機(jī)動(dòng)車尾氣污染分布規(guī)律調(diào)查

1、機(jī)動(dòng)車尾氣污染分布規(guī)律調(diào)查饒鵬輝、吳大衛(wèi)（金華市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 金華 321013）摘要 為了解機(jī)動(dòng)車尾氣污染分布規(guī)律，開(kāi)展了機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)金華市空氣質(zhì)量影響的專項(xiàng)調(diào)查。結(jié)果表明，城市空氣中機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度大小與車流量、車輛類型、大氣溫度和擴(kuò)散高度相關(guān)，交通干線兩旁的機(jī)動(dòng)車尾氣污染較為嚴(yán)重。關(guān)鍵詞 機(jī)動(dòng)車保有量 氮氧化物 可吸入顆粒物 分擔(dān)率Abstract In order to understand the variation of the registered number of automobiles and the distribution rule of vehicle e

2、xhaust pollution in JinHua, we made an investigation of vehicle-tailed pollution What effect vehicle exhaust has on the citys air quality. The result indicates that pollutant concentration is linked to car flow in traffic, vehicle type, atmospheric temperature and its spread height. Especially, the

3、pollution on the main roads is more serious.Key words registered number of automobiles nitrogen oxide sniffable pellet share ratio機(jī)動(dòng)車尾氣含有的主要污染物有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、二氧化硫、鉛、苯并芘、固體顆粒物等。隨著機(jī)動(dòng)車保有量的日益增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車尾氣污染問(wèn)題日益突出。近年來(lái)，機(jī)動(dòng)車尾氣污染已經(jīng)成為大氣的主要污染源，嚴(yán)重危害人體健康。本次研究主要通過(guò)對(duì)金華市的主要交通干線八一街的機(jī)動(dòng)車尾氣污染檢測(cè)以及歷年來(lái)的空氣自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)分析金華市的機(jī)動(dòng)車尾氣污

4、染狀況及其擴(kuò)散規(guī)律。1、機(jī)動(dòng)車尾氣現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2006年起，金華市機(jī)動(dòng)車保有量每年以10%左右的速度遞增。至2010年底，全市機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到了122萬(wàn)輛。全市122萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車中，其中約53%的車輛為摩托車和輕便摩托車，約40%的車輛為輕型汽油車，還有7%左右的輕型柴油車和其他類型機(jī)動(dòng)車。在浙江省范圍內(nèi)，金華市的機(jī)動(dòng)車保有量?jī)H次于杭州、寧波、溫州和臺(tái)州，在全省名列第五。金華市2006年至2010年的機(jī)動(dòng)車保有量變化情況見(jiàn)表1和圖1。表1 機(jī)動(dòng)車保有量詳情表 機(jī)動(dòng)車類型單位2006年2007年2008年2009年2010年機(jī)動(dòng)車輛總擁有量輛833338929678998557110653012

5、21292汽 車輛262921314014373129467694578930摩 托 車輛568406614335624173637890641226農(nóng) 用 車輛1342532454-掛 車輛6697978019461136注：2009年、2010年未對(duì)農(nóng)用車進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖1 機(jī)動(dòng)車保有量變化示意圖2、車流量與機(jī)動(dòng)車尾氣污染監(jiān)測(cè)結(jié)果2.1、車流量分布概況八一街是一條南北向的交通性主干道，貫穿金華市區(qū)，連接江北、江南，全長(zhǎng)9000余米，路面寬度為3040米，是金華市車流最繁忙的道路之一。2010年，八一街平均車流量約為2000輛/小時(shí)；車流量最高的處為城南橋路段，平均車流量3750輛/小時(shí)，高峰期

6、達(dá)5800輛/小時(shí)；車流量最低點(diǎn)為保集半島東側(cè)，車流量平均780輛/小時(shí)。金華市八一街車流量分布概況見(jiàn)圖1。圖2 八一街各路段車流量分布圖2.2、點(diǎn)位設(shè)置和分析方法選擇車流量有代表性的位置，避開(kāi)岔路口、公交車站和建筑工地等有可能對(duì)尾氣檢測(cè)造成影響的路段；垂直擴(kuò)散監(jiān)測(cè)點(diǎn)要求道路車流量相對(duì)較大，且兩旁有高層建筑物。根據(jù)上述布點(diǎn)原則，選擇八一街的城南橋、自來(lái)水公司、工商城、鵬程裝飾、保集半島和俏江南共5個(gè)點(diǎn)位作為機(jī)動(dòng)車尾氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)；垂直擴(kuò)散監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇位于八一南街的俏江南設(shè)垂直擴(kuò)散監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)1、2、3、4、5層共5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 2.3、氣象情況2010年金華市區(qū)年平均氣溫為18.1，全年最高氣溫為39.6

7、，出現(xiàn)在8月3日；全年最低氣溫為-2.8，出現(xiàn)在12月16日。全年月平均相對(duì)濕度范圍為6271%，年平均相對(duì)濕度為70%，全年月平均氣壓范圍為10011018百帕，年平均氣壓為1009百帕，2010年金華市全年平均風(fēng)速為1.8m/s，全年靜風(fēng)概率為5%，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋NE-ESE，風(fēng)向頻率占到了總頻率的47%。 圖3 金華市2010年風(fēng)玫瑰圖采樣期間，八一街交通干線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，夏季溫度為2132，冬季溫度為515，氣壓范圍為9991011帕，平均風(fēng)速為1.2m/s，最大風(fēng)速1.6m/s，無(wú)明顯主導(dǎo)風(fēng)向。2.4、監(jiān)測(cè)結(jié)果表2 八一街監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果 單位：mg/m3點(diǎn)位名稱二氧化氮可吸入顆粒物夏

8、季冬季夏季冬季城南橋0.1040.2700.3320.354俏江南0.0830.2440.2200.243自來(lái)水公司0.0750.1760.2530.271工商城0.0790.2040.2910.321鵬程裝飾0.0680.1650.2510.291保集半島0.0520.1320.3190.287環(huán)境空氣本底0.0210.0530.0520.084表3 俏江南斷面垂直擴(kuò)散監(jiān)測(cè)結(jié)果 單位：mg/m3點(diǎn)位高度（m）二氧化氮可吸入顆粒物1.50.1410.325.50.1070.2690.0820.25120.0900.23150.0790.24表4 公交車站比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果 單位：mg/m3點(diǎn)位名稱二

9、氧化氮可吸入顆粒物夏季冬季夏季冬季公交車站0.0770.1790.310.41比對(duì)點(diǎn)0.0740.1850.220.25 圖4 城南橋車流量示意圖 圖5 城南橋點(diǎn)位二氧化氮濃度變化圖3、監(jiān)測(cè)結(jié)果分析3.1、車流量與機(jī)動(dòng)車尾氣濃度結(jié)果比較機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度的大小與車流量大小相關(guān)，車流量變大的時(shí)候機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度也隨之增大。一般道路一天之中車流量出現(xiàn)兩個(gè)高峰期，分別是上午89時(shí)和下午56時(shí)，同時(shí)，機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度也會(huì)出現(xiàn)高值期。以城南橋?yàn)槔?，晝間車流量變化和機(jī)動(dòng)車污染物濃度變化見(jiàn)圖4、圖5所示。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按該路段的每小時(shí)車流量的大小排列，可以排列為：城南橋俏江南自來(lái)水公司潤(rùn)宅裝飾保集半島

10、，這與機(jī)動(dòng)車尾氣濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果基本相符。城南橋段路寬較窄（路寬約為30米，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的路寬約為40米），且車流量大，故監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)明顯高于其他點(diǎn)位。八一街交通干線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位車流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5。表5 交通干線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位晝間車流量統(tǒng)計(jì)表 單位：輛/小時(shí)點(diǎn)位名稱摩托車中、小型車大型車城南橋10323088218俏江南8932894204自來(lái)水公司4822420135工商城5171497107潤(rùn)宅裝飾500165795保集半島211129591八一街的車流量構(gòu)成中，比重最大的是小型車，約占總數(shù)的74%；其次為摩托車，約占總數(shù)的21%，再次為大型客車，約占總數(shù)的5%。根據(jù)MOBILES排放因子模型，摩托車、小

11、型車和大型客車的氮氧化物排放因子分別為0.40、2.26和6.53，由此可以計(jì)算得出，各車型機(jī)動(dòng)車氮氧化物污染物排放權(quán)重由大到小排列，分別是：小型車81%大型客車15%摩托車4%。3.2、城市空氣中機(jī)動(dòng)車尾氣污染物分擔(dān)率。一般可以近似地認(rèn)為：道路空氣中污染物濃度，是附近固定污染源和流動(dòng)污染源的污染之和，道路空氣中機(jī)動(dòng)車尾氣污染物分擔(dān)率可以用下式估算：G=G1+G；G=G-G1；機(jī)動(dòng)車尾氣分擔(dān)率=G/G×100%。式中：G為道路空氣中污染物的濃度（mg/m3），G1為附近固定污染源造成的污染物濃度（mg/m3），G為機(jī)動(dòng)車排污造成的污染物濃度（mg/m3）。以俏江南酒店測(cè)點(diǎn)夜間04時(shí)監(jiān)

12、測(cè)的數(shù)據(jù)為背景值。該時(shí)段車流量最低，小于100輛/小時(shí)，比當(dāng)日流量少30倍，可視為當(dāng)時(shí)的污染物濃度主要是來(lái)自固定污染源，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示。表6 機(jī)動(dòng)車尾氣污染物分擔(dān)率計(jì)算表 單位：mg/m3點(diǎn)位名稱二氧化氮可吸入顆粒物夏季冬季夏季冬季俏江南0.0830.2440.220.25背景0.0210.0530.050.08分擔(dān)率75%78%77%68%二氧化氮和可吸入顆粒物的分擔(dān)率最低為68%，最高為78%。這表明，交通干道兩旁的二氧化氮和可吸入顆粒物污染主要來(lái)自于機(jī)動(dòng)車尾氣排放。3.3、機(jī)動(dòng)車尾氣污染物垂直變化規(guī)律垂直方向監(jiān)測(cè)的垂面選擇在俏江南酒店，高度選擇1.5m、5.5m、9m、12m和15

13、m，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。圖6 機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度水平的垂直變化從圖中可以看出，垂直方向上汽車尾氣污染物濃度變化特征明顯，而且二氧化氮和可吸入顆粒物濃度的變化趨勢(shì)基本一致。1.5m高度二氧化氮和可吸入顆粒物污染程度最高，分別為0.141mg/m3和0.322mg/m3。隨著高度的增加，汽車尾氣污染物的濃度水平逐漸下降，其中1.5m9m之間，污染物濃度下降幅度較大，基本呈線性下降趨勢(shì)。研究還表明，垂直高度到9m以后，二氧化氮和可吸入顆粒物濃度的下降趨勢(shì)明顯變緩，污染物基本保持在一定的濃度水平。3.4、公交車站機(jī)動(dòng)車尾氣污染物比較為了解公交車站的機(jī)動(dòng)車尾氣污染水平，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置于金華五中公交車站，并

14、在距公交車站20米處設(shè)置對(duì)照點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，公交車站二氧化氮濃度與比對(duì)點(diǎn)變化不大，可吸入顆粒物濃度夏季和冬季分別比比對(duì)點(diǎn)高出1.4倍和1.6倍，這與金華市公交車多數(shù)燃燒柴油有關(guān)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的主要污染物為煙塵，公交車靠站和起步時(shí)會(huì)排出大量煙塵，造成公交車站附近可吸入顆粒物濃度顯著提高。4、城市空氣常規(guī)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析對(duì)近年來(lái)金華市區(qū)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分月統(tǒng)計(jì)，可以得到下列折線圖：圖7 2007年空氣污染月變化圖8 2008年空氣污染月變化圖10 2009年氣溫月變化圖9 2009年空氣污染月變化通過(guò)對(duì)近年來(lái)金華市區(qū)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分月統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)汽車尾氣污染物與

15、氣溫之間存在著明顯的線性負(fù)相關(guān)，圖5-4-4是汽車尾氣污染物與氣溫的時(shí)間變化曲線。從圖中可以看出，二氧化氮和可吸入顆粒物濃度的最低值一般出現(xiàn)在溫度最高的7月和8月，而最高值則一般出現(xiàn)在溫度最低的1月和12月。進(jìn)一步對(duì)2009年金華市區(qū)二氧化氮和可吸入顆粒物月平均濃度數(shù)據(jù)與氣溫進(jìn)行相關(guān)分析，計(jì)算結(jié)果表明二氧化氮與氣溫的相關(guān)系數(shù)為-0.843，可吸入顆粒物與氣溫的相關(guān)系數(shù)為-0.836，二氧化氮和可吸入顆粒物都與氣溫表現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)性。這種空氣污染物與氣溫負(fù)相關(guān)性主要是由與氣溫相關(guān)的大氣活躍度變化造成的。當(dāng)氣溫升高時(shí)，大氣活躍度提高，城市空氣的風(fēng)速和局部湍流運(yùn)動(dòng)變強(qiáng)，污染物的稀釋和擴(kuò)散加快，造成

16、污染物濃度降低。反之，氣溫降低，大氣活躍度減少，則污染物的濃度升高。五、小結(jié)5.1、八一街環(huán)境空氣二氧化氮的濃度范圍為0.0520.0270mg/m3，各點(diǎn)位冬季監(jiān)測(cè)值的平均濃度為0.198mg/m3，夏季各點(diǎn)位平均濃度為0.077mg/m3，冬季濃度比夏季濃度高257%。以環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，冬季各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位超標(biāo)概率100%，夏季各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位超標(biāo)概率為1/3；可吸入顆粒物的濃度范圍為0.2200.354mg/m3，各點(diǎn)位冬季平均濃度為0.295mg/m3，夏季各點(diǎn)位平均濃度為0.278mg/m3，冬季測(cè)值稍高于夏季。以環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996）

17、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，可吸入顆粒物的超標(biāo)概率為100%，平均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)1.93倍。5.2、機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度的大小與車流量、大氣溫度和測(cè)點(diǎn)高度相關(guān)。路段車流量變大的時(shí)候機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度也隨之增大。機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度與氣溫線性負(fù)相關(guān)，是由與氣溫相關(guān)的大氣活躍度變化造成的。當(dāng)氣溫升高時(shí)，大氣活躍度提高，則市區(qū)的風(fēng)速和局部湍流運(yùn)動(dòng)變強(qiáng)，污染物的稀釋和擴(kuò)散加快，造成污染物濃度降低。反之，氣溫降低，大氣活躍度減少，則污染物的濃度升高。機(jī)動(dòng)車尾氣污染物濃度隨著測(cè)點(diǎn)高度的增加，污染物濃度迅速降低，高度超過(guò)9m后趨向平穩(wěn)。5.3、城市空氣中二氧化氮和可吸入顆粒物濃度中，機(jī)動(dòng)車尾氣污染分擔(dān)率最低為68%，最高為78%，交通干道兩旁的二氧化氮和可吸入顆粒物污染主要來(lái)自于機(jī)動(dòng)車尾氣排放