質(zhì)量各因子監(jiān)測(cè)結(jié)果 mg/m3

        圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位A連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子變化情況

        圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位B連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子變化情況

        圖3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位C連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子變化情況

        圖4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位D連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量各監(jiān)測(cè)因子變化情況

        2.2 單因子評(píng)價(jià)指數(shù)

        本項(xiàng)目以環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3095—2012)中的24 h平均時(shí)間二級(jí)濃度限值(表5)為參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算。

        表5 環(huán)境空氣污染物基本項(xiàng)目濃度限值

        由表6可以看出,A監(jiān)測(cè)點(diǎn)位除第五天由于監(jiān)測(cè)因子中PM10單因子評(píng)價(jià)指數(shù)大于1致使環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)外,其余幾天環(huán)境空氣質(zhì)量均達(dá)標(biāo)。B監(jiān)測(cè)點(diǎn)位連續(xù)7 d環(huán)境空氣質(zhì)量均達(dá)標(biāo)。C監(jiān)測(cè)點(diǎn)位環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子中TSP六天單因子評(píng)價(jià)指數(shù)超標(biāo),PM10連續(xù)7 d單因子評(píng)價(jià)指數(shù)超標(biāo),整體環(huán)境空氣質(zhì)量未達(dá)標(biāo)。D監(jiān)測(cè)點(diǎn)位環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子中TSP五天單因子評(píng)價(jià)指數(shù)超標(biāo),PM10連續(xù)7 d單因子評(píng)價(jià)指數(shù)超標(biāo),整體環(huán)境空氣質(zhì)量未達(dá)標(biāo)。

        表6 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子單因子評(píng)價(jià)指數(shù)

        2.3 綜合指數(shù)評(píng)價(jià)

        2.3.1 評(píng)價(jià)等級(jí)的確定

        本文利用系統(tǒng)分級(jí)法確定環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)[6],將環(huán)境空氣質(zhì)量污染物濃度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與權(quán)重相乘后再除以評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),獲得處理值,然后將各監(jiān)測(cè)因子的處理值相加,獲得環(huán)境空氣質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),據(jù)此劃分出項(xiàng)目區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)級(jí)別(表7)。由表7計(jì)算結(jié)果,得到基于監(jiān)測(cè)因子權(quán)重的系統(tǒng)分級(jí)法確定的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表8)。

        表7 系統(tǒng)分級(jí)法確定環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)

        表8 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

        2.3.2 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

        利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)位A、B、C和D各監(jiān)測(cè)因子連續(xù)7 d監(jiān)測(cè)結(jié)果的單因子評(píng)價(jià)指數(shù)平均值與權(quán)重相乘再相加,獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù),利用4個(gè)點(diǎn)位整體單因子評(píng)價(jià)指數(shù)的平均值與權(quán)重相乘再相加,獲得項(xiàng)目區(qū)整體綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。經(jīng)計(jì)算,A監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.527,B監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.498,C監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為1.087,D監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為1.008,項(xiàng)目區(qū)整體環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.780。由表8環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以看出,A和B監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量為良,C和D監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量為不佳,項(xiàng)目區(qū)整體評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量為良。

        表9 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位A、B、C和D監(jiān)測(cè)因子單因子評(píng)價(jià)指數(shù)平均值

        3 結(jié)論

        利用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)山西省某高速公路施工期環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子中的 TSP、PM10、SO2和NO2進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),得出了A、B、C和D四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位及項(xiàng)目區(qū)整體的環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)及環(huán)境空氣質(zhì)量狀況。

        a)項(xiàng)目區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子中,TSP的濃度范圍在 0.113 ~0.423 mg/m3,平均為 0.242 mg/m3;PM10的濃度范圍在 0.063~0.247 mg/m3,平均為0.140 mg/m3;SO2的濃度范圍在 0.023 ~0.041 mg/m3,平均為 0.031 mg/m3;NO2的濃度范圍在 0.015~0.023 mg/m3,平均為0.018 mg/m3。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)因子濃度排序均為TSP>PM10>SO2>NO2,權(quán)重分別為 0.56、0.32、0.07 和 0.04。

        b)A和B監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分別為0.527和0.498,其環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)均為Ⅱ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量均為良;C和D監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分別為1.087和1.008,其環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)均為Ⅲ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量均為不佳;項(xiàng)目區(qū)整體綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.780,其環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí),環(huán)境空氣質(zhì)量為良。

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