王佳音

（遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 沈陽 110000）

1 引言

隨著城市工業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展，我國機動車保有量日益增長，大氣環(huán)境污染已呈煤煙型與機動車尾氣復合污染的特征［1］。截至2022 年3 月底，我國機動車保有量達到4.02 億輛，機動車尾氣排放源作為目前城市大氣污染的主要排放源之一，在較大程度上影響著環(huán)境空氣質(zhì)量的持續(xù)改善。交通相關空氣污染物在與其他因素的共同作用下將對健康人群產(chǎn)生不良影響［2］。不同區(qū)域的監(jiān)測研究結(jié)果表明，移動源污染作為我國大中城市空氣污染的重要來源，是細顆粒物、光化學煙霧污染的重要原因，因此，移動源污染防治的緊迫性日益凸顯［3］。

研究發(fā)現(xiàn)，北方地區(qū)冬季采暖季燃煤排放源顯著增加，機動車排放對應的貢獻率有所下降；但在重污染期間，機動車排放源在以本地污染為主的污染過程中所占貢獻比例明顯增加［4］。上海市的相關研究表明，交通空氣污染物濃度總體高于環(huán)境點位，常規(guī)污染物及特征因子濃度均為夏高冬低；但路邊環(huán)境空氣中污染物濃度在周一至周日期間并無明顯差異［5-6］。北京市在重大活動期間減排措施啟動后，NO2濃度高值中心明顯消失，PM2.5濃度分布梯度減小，減排效果明顯［7］。楚芳婕等［3］認為北京市交通點位監(jiān)測的污染物濃度存在“周末效應”。與此同時，氣象因素對交通環(huán)境下的污染氣體有著重要影響，如大氣擴散條件、相對濕度、風速等［8-10］。唐智億等［11］研究發(fā)現(xiàn)降水對污染物稀釋沉降效果明顯，對NOX作用不明顯；但在靜風或小風大氣環(huán)境下，通過水霧“高射炮式”播撒方式增加低層濕度并非是沉降稀釋顆粒物的有效方法。在探究NO2來源研究中，工業(yè)及機動車尾氣排放源是除了化石燃料燃燒源外的主要來源［12］，已逐漸成為部分大城市PM2.5的首要貢獻源［6，13］。因此，在當前大氣環(huán)境背景下，有針對性的交通環(huán)境污染特征分析研究，對大氣污染防治工作具有重要的現(xiàn)實意義。

為掌握沈陽市城區(qū)交通環(huán)境污染特征，本研究基于沈陽市交通污染監(jiān)測點位2021 年監(jiān)測的PM2.5，PM10，NO2，CO 濃度數(shù)據(jù)，針對不同典型時段展開分析，探究城區(qū)交通污染監(jiān)測點位周邊大氣污染物的污染特征及與機動車流量的關系，以期為城市交通排放污染治理提供科學依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

2021 年，沈陽市交通污染專項監(jiān)測點位為滄海路點位，主要監(jiān)測沈陽市西部交通主干路。圖1 為交通監(jiān)測點周邊交通干路情況，該交通監(jiān)測點位距滄海路僅50 m，滄海路為雙向6 車道；從周圍的交通主干路看，交通監(jiān)測點西距四環(huán)路0.7 km，東距燕塞湖街0.9 km，南距沈遼路0.7 km，北距沈新路1.3 km。

圖1 交通監(jiān)測點周邊交通干路情況示意

2.2 數(shù)據(jù)來源與監(jiān)測方法

本研究所使用的污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)為遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心提供，包括沈陽市11 個國控環(huán)境空氣自動監(jiān)測點位（森林路、沈遼西路、渾南東路、小河沿、陵東街、新秀街、裕農(nóng)路、太原街、東陵路、文化路、京沈街）及沈陽市交通污染專項監(jiān)測點位（滄海路點位），監(jiān)測數(shù)據(jù)包括2021 年PM2.5，PM10，NO2，CO濃度資料。監(jiān)測頻次為24 h 連續(xù)自動監(jiān)測。為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確有效，監(jiān)測設備均按國家規(guī)范要求完成相關質(zhì)量控制與質(zhì)量保證。車流量數(shù)據(jù)采用人工計數(shù)觀測，在每日07:00—08:00，12：00，17：00—18：00，通過記錄當前小時任意20 min 的車輛數(shù)目以估算每小時的車流量數(shù)目，監(jiān)測時長為一周。

3 結(jié)果與討論

3.1 交通站點污染物濃度時間變化特征

3.1.1 年度概況

圖2 為2021 年交通監(jiān)測點主要監(jiān)測項目濃度年均值情況。

圖2 2021 年交通監(jiān)測點與沈陽市主要監(jiān)測項目濃度年均值

從2021 年交通污染主要監(jiān)測項目濃度看，交通監(jiān)測點的PM2.5，PM10，NO2，CO 濃度均高于全市年均值，且僅CO 濃度達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準，PM2.5，PM10，NO2均超過國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準。具體來看，各監(jiān)測項目濃度均值分別高出全市均值23.7%，29.2%，36.4%，6.7%；其中，交通監(jiān)測點NO2年均濃度超過全市均值幅度最大，CO 超過幅度最小，表明在一定程度上交通尾氣排放是各主要監(jiān)測污染物的主要來源，且對NO2的污染貢獻相對較大。

3.1.2 季節(jié)變化特征

圖3 為2021 年交通監(jiān)測點主要監(jiān)測項目濃度季節(jié)變化情況。

圖3 2021 年交通監(jiān)測點主要監(jiān)測項目濃度季節(jié)變化

圖3 顯示，PM2.5，CO 季節(jié)濃度變化特征表現(xiàn)為冬季最高，夏季最低，春秋次之，與大氣邊界層垂直方向擴散條件的季節(jié)性變化特征較為一致。PM10濃度表現(xiàn)為春季最高，夏季最低，考慮春季主要受西部強低壓影響，西南風速較大導致出現(xiàn)沙塵天氣。NO2季節(jié)濃度表現(xiàn)為夏季最低，為36 μg/m3，秋冬最高，濃度均為48 μg/m3，春季僅略有降低，為47 μg/m3，秋冬春三季NO2濃度整體差異不大。整體來看，夏季各監(jiān)測項目濃度均為最低，冬季相對最高；對比冬夏季各監(jiān)測項目濃度看，PM2.5冬季濃度是夏季的1.8 倍、PM10冬季濃度是夏季的1.7 倍、NO2冬季濃度是夏季的1.3 倍、CO 冬季濃度是夏季的1.9 倍。

3.1.3 早晚高峰時段污染特征

圖4 為2021 年交通監(jiān)測點主要監(jiān)測項目濃度日變化曲線。

圖4 2021 年交通監(jiān)測點與沈陽市監(jiān)測項目濃度日變化曲線

2021 年，交通監(jiān)測點PM2.5，PM10，NO2濃度日變化小時數(shù)據(jù)均高于全市均值，CO 小時濃度部分時段與全市相差不大。從2021 年交通監(jiān)測點日變化數(shù)據(jù)看，PM2.5，PM10濃度日變化表現(xiàn)為早晚高峰時段較高，具體為每日06：00 左右開始升高，09：00—10：00達到上午峰值，16：00 降至最低后再次出現(xiàn)明顯上升趨勢，并于22：00—23：00 達到晚間峰值。整體變化趨勢與交通污染早晚高峰較為一致。NO2濃度受交通出行早晚高峰時段的影響更為明顯，呈現(xiàn)出明顯的早晚高峰變化趨勢，具體表現(xiàn)為每日05：00 開始升高，08：00 達到上午峰值，13：00 降至最低，17：00開始出現(xiàn)明顯上升趨勢，并于20：00 達到全天峰值。從變化趨勢看，NO2晚間峰值明顯高于早高峰時段，夜間濃度值的升高考慮主要是由于大型貨車一般錯開白天車流量高峰，在夜晚時段出行較多。CO 濃度24 h 均值與全市差距不大，整體表現(xiàn)為09：00 達到上午峰值，16：00 降至最低，17：00 開始緩慢上升，21：00 達到晚間較高值。

3.2 周末與工作日監(jiān)測項目濃度對比分析

為了解工作日與周末時段交通污染對交通監(jiān)測點產(chǎn)生的影響，對2021 年相關時段進行分析，見圖5。

圖5 2021 年交通監(jiān)測點周末與工作日監(jiān)測項目濃度對比

結(jié)果顯示，交通監(jiān)測點各監(jiān)測項目存在顯著的“周末效應”，即各監(jiān)測項目濃度均表現(xiàn)出周末大于工作日，與丁一匯、邱曉暖等［14-15］研究結(jié)果一致。其中，周末時段的PM2.5濃度在00：00—02：00，08：00—09：00，20：00—23：00 均出現(xiàn)污染時段，空氣質(zhì)量達到輕度污染級別。PM10日變化濃度工作日與周末變化趨勢較為一致，但周末11：00 出現(xiàn)突高情況。

NO2日變化濃度為雙峰型曲線，且表現(xiàn)為周末高于工作日，周末NO2日變化濃度分別于07：00，19：00達到早晚峰值，工作日NO2日變化濃度分別于08：00，20：00 達到早晚峰值，比周末時段延后1 h 出現(xiàn)峰值。CO 日變化濃度表現(xiàn)為雙峰曲線，周末峰值分別出現(xiàn)在07:00，20：00，比工作日濃度峰值提前1 h。

交通監(jiān)測點各監(jiān)測項目存在顯著的“周末效應”，考慮主要由于周末人為活動頻繁，出行較為集中，與其他時段相比車流量有所增多，表明監(jiān)測項目濃度變化與人類活動緊密相關。

3.3 污染物濃度與機動車流量的關系

2021 年3 月7—13 日，對交通監(jiān)測點早高峰時段、中午時段及晚高峰時段機動車流量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并與PM2.5，PM10，NO2，CO 對應小時濃度進行對比分析，結(jié)果見圖6。

圖6 交通監(jiān)測點主要污染物濃度與機動車流量的關系

由圖6 可知，機動車流量數(shù)據(jù)表現(xiàn)為早晚高峰明顯高于中午時段，且早高峰車流量數(shù)據(jù)略高于晚高峰數(shù)據(jù)，早晚高峰時段車流量數(shù)據(jù)與中午時段相比偏大40%。從空氣質(zhì)量主要污染物濃度數(shù)據(jù)看，PM2.5與PM10整體變化趨勢較為一致，表現(xiàn)為早高峰時段開始上升，10：00 達到峰值，隨后開始下降，晚高峰時段出現(xiàn)小幅升高趨勢。NO2，CO 小時濃度變化趨勢表現(xiàn)出與機動車流量較為一致的變化趨勢，總體呈“U”型分布，即早晚高峰時段濃度較高，中午最低。整體來看，本研究中PM10濃度數(shù)據(jù)略滯后于車流量數(shù)據(jù)，主要原因與尾氣排放后發(fā)生二次轉(zhuǎn)化進而對顆粒物數(shù)據(jù)造成影響有關；NO2，CO 與機動車流量變化趨勢較為一致，與賈智海的［16］研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

（1）交通監(jiān)測點的PM2.5，PM10，NO2，CO 等污染物濃度均高于全市年均值，NO2年均濃度超過全市均值幅度最大，高出36.4%，CO 超過幅度最小。PM2.5，CO 濃度季節(jié)變化特征夏季均是最低，冬季最高，PM10濃度受沙塵天氣影響，表現(xiàn)為春季最高；NO2濃度秋冬春三季整體差異不大。

（2）NO2日變化濃度呈明顯的早晚高峰變化趨勢，且晚間峰值明顯高于早高峰時段峰值，考慮主要由于大型貨車一般錯開白天車流量高峰，在夜晚時段出行較多；PM2.5，PM10濃度在09:00—10：00 達到上午峰值，22：00—23：00 達到晚間峰值；CO 濃度24 h 均值與全市差距不大。

（3）交通監(jiān)測點各監(jiān)測項目存在顯著的“周末效應”，表現(xiàn)為周末污染物濃度大于工作日，考慮主要由于周末人為活動頻繁，出行較為集中。

（4）交通監(jiān)測點NO2，CO 與機動車流量變化趨勢較為一致，呈“U”型分布；PM10濃度數(shù)據(jù)略滯后于車流量數(shù)據(jù)。