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        冬季交通空氣污染特征分析及控制建議

        2022-11-27 06:30:42
        資源節(jié)約與環(huán)保 2022年10期

        張 皓

        (重慶市大渡口區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 重慶 400084)

        引言

        交通污染已成為城市重要大氣污染源,機(jī)動車尾氣造成的大氣環(huán)境污染占整個城市大氣污染的60%以上,最高可達(dá)90%。[1]城市機(jī)動車尾氣排放是中國霧霾污染形成的重要因素。[2]機(jī)動車尾氣對大氣顆粒物有重要貢獻(xiàn),其中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等亦是臭氧的重要前體物,能給人群健康帶來不利影響。[3~5]根據(jù)全市大氣污染來源解析顯示,主城區(qū)PM2.5 來源中,交通污染源貢獻(xiàn)率從2013 年的31%上升到2018 年的近40%。[6]機(jī)動車排放主要產(chǎn)生4 種污染物,分別是CO、HC、NOx、PM,是造成大氣污染的主要原因。[7][8]重慶市大渡口區(qū)新山村片區(qū)四面環(huán)道,西城大道、鋼花路、雙山路為主要進(jìn)出通道,車流量大,早晚高峰擁堵導(dǎo)致局地污染加劇。把該片區(qū)作為主要對象,研究道路交通排放的主要污染物的污染特征和對環(huán)境的影響。

        1 監(jiān)測方案

        1.1 點(diǎn)位布設(shè)

        新山村片區(qū)道路眾多,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研及卡口設(shè)置信息,確定有代表性的道路交通監(jiān)測點(diǎn)位,主要為西城大道,雙山路,鋼花路3 條道路,其中西城大道為快速干道,鋼花路和雙山路城市主干道。

        1.2 監(jiān)測時段

        根據(jù)大氣污染的特征及開展機(jī)動車尾氣監(jiān)測的情況,冬季空氣污染不易擴(kuò)散,選擇冬季12 月份連續(xù)開展監(jiān)測。

        1.3 監(jiān)測儀器

        使用北京佳華智聯(lián)科技有限公司的(佳空氣Air Ball)自動監(jiān)測儀器連續(xù)監(jiān)測,安裝位置為道路交通監(jiān)控桿桿體。顆粒物檢測方法是激光散射法,氣態(tài)污染物檢測方法是電化學(xué)/PID 傳感器測量法。

        1.4 風(fēng)速和風(fēng)向分析

        新山村片區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|東北和西西南。西城大道和鋼花路交通污染對該片區(qū)影響較大。

        2 機(jī)動車流量特征分析

        2.1 日流量分析

        道路2020 年12 月日均車流量見圖1。日車流量西城大道:11910~13850 輛,鋼花路:8760~10250 輛,雙山路:3970~4980 輛。西城大道,鋼花路、雙山路日均流量分別為13360 輛,9490 輛,4500 輛。三條道路車流量變化不大,均呈現(xiàn)出周末車流量低,工作日車流量高的特點(diǎn),西城大道、鋼花路、雙山路周六周日較周一至周五平均值下降分別為6.0%、4.6%和13.3%,主要是受工作日區(qū)內(nèi)往外區(qū)通勤車輛較多影響。西城大道和鋼花路為車流量較大的路段,而雙山路的車流量相對較低。

        圖1 新山村片區(qū)主要道路日均車流量

        2.2 小時流量分析

        道路小時車流量見圖2。小時車流量西城大道>鋼花路>雙山路,4 點(diǎn)~8 點(diǎn),車流量隨著早高峰迅速增加,達(dá)到小時值最大值,西城大道車流量上升明顯。隨后9 點(diǎn)~12 點(diǎn)逐漸下降,在12 點(diǎn)~13 點(diǎn)降至低點(diǎn)。13點(diǎn)~18 點(diǎn),車流量逐步上升,19 點(diǎn)出現(xiàn)峰值,20 點(diǎn)~次日4 點(diǎn)逐步下降,直至最低點(diǎn)。小時值呈現(xiàn)較為明顯的四峰狀態(tài),即早中晚三個高峰,車流量大小為早>晚>中,加上21 點(diǎn)的小高峰,主要原因是受限行的管制,貨車白天禁止通行,21 點(diǎn)為貨車進(jìn)城的高峰。

        圖2 新山村片區(qū)道路小時車流量

        2.3 車型分析

        道路車型主要為小型客車、出租車、輕型貨車、重型貨車、公交車。車型分布比例不同,小型客車和出租車為主要車型,且小型客車>出租車,西城大道以輕型貨車和重型貨車為主,雙山路公交車比例大于輕型貨車和重型貨車的比例,小型客車>出租車。車型比例大小依次為,西城大道:小型客車>出租車>輕型貨車>重型貨車>公交車;鋼花路:小型客車>出租車>公交車>輕型貨車>重型貨車;雙山路:小型客車>出租車>輕型貨車>公交車>重型貨車。西城大道和雙山路小型客車和出租車的比例為80%和14%左右,但鋼花路小型客車比例為65%,出租車比例則高達(dá)26%左右。

        3 道路交通環(huán)境NO2、CO 和PM2.5 濃度變化規(guī)律

        3.1 NO2濃度變化規(guī)律

        道路二氧化氮小時濃度變化見圖3。鋼花路NO2濃度變化大,呈現(xiàn)明顯波谷和波峰特征,谷值時間為6點(diǎn),峰值時間分別為8 點(diǎn)及20 點(diǎn),20 點(diǎn)峰值后下降幅度大。西城大道NO2谷值和峰值時間為6 點(diǎn)和20 點(diǎn),和鋼花路一致,受夜間貨車進(jìn)城影響,路段夜間通行貨車多,NO2濃度整體高于鋼花路,其他時間較為穩(wěn)定。雙山路NO2濃度無明顯規(guī)律,全天呈現(xiàn)箱體震蕩,谷值出現(xiàn)23 點(diǎn),峰值在早晚高峰。西城大道、鋼花路和雙山路NO2小時平均濃度為分別為51、49、50μg/m3,小時平均濃度相差不大,西城大道和鋼花路小時變化更為突出。

        圖3 新山村片區(qū)道路NO2小時濃度變化

        3.2 CO濃度變化規(guī)律

        道路CO 小時濃度變化見圖4。西城大道和雙山路CO 濃度變化趨勢一致,呈現(xiàn)明顯的M 分布,早晚出現(xiàn)雙高峰,中午和凌晨6 點(diǎn)濃度最低,9 點(diǎn)和19 點(diǎn)濃度最高。鋼花路CO 濃度小時值波動范圍不大,未出現(xiàn)明顯的波峰波谷特征,全天保持平穩(wěn)。西城大道、鋼花路和雙山路CO 小時平均濃度為分別為0.90、0.96和0.69mg/m3,西城大道、鋼花路濃度接近,雙山路濃度較低,雙山路和西城大道濃度變化較大,鋼花路濃度較雙山路高28.1%。

        圖4 新山村片區(qū)道路CO小時濃度變化

        3.3 PM2.5濃度變化規(guī)律

        道路PM2.5 小時濃度變化見圖5。西城大道,雙山路,鋼花路的PM2.5 小時濃度呈現(xiàn)W 分布,在0 點(diǎn)出現(xiàn)峰值,然后持續(xù)下降谷值在8 點(diǎn)左右,在早高峰持續(xù)上升至12 點(diǎn)左右出現(xiàn)峰值,下午持續(xù)下降至18 點(diǎn)出現(xiàn)谷值,晚高峰18 點(diǎn)以后開始增加,在22:00 左右出現(xiàn)一個小的峰值,之后逐漸趨于平穩(wěn)下降。雙山路、西城大道和鋼花路PM2.5 小時平均濃度為分別為63、60、54μg/m3,PM2.5 濃度總體上雙山路>西城大道>鋼花路,雙山路PM2.5 濃度比鋼花路高14.3%。

        圖5 新山村片區(qū)道路PM2.5小時濃度變化

        4 交通流量與污染物濃度的相關(guān)性分析

        4.1 西城大道車流量及污染物濃度的關(guān)系

        西城大道車流量及污染物濃度關(guān)系見圖6,車流量與CO 濃度正相關(guān)性。上下班高峰期車流量大,CO污染嚴(yán)重;中午至下午車流量減少,CO 濃度也較低。7點(diǎn)車流量大,CO 濃度在8 點(diǎn)達(dá)到峰值;18 點(diǎn)車流量大,CO 濃度在19 點(diǎn)達(dá)到峰值。CO 濃度與車流量變化稍微滯后,存在污染物累積趨勢。CO 升高和小型客車、重型貨車和微型貨車車流量增加存在正相關(guān)。PM2.5 濃度變化和機(jī)動車車流量變化無明顯相關(guān)性。在3 點(diǎn)~4 點(diǎn)車流量最低,但PM2.5 濃度位于高值;6點(diǎn)~7 點(diǎn),車流量迅速上升,PM2.5 濃度卻變化不大;在18 點(diǎn)后車流量下降,PM2.5 濃度濃度較為穩(wěn)定,不隨車流量變化而變化。在晚高峰期與車流量有一定的正相關(guān)性,夜間受重型貨車和輕型貨車數(shù)量迅速增加影響,PM2.5 濃度有一定的反彈。NO2濃度和機(jī)動車車流量變化和PM2.5 較為一致。

        圖6 西城大道車流量及污染物濃度關(guān)系

        4.2 鋼花路車流量與污染物濃度的關(guān)系

        鋼花路車流量及污染物濃度關(guān)系見圖7。鋼花路CO 濃度變化和機(jī)動車車流量變化正相關(guān),4 點(diǎn)車流量最低,CO 濃度6 點(diǎn)為低值,7 點(diǎn)和18 點(diǎn)車流量為峰值,CO 濃度9 點(diǎn)和20 點(diǎn)為峰值,CO 濃度與車流量變化稍微滯后,存在污染物累積趨勢。NO2濃度和CO 濃度變化有一致性,也存在污染物累積趨勢。NO2濃度受18 點(diǎn)車流量影響,濃度提升較快,峰值明顯。PM2.5 變化平緩,和車流量相關(guān)性低,在晚高峰期有一定相關(guān)性,晚高峰車流量逐漸增大,PM2.5 濃度也相應(yīng)增大,晚高峰后車流量下降,PM2.5 濃度也逐漸下降。NO2和CO 與車流量正相關(guān)。交通污染對CO 和NO2濃度影響大,夜間交通污染對PM2.5 濃度有一定影響。

        圖7 鋼花路車流量及污染物濃度關(guān)系

        4.3 雙山路車流量與污染物濃度的關(guān)系

        雙山路車流量及污染物濃度關(guān)系見圖8。CO 濃度和車流量變化保持一致,5 點(diǎn)車流量最低,6 點(diǎn)CO 濃度最低,8 點(diǎn)車流量為峰值,9 點(diǎn)CO 濃度為峰值,9 點(diǎn)到12 點(diǎn),車流量明顯下降,但CO 濃度保持穩(wěn)定,白天存在其他CO 污染源影響。18 點(diǎn)車流量為第二個峰值,CO 濃度19 點(diǎn)為峰值,和西城大道、鋼花路一樣,雙山路CO 濃度與車流量變化稍微滯后,存在污染物累積趨勢。雙山路NO2、PM2.5 濃度與車流量相關(guān)性不明顯。NO2全天保持平穩(wěn)狀態(tài),隨車流量變化不大,全天呈現(xiàn)箱體震蕩,在21 點(diǎn)貨車集中進(jìn)城后,NO2濃度反而下降。交通污染對CO 影響大,對NO2影響不大,晚高峰期交通污染對PM2.5 影響大。

        圖8 雙山路車流量及污染物濃度關(guān)系

        5 結(jié)論

        (1)西城大道,鋼花路、雙山路日均流量分別為13360 輛,9490 輛,4500 輛,主要車型均為小型客車和出租車。

        (2)西城大道,鋼花路、雙山路PM2.5 小時濃度走勢相同,且均呈現(xiàn)W 分布,早晚出現(xiàn)峰值。車流量相對小的雙山路PM2.5 濃度值處于較高狀態(tài),交通污染對PM2.5 貢獻(xiàn)值較小。

        (3)西城大道:CO 濃度與車流量正相關(guān)性強(qiáng),NO2和PM2.5 濃度變化平穩(wěn)。鋼花路:CO 濃度和車流量的相關(guān)性不強(qiáng),NO2和PM2.5 與車流量有一定的正相關(guān)性。雙山路:CO 濃度與車流量正相關(guān)強(qiáng),PM2.5 濃度與車流量相關(guān)性不明顯,NO2濃度與車流量相關(guān)性不強(qiáng)。

        (4)污染物與車流量相關(guān)性,西城大道:CO>NO2>PM2.5,鋼花路:NO2>CO>PM2.5,雙山路:CO>NO2>PM2.5。

        結(jié)語

        (1)西城大道、鋼花路NO2和PM2.5 受交通污染影響大,有必要加強(qiáng)在用車排污的監(jiān)督管理,在空氣污染應(yīng)對條件下可考慮實(shí)施路段高排放車輛禁行限行、冬季車輛繞行分流等工作,嚴(yán)格控制夜間高排放車輛的數(shù)量。[9]

        (2)雙山路CO 存在其他污染源影響,需要進(jìn)一步加強(qiáng)片區(qū)大氣污染源的排查和控制。

        (3)三條道路輕型貨車和重型貨車均有一定占比,需要加強(qiáng)輕型貨車、重型貨車等高排放車輛路檢路查和聯(lián)合執(zhí)法,嚴(yán)厲打擊冒黑煙車和不達(dá)標(biāo)車輛上路行駛違法行為,督促不達(dá)標(biāo)車輛維護(hù)治理,降低機(jī)動車污染排放。

        (4)新山村片區(qū)交通污染均較為突出,需要進(jìn)一步優(yōu)化改片區(qū)紅綠燈設(shè)置,提高通行效率,加大違法停車查處力度,降低機(jī)動車擁堵。

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