李冬，陳建華，張?jiān)路呓?，張凱，竹雙

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車(chē)的保有量和道路面積不斷擴(kuò)大，道路揚(yáng)塵對(duì)城市空氣污染的貢獻(xiàn)率也在逐漸增大[1]。道路揚(yáng)塵的來(lái)源主要有2種：1)由機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、城市裸地、建筑施工等直接排放的一次揚(yáng)塵；2)已經(jīng)沉降的顆粒物在其他外力作用下(如機(jī)動(dòng)車(chē)行駛或道路清掃作業(yè))再次揚(yáng)起并進(jìn)入大氣的二次揚(yáng)塵。其中，一次揚(yáng)塵約占道路揚(yáng)塵污染的70%以上[2]。

從世界各國(guó)大氣污染治理的歷程看，道路揚(yáng)塵是城市大氣PM10的主要來(lái)源之一。韓國(guó)國(guó)立科學(xué)研究院研究發(fā)現(xiàn)，在首爾由揚(yáng)塵排放的PM10占全市總PM10的80.53%，其中道路揚(yáng)塵貢獻(xiàn)率高達(dá)75%[3]。Claiborn等[4]研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)華盛頓州3/4的PM10來(lái)自道路揚(yáng)塵排放。Zimmer等[5]則認(rèn)為，鋪裝道路揚(yáng)塵對(duì)美國(guó)丹佛地區(qū)主要城市PM10的貢獻(xiàn)率達(dá)40%～70%。江瀾[6]利用二重源解析技術(shù)得出邯鄲市大氣顆粒物PM10中，道路揚(yáng)塵貢獻(xiàn)約占55%。許妍等[7]利用AP-42模型對(duì)天津市道路揚(yáng)塵排放量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明天津市城區(qū)道路揚(yáng)塵中PM10的年排放量高達(dá)5 372 t。道路揚(yáng)塵污染控制已經(jīng)成為大氣顆粒物污染控制和提高城市空氣質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急。

研究道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法對(duì)我國(guó)城市道路揚(yáng)塵精細(xì)化治理具有重要意義。國(guó)外學(xué)者對(duì)道路揚(yáng)塵的研究起步較早，但由于早期對(duì)揚(yáng)塵的認(rèn)識(shí)不足以及各種檢測(cè)技術(shù)不成熟，使得道路揚(yáng)塵的研究發(fā)展較為緩慢。直到20世紀(jì)60年代，隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和分析儀器精度的提高，道路揚(yáng)塵的相關(guān)研究取得了一定的進(jìn)展[8]。經(jīng)典的道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法包括降塵法、AP-42法、TRAKER法、通量塔法、隧道法等，其中，降塵法、AP-42法和TRAKER法應(yīng)用較為廣泛，至今仍被普遍采用。近年來(lái)，隨著移動(dòng)源對(duì)城市大氣污染貢獻(xiàn)的增大，以機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放為代表的道路環(huán)境顆粒物治理已經(jīng)成為我國(guó)打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的當(dāng)務(wù)之急。建設(shè)以涵蓋道路揚(yáng)塵、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣(NOx、細(xì)顆粒物、VOCs、CO)等多種污染物在內(nèi)的道路環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)體系至關(guān)重要。因此，道路揚(yáng)塵微觀站、大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)等監(jiān)測(cè)方法應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)道路揚(yáng)塵排放檢測(cè)方法的綜述文獻(xiàn)較少且較早，該類(lèi)文獻(xiàn)大多綜合性強(qiáng)，缺乏全面性、系統(tǒng)性和時(shí)效性。如翟紹巖等[9]較早地對(duì)AP-42法和TRAKER法進(jìn)行了概括和總結(jié)，著重對(duì)比了2種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)和不足；朱振宇等[10]針對(duì)降塵法、AP-42法和TRAKER法3種方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹和優(yōu)缺點(diǎn)分析。筆者在上述文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新研究進(jìn)展，對(duì)道路揚(yáng)塵的檢測(cè)方法進(jìn)行概括和評(píng)述，并探討道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的技術(shù)及理論發(fā)展現(xiàn)狀，以期為我國(guó)道路揚(yáng)塵的科學(xué)檢測(cè)、精細(xì)化治理提供建議。

1 道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法

降塵法、AP-42法和TRAKER法是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用的道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法。此外，還包括一些非主流檢測(cè)方法：1)通量塔法[11]。將顆粒物檢測(cè)儀安置在不同塔高上，測(cè)量道路揚(yáng)塵的垂直擴(kuò)散。雖然該方法符合直觀地測(cè)量揚(yáng)塵的思維，并且在AP-42法和TRAKER法建立和校正中得到了應(yīng)用，但其受氣象影響因素較大。2)隧道法[12]。通過(guò)密閉隧道環(huán)境測(cè)定道路揚(yáng)塵排放因子，但排放因子中包含了道路揚(yáng)塵和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣兩部分，可能導(dǎo)致排放因子被高估。3)擴(kuò)散模型系列方法[13-14]。包括擴(kuò)散模型法、示蹤物質(zhì)模擬法等，雖然該類(lèi)方法操作簡(jiǎn)單，但測(cè)定誤差較大。種種局限性使得上述非主流方法在當(dāng)前并未得到廣泛應(yīng)用，因此，暫且對(duì)該類(lèi)方法不做過(guò)多論述。

1.1 降塵法

降塵法是一種早期發(fā)明的道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法。國(guó)外學(xué)者Jones[15]于1984年利用降塵法進(jìn)行道路揚(yáng)塵采集，其將金屬托盤(pán)放置在路邊，發(fā)現(xiàn)車(chē)速與金屬托盤(pán)中的降塵質(zhì)量具有較好相關(guān)性，降塵法在道路揚(yáng)塵檢測(cè)領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。

采用該檢測(cè)方法要選取具有代表性的路段，采樣前確保集塵缸內(nèi)干凈且無(wú)任何雜質(zhì)。一般將集塵缸布設(shè)在道路兩側(cè)的路燈桿上，并用GPS記錄采樣點(diǎn)的位置和收集時(shí)間。樣品的實(shí)驗(yàn)室處理過(guò)程一般包括去除雜質(zhì)(垃圾和樹(shù)葉等)、干燥器平衡、篩分、稱(chēng)重等步驟。我國(guó)降塵法采樣的具體要求及細(xì)則可參考GB/T 15265—1994《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》。除了按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求進(jìn)行揚(yáng)塵測(cè)定，監(jiān)測(cè)高度、監(jiān)測(cè)點(diǎn)與道路的水平距離等均應(yīng)該根據(jù)研究道路的降塵分布確定。

隨著各種道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的出現(xiàn)，相較而言當(dāng)前對(duì)降塵法的應(yīng)用較少，其主要應(yīng)用于道路揚(yáng)塵的粒徑分析、化學(xué)組分及溯源分析。如王帥杰等[16]采用降塵法對(duì)石家莊市鋪裝道路揚(yáng)塵量進(jìn)行估算，采樣高度設(shè)置為1.5 m，采樣周期為30 d，結(jié)果表明總懸浮顆粒物(TSP)的濃度與地面因子呈準(zhǔn)對(duì)數(shù)關(guān)系。秦偉[17]對(duì)石家莊市夏冬兩季道路揚(yáng)塵的排放特征進(jìn)行了研究，利用降塵缸收集了市區(qū)4類(lèi)道路1.5和2.5 m高處的揚(yáng)塵樣品，在再懸浮及分級(jí)采樣后進(jìn)行了無(wú)機(jī)元素、碳組分及水溶性離子等化學(xué)組分分析。王士寶等[18]采用降塵法對(duì)烏魯木齊市道路揚(yáng)塵的PM2.5粒度乘數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，以期提高道路揚(yáng)塵排放因子的計(jì)算精度。

1.2 AP-42法

美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局和中西部研究所于1968年首次提出AP-42道路揚(yáng)塵排放模型，它是一種將污染物排放的影響因素與排放量聯(lián)系到一起的模型。AP-42法目前在美國(guó)已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)，英國(guó)專(zhuān)家[19]認(rèn)為AP-42法并不符合英國(guó)實(shí)際情況；德國(guó)[20]將AP-42法進(jìn)行修正并應(yīng)用；我國(guó)HJ/T 393—2007《防治城市揚(yáng)塵污染技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于道路揚(yáng)塵檢測(cè)的規(guī)范內(nèi)容主要基于AP-42法。

AP-42法具有成熟的理論體系和試驗(yàn)步驟，道路揚(yáng)塵排放量的確定過(guò)程包括實(shí)際路面采樣、道路積塵負(fù)荷(sL)計(jì)算、排放因子計(jì)算和排放量計(jì)算。道路積塵負(fù)荷表示單位面積路面上粒徑小于75 μm的顆粒物的質(zhì)量，單位為g/m2，它被用來(lái)表征路面的清潔程度，同時(shí)也是計(jì)算鋪裝道路揚(yáng)塵排放因子重要參數(shù)[21-22]。

在AP-42法的理論研究上，國(guó)外學(xué)者主要針對(duì)排放因子的完善開(kāi)展了大量研究。Cowherd等[23]在1984年首次提出道路積塵負(fù)荷，并將其作為排放因子的解釋變量：

E=K×(sL)p

(1)

式中：E為顆粒物排放因子，g/(輛·km)，即一輛機(jī)動(dòng)車(chē)行駛1 km產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)量；K為粒度乘數(shù)，主要取決于排放因子和道路積塵負(fù)荷；p為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。該模型的排放因子是基于可吸入顆粒物(當(dāng)時(shí)美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局將粒徑小于15 μm的粒子稱(chēng)為可吸入顆粒物)的排放因子獲得的。通過(guò)測(cè)量可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度等計(jì)算可吸入顆粒物排放因子，再對(duì)可吸入顆粒物排放因子進(jìn)行比例縮放而獲得PM10的排放因子。顆粒物的排放因子與道路積塵負(fù)荷呈正相關(guān)，與車(chē)速呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)，道路積塵負(fù)荷也與車(chē)速呈負(fù)相關(guān)，因此，該版本中僅把道路積塵負(fù)荷作為主要解釋變量。

通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的道路進(jìn)行實(shí)測(cè)獲得道路積塵負(fù)荷數(shù)據(jù)，并選取其中10個(gè)滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和最具代表性的數(shù)據(jù)與計(jì)算的排放因子進(jìn)行線性回歸分析，再對(duì)式(1)取對(duì)數(shù)、消減殘差等處理，最終得到p為0.8，K為3.97 g/(輛·km)。

后續(xù)經(jīng)過(guò)不斷地完善和修訂，得到了當(dāng)前最新版本。最新排放因子在式(1)基礎(chǔ)上將鋪裝道路上的平均車(chē)質(zhì)量(w)納入排放因子中作為另一個(gè)解釋變量[24]：

E=K×(sL)p×wb

(2)

式中：K，p，b數(shù)值由93組在美國(guó)不同類(lèi)型道路上采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸得到，數(shù)據(jù)在代入前已經(jīng)去除了汽車(chē)尾氣排放、輪胎磨碎碎片等顆粒物的影響，最終得到p為0.91，b為1.02，K為0.62 g/(輛·km)。該試驗(yàn)得到的K值至今仍作為道路揚(yáng)塵中PM10的粒度乘數(shù)(K10)被廣泛應(yīng)用。根據(jù)粒徑譜儀的篩分結(jié)果，可以確定PM2.5/PM10，記做γ[24]，道路揚(yáng)塵中PM2.5的粒度乘數(shù)(K2.5)按下式計(jì)算：

K2.5=γ×K10

(3)

道路揚(yáng)塵排放量(W)的計(jì)算公式如下：

W=E×L×N×(1-nr/365)×10-6

(4)

式中：L為道路長(zhǎng)度，km；N為平均車(chē)流量，輛/a；nr為不起塵天數(shù)，d。

目前，AP-42法已經(jīng)成為許多國(guó)家研究道路揚(yáng)塵排放量的主流方法，美國(guó)絕大多數(shù)的道路揚(yáng)塵排放檢測(cè)是依據(jù)AP-42法進(jìn)行的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者先后采用AP-42法對(duì)北京[25-26]、天津[27-28]、珠三角[29]等地區(qū)的主要城市道路揚(yáng)塵排放進(jìn)行了研究，確定了部分城市的道路積塵負(fù)荷，對(duì)城市精準(zhǔn)治理道路揚(yáng)塵、編制道路揚(yáng)塵排放清單發(fā)揮了重要作用。

同時(shí)，國(guó)內(nèi)學(xué)者從道路積塵采集方法和排放因子本地化方面不斷完善和發(fā)展AP-42法。在道路積塵采集方法方面，樊守彬等[30]開(kāi)發(fā)出一種移動(dòng)式路面塵負(fù)荷測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)道路進(jìn)行連續(xù)采樣。黃玉虎等[31]發(fā)明了道路積塵濕式采樣器，即對(duì)采樣區(qū)域內(nèi)的積塵采用液體收集的方法，將采樣器與采樣區(qū)域密閉對(duì)接，用液體沖刷并收集。與干式吸塵法相比，濕式吸塵法可以檢測(cè)灑水車(chē)作業(yè)后的潮濕路面以及相對(duì)清潔(積塵量極少，難以收集)的道路。在排放因子優(yōu)化方面，部分學(xué)者針對(duì)特定城市的道路揚(yáng)塵排放因子進(jìn)行了本地化處理，包括優(yōu)化排放因子、測(cè)定不同區(qū)域粒度乘數(shù)等。如Chen等[32]采用再懸浮系統(tǒng)研究了北京市道路揚(yáng)塵的粒徑分布特征，該方法可以有效確定道路揚(yáng)塵的粒徑分布，為測(cè)定道路揚(yáng)塵粒度乘數(shù)提供了方法。樊守彬等[33]對(duì)北京市通州區(qū)按不同道路類(lèi)型和車(chē)流量級(jí)別進(jìn)行積塵采樣，采用再懸浮系統(tǒng)和顆粒物粒徑譜儀對(duì)道路積塵的粒徑進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)粒徑主要分布在7.5～8 μm；以積塵負(fù)荷0.5 g/m2為界限展開(kāi)討論，發(fā)現(xiàn)積塵負(fù)荷小于和大于0.5 g/m2的積塵中粒度乘數(shù)存在差別，且粒度乘數(shù)均高于AP-42文件的推薦值0.15 g/(輛·km)。南開(kāi)大學(xué)姬亞琴團(tuán)隊(duì)對(duì)天津市[34]、烏魯木齊市[18]等不同城市的道路揚(yáng)塵中PM2.5的粒度乘數(shù)特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)道的粒度乘數(shù)差別較大。

1.3 TRAKER法

TRAKER全稱(chēng)testing re-entrained aerosol kinetic emissions from roads，即道路再懸浮氣溶膠的動(dòng)力排放測(cè)試系統(tǒng)，是一種評(píng)價(jià)道路揚(yáng)塵排放的快速在線檢測(cè)方法。其具體檢測(cè)方法為：將顆粒物檢測(cè)儀安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)上，將傳感器和采樣頭分別布設(shè)在機(jī)動(dòng)車(chē)的前輪后側(cè)(用于測(cè)量包括環(huán)境背景的地面揚(yáng)塵濃度)和引擎蓋上(用于測(cè)量顆粒物環(huán)境背景濃度)；車(chē)上同時(shí)配備GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并配備數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋檢測(cè)結(jié)果。Kuhns等[35]首次采用TRAKER法進(jìn)行道路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)TRAKER法具有檢測(cè)道路揚(yáng)塵空間分布的能力，并且可以評(píng)估道路清掃、降水和季節(jié)變化等因素對(duì)揚(yáng)塵排放的影響。Etyemezian等[36]利用顆粒物檢測(cè)儀(TSI，DustTrak 5820)測(cè)量了道路揚(yáng)塵排放潛勢(shì)，并給出了基于TRAKER法的數(shù)學(xué)描述。TRAKER法理論上認(rèn)為道路揚(yáng)塵與機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)速呈正相關(guān)，通過(guò)擬合的經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建理論。TRAKER法主要理論公式如下：

(5)

EFA=k×T1/3

(6)

θA=EFA/SA

(7)

式中：T為校正后的TRAKER信號(hào)濃度，mg/m3；TA為車(chē)輪后側(cè)測(cè)量的PM10濃度，mg/m3；TB為引擎上方測(cè)量的PM10環(huán)境背景濃度，mg/m3；SA為機(jī)動(dòng)車(chē)行駛的速度，m/s；Etyemezian等[36]通過(guò)試驗(yàn)求得鋪裝道路中b約為3；a與道路清潔程度有關(guān)，隨著所檢測(cè)道路的不同而變化；EFA為道路揚(yáng)塵排放因子，g/(輛·km)；k為與TRAKER信號(hào)排放相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，約為8.8 [g/(輛·km)]/(mg/m3)1/3；θA為對(duì)速度校正后的排放因子(即相同單位速度下的排放因子)，將其定義為道路揚(yáng)塵排放潛勢(shì)。

由式(5)～式(7)可得：

θA=k×a1/3

(8)

由式(8)可知,排放潛勢(shì)僅取決于a，而a與路面的清潔程度有關(guān)，反映了過(guò)往車(chē)輛引起的PM10排放。

國(guó)外學(xué)者早期主要利用TRAKER法研究道路揚(yáng)塵排放潛勢(shì)，后續(xù)也有許多學(xué)者在前人理論基礎(chǔ)上對(duì)TRAKER法進(jìn)行了改進(jìn)，如改變采樣口的位置、針對(duì)不同城市開(kāi)展不同目的的研究等[37-39]。Zhu等[40]在前人理論基礎(chǔ)上采用TRAKER法對(duì)Tahoe湖周?chē)缆窊P(yáng)塵排放特征進(jìn)行了全年的監(jiān)測(cè)研究，道路類(lèi)型包括主要公路、城市道路和街區(qū)道路，通過(guò)與通量塔的測(cè)量值進(jìn)行線性擬合，得到排放因子與TRAKER信號(hào)(PM10濃度)之間的關(guān)系，進(jìn)而獲得排放潛勢(shì)。Edvardsson等[41]將2個(gè)相同的顆粒物檢測(cè)儀放置在機(jī)動(dòng)車(chē)頂部的保護(hù)盒中，其中一個(gè)檢測(cè)儀的采樣頭放置在左反光鏡上，用以記錄PM10的環(huán)境濃度，另一個(gè)檢測(cè)儀的采樣頭放置在后擋風(fēng)玻璃處，用以測(cè)量道路揚(yáng)塵。

1.4 道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的聯(lián)合應(yīng)用

將不同的傳統(tǒng)道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用也是當(dāng)前道路揚(yáng)塵測(cè)定的主要技術(shù)手段之一。一方面，通過(guò)不同方法聯(lián)用可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；另一方面，實(shí)際揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)難以測(cè)量到其真實(shí)值，采用2種及以上方法進(jìn)行聯(lián)測(cè)和對(duì)比能提高測(cè)定精度。道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的聯(lián)合應(yīng)用主要基于各種方法間的理論聯(lián)系、采樣的便捷性和采樣目的。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者主要針對(duì)降塵法、AP-42法和TRAKER法的聯(lián)合應(yīng)用開(kāi)展了大量研究。如黃玉虎等[42]分別采用降塵法和AP-42法對(duì)北京市城八區(qū)不同類(lèi)型道路進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并對(duì)2種方法進(jìn)行了評(píng)估和比較，發(fā)現(xiàn)2種評(píng)估方法具有很好的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(R2)為0.78，并對(duì)2種方法的優(yōu)劣進(jìn)行了對(duì)比。張?jiān)娊ǖ萚43]聯(lián)用AP-42法和TRAKER法研究了機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)速對(duì)道路揚(yáng)塵排放特征的影響，認(rèn)為利用AP-42法計(jì)算不同城市、不同道路交通揚(yáng)塵的排放因子和排放量時(shí)，除了需要考慮車(chē)流量和平均車(chē)質(zhì)量外，還應(yīng)該將機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度考慮在內(nèi)，這為AP-42法的進(jìn)一步完善提供了依據(jù)。郭碩[44]聯(lián)用TRAKER法和AP-42法建立了道路積塵負(fù)荷和TRAKER信號(hào)間的經(jīng)驗(yàn)公式，研究了石家莊市夏季鋪裝道路機(jī)動(dòng)車(chē)道的道路揚(yáng)塵排放特征。這些研究都有助于未來(lái)道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的發(fā)展。

將AP-42法和TRAKER法聯(lián)合應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)可行性：1)從理論角度看，AP-42法理論成熟、應(yīng)用廣泛，具有完整、具體的排放因子和排放量計(jì)算步驟，但在鋪裝道路揚(yáng)塵排放因子計(jì)算中忽略了車(chē)速對(duì)道路揚(yáng)塵的影響；而TRAKER法考慮了車(chē)速對(duì)道路揚(yáng)塵的影響。2)從采樣便捷性角度看，AP-42法采樣安全系數(shù)低、速度慢；而TRAKER法具有快速在線、安全便捷的優(yōu)點(diǎn)。

2 道路環(huán)境顆粒物的監(jiān)測(cè)方法

道路環(huán)境顆粒物監(jiān)測(cè)方法按監(jiān)測(cè)方式可分為固定監(jiān)測(cè)法和移動(dòng)監(jiān)測(cè)法。其中，固定監(jiān)測(cè)法又包括自動(dòng)連續(xù)采樣法和被動(dòng)采樣法。從國(guó)內(nèi)外看，英國(guó)[45]、美國(guó)[46-48]、新西蘭[49]等國(guó)家較早地建設(shè)了道路環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(由多個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成)，并出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。與之相比，我國(guó)道路環(huán)境顆粒物監(jiān)測(cè)工作相對(duì)薄弱，目前僅在北京、上海、廣州等個(gè)別城市建立了少量的交通污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)[50]。該類(lèi)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)俗稱(chēng)微觀站，主要包括城市環(huán)境評(píng)價(jià)點(diǎn)、城市清潔對(duì)照點(diǎn)、區(qū)域背景傳輸點(diǎn)和交通污染監(jiān)控點(diǎn)等。移動(dòng)監(jiān)測(cè)法主要通過(guò)車(chē)載儀器實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.1 道路揚(yáng)塵微觀站監(jiān)測(cè)法

道路揚(yáng)塵微觀站原理與城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站近似。由于大多數(shù)城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站布設(shè)在建筑物頂部平臺(tái)或公園綠化平地，不能準(zhǔn)確代表近路面環(huán)境的污染狀況，因此道路揚(yáng)塵微觀站得以建立[51]。道路揚(yáng)塵微觀站是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸和管理于一體的無(wú)人值守的環(huán)境采集系統(tǒng)，通過(guò)部署在沿街道路形成一套大氣網(wǎng)格化環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)手段為支撐。除了可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路揚(yáng)塵顆粒物濃度外，還增加了數(shù)據(jù)上報(bào)、數(shù)據(jù)與監(jiān)控視頻融合、數(shù)據(jù)超標(biāo)報(bào)警的功能。采用單元網(wǎng)格布點(diǎn)管理的方式，按照“網(wǎng)定格、格定責(zé)、責(zé)定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區(qū)域網(wǎng)格化監(jiān)控平臺(tái)，從源頭有效地控制揚(yáng)塵污染。即環(huán)保人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化，準(zhǔn)確查找污染源的位置。目前，國(guó)內(nèi)許多環(huán)保公司在研發(fā)微觀站設(shè)備，并在一些城市和地區(qū)投入使用。如北京市大興區(qū)、安徽省合肥市等通過(guò)建立道路揚(yáng)塵微觀站開(kāi)展道路揚(yáng)塵精細(xì)化治理，取得了良好的環(huán)境效益。

2.2 大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法

大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法也是我國(guó)當(dāng)前主流的監(jiān)測(cè)方法之一，目前在北京、石家莊、天津、唐山、濰坊、西安等多個(gè)城市和地區(qū)投入使用。大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)結(jié)合現(xiàn)代激光傳感器等技術(shù)，是集環(huán)境巡查、信息處理、現(xiàn)場(chǎng)指揮于一體的移動(dòng)環(huán)境指揮平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)道路揚(yáng)塵污染的日常巡檢，以及對(duì)污染性突發(fā)事件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[52]。該車(chē)由車(chē)體、空氣質(zhì)量傳感器、氣象系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、后備電源安全系統(tǒng)等組成。該監(jiān)測(cè)法在原理上與TRAKER法近似但又存在理論區(qū)別，TRAKER法通過(guò)實(shí)測(cè)顆粒物濃度換算得到道路揚(yáng)塵排放潛勢(shì)，而大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)直接獲取顆粒物濃度作為結(jié)果，可以針對(duì)某個(gè)區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳送至生態(tài)環(huán)境決策部門(mén)，進(jìn)而提供技術(shù)支撐。

3 不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

上述道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同目的的道路揚(yáng)塵排放研究工作。不同道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同檢測(cè)方法的對(duì)比Table 1 Comparison of different detection methods

降塵法利用降塵缸在一定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行樣品收集，與AP-42法相比，采樣安全。收集的樣品由車(chē)輛激發(fā)揚(yáng)起并自然沉降，能夠真實(shí)反映車(chē)輛行駛過(guò)程中激發(fā)揚(yáng)塵的真實(shí)情況，且能夠反映一段時(shí)間內(nèi)道路揚(yáng)塵的平均狀況，因此適用于以道路揚(yáng)塵化學(xué)組分分析及溯源為目的的研究工作。然而，與AP-42法和TRAKER法相比，降塵法不能滿足快速評(píng)估的需求，無(wú)法計(jì)數(shù)揚(yáng)起并飄走的道路揚(yáng)塵，易混入其他源的大氣顆粒物降塵，受氣象因素影響，且忽略了道路揚(yáng)塵與車(chē)流量、車(chē)速、車(chē)質(zhì)量之間的關(guān)系。此外，降塵法無(wú)法計(jì)算排放因子和排放量。

AP-42法理論完善且被廣泛采用，是當(dāng)前較為成熟的一種道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法。AP-42法基本能夠滿足快速評(píng)估的需求，評(píng)估速度介于降塵法和TRAKER法之間，適用于以短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)城市道路相對(duì)污染狀況為目的研究工作。采集的道路積塵通過(guò)再懸浮吸附到濾膜后，也可以進(jìn)行相關(guān)化學(xué)組分及溯源分析，能夠計(jì)算道路揚(yáng)塵的排放因子和排放量。然而，由于AP-42模型本身具有不確定性，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了評(píng)估與試驗(yàn)驗(yàn)證。如Venkatram[53]認(rèn)為AP-42法的基本假設(shè)與實(shí)際狀況并不相符，AP-42法假設(shè)鋪裝道路路面顆粒物去除和來(lái)源處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，使得路面上形成一層顆粒物層，其厚度與道路上的壓痕平均深度有關(guān)。而在實(shí)際道路上，道路積塵會(huì)隨著機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)輪的擠壓、機(jī)動(dòng)車(chē)誘導(dǎo)氣流、熱射流等綜合塵化作用再懸浮和再沉降而變化。Zimmer等[5,54-55]相繼通過(guò)試驗(yàn)論證了采用道路積塵負(fù)荷模擬計(jì)算排放因子的局限性，發(fā)現(xiàn)道路積塵負(fù)荷與排放因子間關(guān)系并不明顯，粒度乘數(shù)背后的物理意義尚不清楚，無(wú)法驗(yàn)證。樊守彬等[56]認(rèn)為AP-42法的鋪裝道路揚(yáng)塵排放量的計(jì)算中缺乏對(duì)車(chē)速的考慮，研究發(fā)現(xiàn)排放因子與車(chē)速呈指數(shù)關(guān)系，冪指數(shù)為2.7～2.8，車(chē)速越高，排放因子越大。此外，AP-42法中各參數(shù)的確定主要依據(jù)為美國(guó)本土的道路試驗(yàn)，與我國(guó)道路實(shí)際狀況可能存在差異。如我國(guó)現(xiàn)行道路揚(yáng)塵檢測(cè)規(guī)范中采用的PM10粒度乘數(shù)仍取值0.62 g/(輛·km)。此外，該采樣方法需要操作人員在實(shí)際路面進(jìn)行采樣，相對(duì)耗費(fèi)人力物力且較為危險(xiǎn)。雖然AP-42法存在局限性，不能夠完全真實(shí)評(píng)估實(shí)際道路的絕對(duì)污染程度，但它卻可以定量地評(píng)價(jià)道路清掃的質(zhì)量、不同類(lèi)型道路間的相對(duì)污染程度，仍然在道路揚(yáng)塵檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。

TRAKER法作為快速檢測(cè)的主要技術(shù)之一，具有快速準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)在線、簡(jiǎn)單安全的特點(diǎn)。降塵法和AP-42法均在城市典型道路上按照一定的間隔進(jìn)行采樣，檢測(cè)的活動(dòng)水平有限，而TRAKER法卻能實(shí)現(xiàn)對(duì)道路的連續(xù)檢測(cè)、實(shí)時(shí)反映不同地點(diǎn)的污染狀況，快速識(shí)別污染問(wèn)題和污染源。此外，雖然AP-42法也能滿足快速評(píng)估需求，但其評(píng)估速度遠(yuǎn)小于TRAKER法。然而，為了提高TRAKER法的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，仍然有許多環(huán)節(jié)需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和完善，如風(fēng)速等氣象參數(shù)對(duì)車(chē)輪帶起的顆粒物擴(kuò)散的影響，不同車(chē)型、車(chē)質(zhì)量和路面狀況的影響等。目前TRAKER法僅限用于以檢測(cè)道路污染程度為目的的研究，若對(duì)道路揚(yáng)塵進(jìn)行化學(xué)組分分析及溯源，仍然要結(jié)合降塵法或AP-42法。

與上述方法相比，道路揚(yáng)塵微觀站及大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法主要利用傳感器技術(shù)。采用傳感器技術(shù)的微型站設(shè)備成本低，易于安裝，可廣泛布點(diǎn)，具有快速監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確識(shí)別道路揚(yáng)塵污染源的優(yōu)點(diǎn)，主要適用于城市道路揚(yáng)塵治理、政府精細(xì)化道路揚(yáng)塵管控。然而，目前該類(lèi)方法不適用于計(jì)算道路揚(yáng)塵排放因子、排放量以及編制道路揚(yáng)塵排放清單。該方法目前在我國(guó)尚未形成標(biāo)準(zhǔn)，各城市或地區(qū)對(duì)采樣的儀器型號(hào)、規(guī)格、設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量和位置等無(wú)明確規(guī)定和要求，無(wú)法用于區(qū)域性道路揚(yáng)塵排放情況的對(duì)比與評(píng)價(jià)，且后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高。此外，微型化設(shè)備采用傳感器技術(shù)，其數(shù)據(jù)易發(fā)生漂移，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。雖然許多地區(qū)對(duì)大氣網(wǎng)格化監(jiān)控做了有益嘗試，但還是存在覆蓋范圍和監(jiān)測(cè)要素不全、監(jiān)測(cè)與監(jiān)管結(jié)合不緊密等問(wèn)題。大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法同樣主要依靠傳感器技術(shù)，因此也存在傳感器性能穩(wěn)定性問(wèn)題，成品監(jiān)測(cè)車(chē)價(jià)格相對(duì)高昂，但可根據(jù)需求利用監(jiān)測(cè)儀器自行搭建監(jiān)測(cè)車(chē)，縮減成本。若想擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，可多輛監(jiān)測(cè)車(chē)同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論與建議

當(dāng)前流行的道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法包括降塵法、AP-42法和TRAKER法，以及道路揚(yáng)塵微觀站監(jiān)測(cè)法和大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法，不同檢測(cè)方法具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，降塵法、AP-42法和TRAKER法主要由歐美國(guó)家發(fā)明，我國(guó)早期道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法主要參照西方的方法。隨著道路揚(yáng)塵已經(jīng)不再是歐美國(guó)家大氣環(huán)境的主要突出問(wèn)題，歐美國(guó)家在道路揚(yáng)塵檢測(cè)方面的研究相對(duì)減少。為積極應(yīng)對(duì)我國(guó)大氣復(fù)合污染、解決道路揚(yáng)塵等問(wèn)題，伴隨新技術(shù)產(chǎn)生的道路揚(yáng)塵微觀站監(jiān)測(cè)法和大氣環(huán)境移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)法被大量投入使用。為進(jìn)一步規(guī)范和提高我國(guó)道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法，提出如下建議。

(1)繼續(xù)優(yōu)化道路揚(yáng)塵排放因子。傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要采用西方道路揚(yáng)塵采樣技術(shù)，在排放因子確定上，大多借鑒歐美等國(guó)的排放因子或文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這嚴(yán)重影響揚(yáng)塵源排放清單和排放量核算的準(zhǔn)確度。雖然我國(guó)學(xué)者針對(duì)排放因子本地化投入了大量研究，但仍不夠全面和系統(tǒng)，研究結(jié)果受技術(shù)方法和手段等限制，我國(guó)仍需要以優(yōu)化道路揚(yáng)塵排放因子為目的開(kāi)展大量的研究工作。

(2)科研人員和政府管理人員可結(jié)合檢測(cè)目的選取合適的檢測(cè)方法。若以計(jì)算道路揚(yáng)塵排放量、編制排放清單、化學(xué)組分及溯源分析為目的，仍需要采用AP-42法或道路揚(yáng)塵排放檢測(cè)方法的聯(lián)合應(yīng)用；若以道路揚(yáng)塵的直接管控為目的，上述方法均可實(shí)現(xiàn)。但我國(guó)各省(區(qū)、市)發(fā)展水平參差不齊，地方政府需要考慮投入成本，選取適合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件的檢測(cè)方法。

(3)繼續(xù)推動(dòng)道路揚(yáng)塵新興檢測(cè)方法的發(fā)展，進(jìn)一步提升傳感器的穩(wěn)定性能。建議采用國(guó)標(biāo)方法的小型化設(shè)備與道路揚(yáng)塵微觀站設(shè)備進(jìn)行組合布點(diǎn)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)校準(zhǔn)?？紤]到監(jiān)測(cè)設(shè)備可能受到干擾氣體或環(huán)境差異引起數(shù)據(jù)偏差，應(yīng)著手建立和完善嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的環(huán)境質(zhì)量校準(zhǔn)體系。

(4)當(dāng)前我國(guó)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化的道路揚(yáng)塵檢測(cè)方法，應(yīng)結(jié)合新興方法完善并統(tǒng)一道路揚(yáng)塵排放的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)關(guān)于道路揚(yáng)塵的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)HJ/T 393—2007《防治城市揚(yáng)塵污染技術(shù)規(guī)范》，該規(guī)范主要參照美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的AP-42法，由于該規(guī)范制定較早，部分內(nèi)容已經(jīng)無(wú)法滿足評(píng)估當(dāng)前城市道路揚(yáng)塵排放狀況，應(yīng)著手進(jìn)一步完善。