基于降塵法的北京道路揚塵監(jiān)測與分析

基于降塵法的北京道路揚塵監(jiān)測與分析

交通污染排放是中國北方城市大氣材料的主要來源之一。交通垃圾屬于典型的無組織垃圾，排放數(shù)據(jù)仍然不足。在交通垃圾排放的定量化、環(huán)境影響和人類健康影響方面，美國環(huán)境秘書處最常用的ap-42排放因子模型。排放量與道路噪聲的負荷、道路車輛的平均重量和運行量有關(guān)。根據(jù)該區(qū)域的相關(guān)參數(shù)，可以配置排放清單和排放特征。交通揚塵排放的環(huán)境影響主要采用擴散模型進行PM10濃度模擬,有研究者針對北京排放清單研究了交通揚塵對環(huán)境PM10濃度的影響,相關(guān)研究也證明交通揚塵對人體健康產(chǎn)生不良影響。交通揚塵排放量的現(xiàn)場實測一般采用通量法,該方法需要在現(xiàn)場安裝多臺PM10采樣儀器和現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)的測試,適合于特定道路的排放測試和排放規(guī)律研究,如有研究應(yīng)用該方法研究交通揚塵排放的影響因素,建立這些影響因素與排放量之間的函數(shù)關(guān)系,建立交通揚塵排放量計算的函數(shù)模型,有研究用該方法評價不同控制措施的減排效果。對多條道路揚塵排放情況進行評價一般通過路面塵負荷采樣分析和現(xiàn)場車流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計采用模型進行計算。道路降塵量與PM10排放強度有很好的相關(guān),道路降塵可以反映道路揚塵排放量,本文用大量的道路降塵數(shù)據(jù)分析北京道路揚塵排放特征,為交通揚塵排放定量化研究、環(huán)境影響分析和制定控制方案提供依據(jù)。1城市道路降塵df監(jiān)測數(shù)據(jù)分析本研究采用降塵作為指標來表征道路揚塵排放特征。集塵缸的尺寸和樣品分析程序均依照《環(huán)境空氣-降塵的測定-重量法》(GB/T15265-1994)規(guī)定執(zhí)行,材質(zhì)為95號玻璃。采用降塵對道路揚塵進行監(jiān)測,圖1為道路降塵和背景降塵監(jiān)測位置示意圖。對城八區(qū)的快速路、主干路、次干路和支路共計40條道路進行道路降塵(DFr)監(jiān)測,每條道路布置2個降塵監(jiān)測點,同時選擇14個公園或綠地進行背景降塵(DFb)監(jiān)測,每30d采樣1次,獲取94個降塵監(jiān)測數(shù)據(jù)。以1年的數(shù)據(jù)作為研究周期,對2007年全年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。道路降塵(DFr)與區(qū)域背景降塵濃度(DFb)之間的差值可認為是道路自身引起的降塵濃度,本文將其定義為道路自身降塵濃度(ΔDF)。本研究對不同類型道路ΔDF、不同類型道路單輛車引起的ΔDF、不同類型道路ΔDF頻數(shù)分布、不同類型道路ΔDF季節(jié)變化、月份變化和不同季節(jié)的ΔDF頻數(shù)分布進行分析,研究北京道路揚塵的降塵特征,為北京道路揚塵管理和控制方案的制訂提供技術(shù)支持。2結(jié)果與分析2.1不同種類道路降塵值本研究以2007年1~12月份的測試數(shù)據(jù)為依據(jù),分析北京道路揚塵排放特征,每月測試降塵數(shù)據(jù)94個,共獲得有效數(shù)據(jù)1128個,其中道路降塵數(shù)據(jù)960個,背景降塵數(shù)據(jù)168個,各月份不同類型道路降塵值見表1。從表1中可以看出,道路降塵值明顯高于背景值,多數(shù)道路降塵為背景值的1.5倍以上。2.2道路增煤排放強度道路揚塵排放主要是車輛碾壓、激發(fā)和氣流夾帶等作用力作用下路面塵土進入大氣的過程,道路上行駛的車輛是道路揚塵排放的主要外作用力。相關(guān)研究結(jié)果表明,道路揚塵PM10排放因子與車流量呈負相關(guān)關(guān)系,排放強度呈正相關(guān)關(guān)系,本研究統(tǒng)計了降塵監(jiān)測道路的日均車流量,不同類型道路車流量統(tǒng)計如圖2所示。根據(jù)道路典型統(tǒng)計,快速路、主干道、次干道和支路車流量比例為100∶29∶10∶9。圖3是不同類型道路降塵年均值,快速路、主干道、次干道和支路的ΔDF分別為18.9、13.9、9.9和9.7t/(km2·30d),降塵值比例為100∶74∶52∶51,則單輛車引起的降塵比例為1.00∶2.55∶5.20∶5.67。道路揚塵排放強度為快速路>主干道>次干道>支路,單輛車引起的降塵排放為快速路<主干道<次干道<支路。這主要是因為在進入路面的塵土一定的情況下,車流量越大的道路越容易把塵土重新?lián)P起進入大氣,車流量小的道路則會在路面有較多的積塵,揚塵排放強度也較小,車流量大的道路路面塵負荷較低,單輛車揚塵排放量也較小,車流量小的道路路面積塵較多,單輛車排放量也大,這與模型計算的PM10排放結(jié)果是一致的。圖4為快速路、主干道、次干道和支路的ΔDF數(shù)據(jù)頻率分布圖,可以看出ΔDF數(shù)據(jù)均呈偏態(tài)分布,不同類型道路ΔDF數(shù)據(jù)集中區(qū)域不同,快速路、主干道、次干道和支路數(shù)據(jù)逐步向橫坐標左側(cè)偏移。2.3不同季節(jié)降塵分布不同類型道路降塵平均值月份變化如圖5所示,從圖中可以看出,不同類型道路降塵值為快速路>主干道>次干道>支路。道路揚塵月份變化較大。以一年為周期,道路月均降塵為ˉΔDFΔDFˉˉˉˉˉˉˉˉ,則1~4月份交通降塵量為0.72~0.94ˉΔDF?5~8月份降塵量較高,相當(dāng)1.1~1.3ˉΔDF?9~12月份月降塵量低于ˉΔDF。從季節(jié)規(guī)律上看,夏季降塵量最大,其次為冬季,分析夏季道路揚塵量大的主要原因為降水量大,車輛輪胎容易把泥土等物質(zhì)帶入道路,使路面塵負荷增大,冬季降塵量大的原因可能與不能進行道路沖洗作業(yè)有關(guān)。圖6為ΔDF數(shù)據(jù)在不同季節(jié)頻率分布圖,可以看出ΔDF數(shù)據(jù)均呈偏態(tài)分布,夏季降塵分布最趨向于坐標軸右側(cè),其次為春季。與其他揚塵源不同,如施工揚塵春季排放強度最高,道路揚塵排放強度夏季最高,初步分析原因為夏季泥土更容易被帶入路面,所以在夏季應(yīng)采取更嚴格的措施控制泥土帶入路面,主要包括施工車輛清洗和路邊裸土區(qū)域綠化等。2.4北京道路降塵模型用AP-42鋪裝道路交通揚塵排放模型計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM10排放因子隨車流量增大減小,而排放強度隨車流量的增加而增大。本研究用2007年80個監(jiān)測點的北京道路降塵平均值與高峰小時車流量做相關(guān)分析可以看出,道路降塵值隨車流量增加而增大(圖7)。分析其主要原因是在進入道路的塵源一定的情況下,車流量大的道路更容易把路面積塵揚起,揚塵排放量大,本研究中表現(xiàn)為降塵量大。有研究結(jié)果表明,在揚塵源附近降塵量與TSP或PM10濃度呈正相關(guān)性,與本文中揚塵量大的道路降塵量大的結(jié)果是一致的。3道路自身降塵df道路揚塵是城市大氣顆粒物主要來源之一,本文采用降塵法監(jiān)測北京道路揚塵并分析PM10排放特征。對北京不同類型道路共40條,每條道路布置2個降塵監(jiān)測點,并對背景降塵值進行了監(jiān)測,道路降塵(DFr)與背景降塵(DFb)的差值作為道路自身降塵(ΔDF)。結(jié)果顯示,快速路、主干道、次干道和支路的降塵值分別為18.9、13.9、9.9和9.7t/(km2·30d),降塵值比例為100∶74∶52∶51,單輛車引起的降塵比例為1.00∶2.55∶5.20∶5.67;夏季道路降塵量最大,其次為冬季