（环境工程专业论文）济南市机动车对城市道路环境空气质量的影响研究.pdf

摘要 经济的发展和工业的繁荣，促进了机动车工业的极大进步，也使得大中城市 的机动车拥有量迅速增加。机动车作为城市交通和运输的主要工具，越来越和人 们的生活密不可分。然而近年来随着环境保护和人类健康呼声的提高，机动车排 放污染问题越来越为人们所关注。城市人口的大量涌入以及流动人口的逐年增 加，为城市交通带来越来越大的压力，机动车保有量及污染物排放的有效控制以， 成为控制机动车排放污染的关键问题。 。 随着济南市城市机动车数量的增多，机动车尾气污染对道路两旁环境污染也 日益严重，尤其是在城市中心地区，由于道路拥挤，人口密集，机动车尾气排放高 度接近人的呼吸带高度，机动车排放的高浓度污染物将严重影响并威胁道路两侧 行人和周围居民的身体健康。因此有必要研究机动车尾气污染对济南市城市道路 环境空气质量的影响程度，并提出必要的机动车尾气控制措施。 关键词：机动车尾气；空气污染；道路环境；控制措施 4 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：显邋日期：! ! ! ：兰：! ! 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：虽邀导师签名：盈虚 e l 期：! = 壅，。 1 1 、机动车的分类 第1 章绪论 目前，我国对机动车没有统一的分类，按车辆的总重量将我国机动车划分为 四大类，其中按照排放量和燃料类型的不同，又细分为1 2 大类，具体分类见图 1 1 。 搬 动 军 分 类 轻型率 轻型汽油车 微型车 轿车 比和车 其他车 图1 1 我国机动车分类 传统观念的汽车通常是指以汽油或柴油作为燃料进行驱动的车辆。 1 2 、汽车尾气成分及危害 ( 1 ) 汽车尾气成分 汽车排放污染物主要有三个排放源，即发动机排气管、曲轴箱和燃油系统。 其成分十分复杂，据称己发现有2 8 0 多种。后二者有害排放物的主要成分是碳氢 化合物。由发动机排气管排出的燃料废气，其汽油车的主要污染物成分是c o 、 碳氢化合物和n o x 。而柴油车除了这三种有害物外，还排放大量的颗粒物p m l 0 ， 与汽油机相比，柴油机的h c 、c o 的排放量较少，而n o 。的排放量与汽油机相当， 但微粒排放量是汽油机的3 0 - - - 8 0 倍。据统计，汽车发动机每燃烧1 千克汽油， 车车 车车车车车托托车 油油油油油簿摩托紫汽綮汽紫程程摩 型型型型型冲冲便轻中中重重il四轻 l，j1【，jt【，、l 举 率 举 型 型 托 申 重 摩 要消耗1 5 千克新鲜空气，同时排出1 5 0 - 2 0 0 克的一氧化碳、4 8 克的碳氢化合 物、4 - - 2 0 克的氧化氮等污染物。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3 倍。英国空气洁净和环境保护协会曾发表研究报告称，与交通事故遇难者相比， 英国每年死于空气污染的人要多出1 0 倍。一氧化碳丰要由气缸内燃料不充分燃 烧形成。汽车本身气缸的容积不大，在吸气冲程中吸入的空气中只有2 0 是氧气， 这就决定了汽车气缸内的燃料不可能充分燃烧，因此形成大量一氧化碳。碳氢化 合物是汽车的燃油蒸发或不完全燃烧产生的，包括2 0 0 多种物质。氮氧化物足空 气中的氮和氧在气缸的高温下发生化学反应产生的。汽油机中，在压缩冲程的末 尾，火花塞喷出电火花，将吸气冲程中吸入的燃料和空气混合物点燃。经过压缩 的氮气和氧气，在高温和放电下生成多种氮氧化物。硫化物主要是由燃料杂质中 的硫元素在高温下发生化学反应形成的，主要为二氧化硫。 ( 2 ) 汽车尾气的危害 汽车尾气主要是指从排气管排出的废气。废气中含有1 5 0 - 2 0 0 种不同的化 合物，其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅的化合物及 颗粒物。这些有害气体扩散到空气中，会造成空气污染。 一氧化碳 c o 是一种无色无味的剧毒气体，它可以在大气中连续保持两三年，是一种数 量大、累积性强的毒气。它极易与血液中的血红蛋白结合，结合速度比氧气快 2 5 0 倍，因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕，头疼， 重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡。当空气中一氧化碳含量达到4 9 m 3 时，能在3 0 分钟内致人死亡。此外，一氧化碳还会引起胎儿生长受损和智力低 下，对心脏病、贫血和呼吸道疾病患者伤害性更大。 碳氢化合物 碳氢化合物属挥发性有机化合物， 它容易在太阳光照射下形成光化学烟雾， 在一定浓度下对植物和动物有直接危害，对人体也有致癌作用。 氮氧化物 氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮，它们都是对人体有害的气体，特别 是对呼吸系统有危害，氮氧化物会刺激人的眼、鼻、喉和肺，增加病毒感染的发 病率，如引发导致支气管炎和肺炎的流行性感冒，诱发肺细胞癌变；一氧化二氮 6 还有麻醉神经的作用。城市机动车排放的污染物是城市光化学烟雾的主要前体 物，机动车排放的n o x 和挥发性有机物在大气中进一步发生光化学反应，形成 淡兰色烟雾，这些烟雾直接刺激人的呼吸系统，并对心血管等系统造成损害。1 9 9 8 年，北京曾有光化学烟雾事件的报道；2 0 0 1 年，南宁有类似光化学烟雾污染事 件的报道；最近，深圳也有光化学烟雾污染事件的报道。1 9 5 5 年美国洛杉矶发 - 生光化学烟雾事件，因光化学烟雾引发呼吸系统衰竭而死亡的人数达4 0 0 多人， 这是最早出现的由汽车尾气造成的大气污染事件。另外，氮氧化物还会形成城市 烟雾，影响能见度；破坏树叶的组织，抑制植物生长；并在空中与水蒸气结合形 成硝酸液滴，形成酸雨，对生态环境、社会经济和人民生活产生了重大影响。 硫化物 硫化物( 主要指二氧化硫等) 进入大气层后氧化成硫酸，在空中形成酸雨。 还会形成悬浮颗粒物( 即气溶胶) 随人的呼吸进入肺部，对肺部有直接损伤作用。 铅 城市大气中的铅6 0 以上来自汽车含铅汽油的燃烧。人体中铅含量超标可引 发心血管系统疾病，并影响肝、肾等重要器官的功能及神经系统。由于铅尘比重 大，通常积聚在l 米左右高度的空气中，与儿童呼吸高度相当，因此对儿童的威 胁最大。2 0 0 0 年以后，我国已禁止使用含铅汽油。 颗粒物p m 所谓颗粒物是指直径在o 1 1 0l am 之间长期悬浮于大气中的分散物质( 又 称p m l o ) 。汽油机和柴油机所排放的微粒是不同的，汽油机排放的微粒主要是铅 化合物，柴油机排放的微粒主要是由于燃烧不完全而产生的碳烟。柴油机排放微 粒的数量是汽油机的3 0 - - - - 6 0 倍。碳烟中常粘附有s 0 2 、臭氧及致癌物等，对人 和生物都有危害，根据世界卫生组织( w h o ) 提供的数据表明：p m l o 每增加5 0 | lg m 3 ，人的死亡率就会增加5 。 另外，汽车尾气具有一种很难闻的气味，让人产生头晕、恶心、呕吐等反应， 并对人体造成伤害。 而目前代用燃料汽车普遍使用的代用清洁燃料是l p g 和c n g ，它们是一种 良好的代用燃料，其含c 量低于柴油和汽油，含h 明显高于二者，而性能与现 用的汽油、柴油基本相当。大量试验表明，在相同的工况条件下，燃气汽车与汽 7 油车或柴油车相比，燃气汽车废气中的有害成分与同排量的燃油汽车相比大为降 低，且燃气汽车可消除燃油汽车排气冒黑烟现象，从而极大地降低p m l o 颗粒物 的排放。 1 3 、汽车污染物排放标准 随着汽车尾气污染的日益严重，汽车尾气排放立法势在必行。世界各国制 定了限值不一的排放法规，正是排放法规的日益严格，促进了世界汽车技术，尤 其是汽车代用燃料技术突飞猛进的发展。造成机动车排放污染的一个重要原因， 是以往机动车排放标准相对宽松，机动车排放控制技术相对落后。目前，我国绝 大部分在用机动车排放控制技术仅相当于国外七十年代左右的水平，机动车单车 排放因子很大，且车辆自身与排放相关的组件技术水平差。 据北京市调查的有关资料显示，2 0 0 7 年与1 9 9 4 年相比，自行车、公交车所 承担的份额不断减少，小汽车的出行由过去的5 8 7 已经增长到2 6 ，几乎与公 交平分天下。对此，专家认为我国应尽快制定更为严格的机动车排放标准。据介 绍，美国从2 0 世纪6 0 年代中期开始控制新车排放，7 0 年代中期开始推广无铅 汽油。日本几乎与美国同步，欧洲从1 9 7 0 年开始制定标准。泰国曼谷从1 9 9 1 年开始推广无铅汽油，5 年取消含铅汽油，1 9 9 7 年，他们对轻型车执行欧i 标准， 1 9 9 9 年执行了欧i i 标准。据了解，泰国执行柴油车标准的速度更快，1 9 9 8 年5 月执行欧i 标准，7 个月后执行欧i i 标准。东欧1 9 9 6 年开始执行欧i i 标准，俄 罗斯、匈牙利1 9 9 9 年执行了这个标准，2 0 0 0 年后，新加坡、韩国、印度德里地 区也执行了同样的标准。 与先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国 的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，主要 分为三个阶段： 第一阶段：1 9 8 3 年我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，这些 标准的制定和实施，标志着我国汽车尾气法规从无到有，并逐步走上了依法治理 汽车尾气污染的道路，本批标准包括汽油车怠速污染排放标准、柴油车自由 加速烟度排放标准、汽车柴油机全负荷烟度排放标准三个限值标准和汽油 车怠速污染物测量方法、柴油车自由加速烟度测量方法、汽车柴油机全负荷 8 烟度测量方法三个测量方法标准。 第二阶段：19 8 9 年一19 9 3 年，相继颁布了轻型汽车排气污染物排放标准、 车用汽油机排气污染物排放标准二个限值标准和轻型汽车排气污染物测量 方法、车用汽油机排气污染物测量方法二个工况法测量方法标准。至此，我 国已形成了一套较为完整的汽车尾气排放标准体系，而测量限值轻型汽车排气 污染物排放标准只相当于欧洲七十年代末的水平。 第三阶段：自2 0 0 0 年起，全国实施g b l 4 9 6 1 1 9 9 9 汽车排放污染物限值 及测试方法，同时压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值 及测试方法也制订出台；与此同时，北京、上海、福建等省市还参照i s 0 3 9 2 9 中双怠速排放测量方法分别制订了汽油车双怠速污染物排放标准地方法规， 使我国汽车尾气排放标准达到国外九十年代初的水平。 由于汽车排放污染物对环境造成的危害日益严重，目前，汽车行业和一些 重点城市，正在开展汽车排放污染控制工作，因此，为了指导各地更好地开展汽 车尾气排放防治工作，达到有效削减机动车排放污染物的目的，世界各国和地区 先后制定了限制汽车废气排放的限量值，其中欧盟制定的欧洲标准是一项大多数 国家和地区执行的参照标准。国际上，依据汽车尾气中的污染物含量，划分了欧 i 、欧i i 、欧和欧排放标准。为改善大气环境，我国从2 0 0 0 年开始控制机 动车尾气排放，实施相当于欧i 标准的国家第一阶段排放标准( 简称“国i 标准”) ， 2 0 0 4 年7 月1 日开始实施相当于欧i i 标准的第二阶段排放标准( 简称“国i i 标 准”) ，2 0 0 7 年7 月1 日，在全国范围内开始实施国排放标准，2 0 0 8 年3 月1 日北京实施了国排放标准，到2 0 1 0 年，我国控制机动车尾气排放标准大体上 与国际法规接轨。国标准中尾气污染物含量相当于欧的含量，但国标准要 求新车必须安装一个o b d 车载自诊断系统，完全通过实时监控车辆排放来控制 达标，同时要求使用达到欧标准的油品。 这些排放标准的实施，明显缩短了我国与国外汽车污染物排放标准的差距， 使我国的汽车污染物排放标准达到欧洲2 0 世纪9 0 年代的水平。欧洲从1 9 9 2 年 到2 0 1 0 年用1 8 年时间从欧洲i 号达到欧洲v 号，作为经济、社会发展尤其是汽 车工业相对落后于欧美的我国，计划用1 0 年的时间走过发达国家用近2 0 年时间 走过的路，更应该进行系统规划，有效管理，同时要与我国发展阶段保持协调平 衡。 9 1 4 、问题的提出 机动车尾气中含有2 0 0 多种化合物，主要的污染物有c o 、h e 、n o x 及铅化 合物、硫化物、烟雾、油雾等。机动车在路上行驶，排放的有害物质主要分布在 地表面上，最高浓度距地面1m 左右，正处于行人的呼吸带上，对人体健康威 胁极大。长期呼吸这种被污染的空气，已成为肺心病、冠心病、动脉硬化、高血 压等心血管疾病及癌症的重要致病因素。因此，研究机动车尾气污染对济南市城 市道路环境空气质量的影响程度，并提出必要的机动车尾气控制措施，对于保护 人们的身体健康有着积极的意义。 1 5 、主要研究内容 本论文的主要研究内容包括： ( 1 ) 对济南市区汽车保有量进行调查，确定济南市区汽车的车型比例；确 定新增汽车车辆的规律。 ( 2 ) 论文通过选择济南市区有代表的1 0 条道路4 0 个点位进行汽车流量、 车型的调查和观测，确定济南市区主要道路的车流量和车型比例的时间( 小时、 日) 和空间变化规律。根据实际检测的主要点位的车速变化，研究得到济南市区 主要道路车速的时间和空间变化规律，科学确定济南市区汽车的实际运行工况。 ( 3 ) 结合“十五 期间，济南市环境空气质量总体变化趋势，分析机动车 尾气对城市环境空气质量的影响程度。 ( 4 ) 通过道路两旁主要污染物c o 和n 0 2 的浓度监测和环境空气质量监测， 确定济南市机动车尾气对道路环境产生的影响。 ( 5 ) 结合济南市机动车尾气污染特点，提出针对性的污染防治对策。 1 0 第2 章济南市机动车现状分析 2 1 、济南市汽车保有量的年际变化 近年来，我围汽车产量和保有量迅速增长，目前全国汽车保有量超过2 0 0 0 万辆，随着济南市经济的不断发展，济南市汽车保有量逐年大幅度提高。表2 1 表示自2 0 0 0 年以来济南市汽车保有量的变化情况。 表2 1 济南市汽车保有繁的变化情况( 万辆) 由表2 1 可知，截至2 0 0 7 年底，济南市汽车保有量为3 8 0 1 6 9 万辆，据统计， 济南市机动车( 包括三轮车、摩托车等) 保有量约为1 0 1 8 万辆，汽车保有量占 济南市机动车保有量的3 7 3 。近年来济南市汽车保有量的变化情况见图2 1 。 图2 12 0 0 0 - 2 0 0 7 年济南市汽车总保有量的变化情况 由图2 1 可知，济南市汽车总保有量逐年增加，其中2 0 0 6 年的增幅最大， 为2 0 0 5 年汽车总保有量增幅的2 倍。各种类型汽车逐年变化情况见图2 2 。 3 0 2 5 薜 s ” 嚣5 鞋 差” 5 0 型客车 十型客牛 型璧牛 小型货年 l 92 0 0 32 0 0 12 0 。32 0 6 42 0 0 5【胂 年份 图2 2 济南市各种类型汽车保有量的变化情况 由图2 2 可知，2 0 0 0 2 0 0 7 年小型客车保有量逐年大幅增加2 0 0 5 年以后增 长更快，其它类型汽车的保有量变化不大。小型客车保有量的大幅增加丰要是由 私家车的无节制狂增引起的。随着人民生活水平及家庭收入的逐步提高，私家车 成为小型汽车保有量的主要增长点。据统计，到2 0 0 7 年，济南市私家车保有量 为1 7 2 7 8 6 万辆，占当年济南市汽车保有量的4 54 ，2 0 0 6 年新注册登记机动车 总数为7 8 万辆，而个人注册数量竟达到5 万多辆，约占当年新增车辆数的7 0 ， 私家车在近几年新增车辆中所占比重最大。 2 2 、济南市主要车型的分布 表2 2 给出了2 0 0 7 年济南市汽车主要车型的分布情况。 表2 22 0 0 7 年底济南市汽车主要类型分布情况 人型客车小型客车 车| ! ! ! ( 不吉公 火型货车 ( 不舍出租 小型货车出租车公交车 台计 交车)车) 数量，辆5 0 7 6 1 7 9 4 82 8 9 8 5 45 5 5 3 28 3 1 33 4 4 63 8 0 1 6 9 所占比例惭 l3 44 7 2 7 62 4 1 4 6 12 1 90 9 11 0 0 各类型汽车的具体分布状况如图2 3 所示 - 皤最叫 一j - * 陶232 0 0 7 年济南市r “- 类h 分布l 芏 由图23 可知，2 0 0 7 年济南市汽车中小型客车( 不含出租车) 的保有量最 大占当年汽车总保有量的7 62 ，其次为小型货车，为1 4 麟，出租车和公交 车所占比例最小，分别为21 9 和09 1 。除货车外，济南市客牟所占比例最大， 为8 06 7 是济南市区道蹄的最主要行驶车辆。 23 、济南市市民出行方式调查分析 2 0 0 7 年济南市总人l j 数为6 0 48 5 万人。据调查，日6 f 济南市市民晰行的土 要方式为乘公交牟、乘m 租午、乘小型客车( 不含出租车) 、骑自行车、骑摩托 车和步行等，各种出行方式的人数见表2 3 。 表2 3 济南1 1j 上要山行方式人数统计 序号出行方式h 行人数万人所 比例m 公空1 -3 1 9 出租乍 小删辑j - ( 小舍山租1 ) 自扑1 j 摩托车3 38 7 步 r 萁它 合计 由表2 3 可知目前济南市市民主要的出行方式为乘坐公交车和骑自行车。 图24 为济南市民土要出行方式分布图。 图2 4 济南市冠主要出行方式 由图2 4 可知，济南市民主要依靠公交车、出租车和私家车的人数居多，占 4 35 。另外，依靠自行车、摩托车、步行方式出行的比例占4 66 ，这部分人 群是遭受城市机动车尾气危害最严重、最直接的人群。 目前，济南市公共交通主要由公交车和出租车等组成，公交车每年客流量为 6 8 1 0 0 万人次，年，日行车里程1 4 0 k m 辆，公交线路有2 3 2 条。据统计，2 0 0 8 年 济南市公交车和出租车保有量为1 2 2 3 1 辆，占济南市汽车保有量的3 2 ，却承 担了3 55 的客运量，日行驶里程为3 4 01 万k i n 。 第3 章济南市市区机动车路况分析 机动车路况调查主要是对道路的车流量、车型、车速的观测调查。 3 1 、市区道路车流量的调查 车流量是指单位时间通过道路某一路段的车辆数，是机动车的重要运营参 数。机动车车流量随其保有量的变化而变化，并且与城市道路建设及交通状况有 很大关系，车流量的计算与分析机动车污染对环境产生的影响有很密切的关系。 ( i ) 道路车流量的空间变化 对于道路及观测点位的选择，在济南市市区2 8 条主要交通干线上，共设置 5 6 个观测点，分别选取车流量较多( 可视为主干道) 与车流量较少( 可视为非 主干道) 的路段；6 ：3 0 1 9 ：3 0 是一天中交通量最大的时段，包含了早晚交通高 峰和中午交通量较小两时段，所以选一天中6 ：3 0 1 9 ：3 0 这个时段连续观测会比 较适当，时间频率为l h 。表3 1 为济南市2 8 条主干道和非主干道交通车流量的 典型情况。 表3 1 济南市2 8 条主要交通干线车流量调查数据( h h ) 由表3 1 可知，济南市主要交通道路日平均车流量是不同的，2 0 0 7 年济南市 主要道路的日平均车流量为2 4 8 7 辆d , 时，而2 0 0 0 年日平均车流量2 0 6 5 辆d , 时， 1 5 2 0 0 7 年车流晕提高了2 04 。幽31 为济南市2 8 条土要变通l ：线n 甲均牟流罩 的比较| 璺| 。 7 0 0 0 赢4 0 0 0 茄h ) 3 0 0 0 m胁赫赫 榷蔷鞠精lh 蔫e 泔1 擀珊离茄h 岛* 鞲蕞饕雌精斟【辅碡商扭 占【j + 茸睁辞汁排期嘶芸ed 寿整丹举茸+ + 龠爿肆甘昔哥 翠器翠军* 碍幂犟汁哥哥离饕军硎静罩察等【爵删 酬舔斜察 一 鬻晕一砖晕器 一 幂器器纂捕翠梁皋幂等 珊*砖*亦幂 期赫 主要道路 闺31 济南市2 8 条土要交通干线日平均乍流昔 由图3li q 5 ，济南市平均车流量最大值出现在清河北路( 6 儿3 辆，j 、时) ； 其次为经 儡( 4 5 2 9 辆，j 、时) 和济洛路( 4 0 0 6 辆，j 、时) ：一环东路、东关大街、 纬_ 路= ：条土要道路的车流量也比较大，车流量都超过了3 0 0 0 辆，j 、时；而经七 路、文化路、青年东路等市中心的重要道路由于特殊车型及摩托车行驶的跟制等 因素，实际道路车流量并不太大；山大蹄、黑虎泉北路、南北历山街等主要道路 由于道路狭窄，拥堵程度较高，实际车流景较小。 ( 2 ) 道路车流量的时间变化 为了解济南市车流量的时间变化特点，选择六条具有代表性道路的平均车 流量进行比较。 2 0 0 7 年5 月l l 、1 2 日( 周五、六) ，6 ：0 0 2 0 ：0 0 ，选择济南市经七路、纬 二路、经十路、_ 环东路、清河北路、明湖北路等六条主要交通干线进行连续观 测车流量，星期五、星期六分别代表工作日和双休日。5 月1 1 日工作日的观测 结果见表32 。 表322 0 0 7 年5 月1 1 日( 1 作日) 车流晕逐时变化表( 辆h ) 1 7 ：0 02 6 5 74 2 15 5 9 4 05 3 2 3 3 9 6 65 3 4 2 1 8 ：0 0】8 1 9 2 4 3 44 6 7 64 6 1 7 3 0 3 84 1 5 8 1 9 ：0 0 1 8 4 61 9 3 33 1 1 i3 9 0 4 1 1 3 62 7 5 4 图32 为工作日十要道路车流量迓时变化情况。 6 。0 07 ：日：9 1 0 帆l ：0 m 2 ：q q 3o m 。删5 。0 n 6 0 m 7 ：0 m8 _ 0 m m 观测时间 幽32 5 门1 lu 济南f h 土婴道路车流站连时变化 南罔3 2 可知，济南市工作日土要道路车流量随时问的变化旱现双峰 l l ! ，上 午7 ：0 0 - 8 ：0 0 和下午1 7 ：0 0 1 8 ：0 0 为车流量高峰时期，分别为l 午上班和下午f 班 时间；巾午1 2 ：0 0 - 1 3 ：0 0 车流最最小：清河北路从8 ：0 0 - 1 6 ：0 0 牟流量一直堆高， 要原冈是母间进出洛口服装市场的车辆较多造成的。除丁上下班时间外，l f 常 t 班时段南r 商务活动频繁，导致r 班时段车流量也较大。 表33 为5 月1 2 日双休l 济南市】三要道路逐时年流罩观测结果。 姗珊m蚴|耋川硼删吣 3 3 3 3 2 2 2 3 3 3拼啪锄拼瑚姗枷蚓姗川舢舢；萋帅洲珊量|俐室|l薹堋笔|蚓蚴洲蚴删垂| 9 6 4 4 6 9 9 s 5踟伽伽洲m|墓珊姗姗|蓦|蕈|l墨mm 珊咖咖量i圳姗 表332 0 0 7 年5 月1 2 只车流量运时变化表 根据表33 ，作图。图3 3 为2 0 0 7 年5 月1 2 几双休口济南市牛要道路车流 量逐时变化情况。 60 0 70 0 8 口：o ( 1 0 l0 蛇：0 1 30 0 4 ：0 0 50 0 6 ：o q ? ：0 0 8 ：0 1 9 ：o o 观测时间 图335 月t 2 日济南市主要道路乍淆【量逐时变化 由图3 3 可知，济南市双休日土要道路车流量随时间的变化也呈现双峰型， 上午9 ：0 0 - 1 0 ：0 0 和下午1 8 ：0 0 1 9 ：0 0 为车流量高峰时期，且双休日车流量高峰期 比工作日晚一小时，二环东路和清河北路晚两小时，说明周末市民出行主要考虑 购物和旅游等。与工作日相比，二环东路车流量增加，清河北路车流量减少，主 要是因为周末出城旅游的人较多，_ 环东路是市民东去旅游的主要道路，清河北 路受周末进货业主的影响，运送货物的车辆丰【| 对减少。其它道路的车流量受双休 日影响，车流晕略有r 降。 ( 3 ) 道路车流量车型结构分析 不同车刹车流量的年际，变化特征 为r 便于统计，将车型划分为人型客车( 不台公交牟) 、公交午、大型货车、 小型客年( 不含出租车) 、小型货车、轿乍和m 租车等七类，分别统计出2 0 0 0 年和2 0 0 年各车型对应的i j 半均车流量见表34 ， 表3 4 并类n 汽乍h 平均乍流诞情况 由表3 4 可知，2 0 0 7 年，轿车车流量最人，为1 0 4 9 辆，j 、时，i 总乍流量的 4 47 ，其次是出租牟，为4 7 9 辆4 时，j l 总年流量的2 04 ，公交半年流量i 总车流量的66 ，这= 三种车型占济南市道路行驶车辆的7 17 。图3 4 为2 0 0 7 年和2 0 0 0 年各车型口均年流量变化情况图。 芝 暮 丑 副 卅 车型 幽34 各下n h 均市流砒变化情况 1 9 从图3 4 中可以看出，轿车和出租车的日平均车流量变化最明显，其它车型 变化不大。近年来，轿车日均车流量所占比例明显增大，由2 0 0 0 年的2 5 3 提 高到4 4 7 ；出租车日均车流量所占比例明显减少，由2 0 0 0 年的4 1 1 下降到 2 0 4 ；公交车日均车流量有所上升。公交车与出租车的日均车流量的增减变化 与政府不断优化公共交通设施有关。因2 0 0 0 年前后出租车保有量狂增而致其空 车率太高；相反，多年不变的公交车保有量与日益增加的乘客数量极不相称，迫 使政府加大工作力度，改善交通环境，增加公交车数量，提高公交车运载能力， 同时优化并控制出租车数量。 不同车型车流量的逐时变化特征 选择山大路、经十路、经七路、纬二路等济南市几条主要道路，从6 ：3 0 2 0 ： 3 0 分别统计各车型的车流量，观测频率为1 小时，几条道路逐时车流量的平均 情况见表3 5 。 表3 5 不同车型车流量逐时变化情况( 辆h ) 由表3 5 可知，不同车型在不同时段的车流量不同。图3 5 为不同车型在不 同观测时段的车流量变化图。 2 0 一轿车 小型客车 小型货车 一出租车； 公交车 ，大型客车 大型货牟 观测时m 陶3 , 5 不同t t 璀的逐时下流k 变化幽 由图35r 知，轿车、小型客车和出租牟的逐时车流量较大，r 一天中尘化 较叽显，尤其是小轿车在上班和f 班高峰期车流量蛀大。公交车、大型客车和大 型货车的逐时车流量变化小人，这与公共变通的运行时间密切村i 笑。 32 、市区道路车速的调查 对济南前七条主要交通下线( 豁十路、解放路、和平路、历i ij 路、泺源大街、 绎t 路和英雄山路) 的车速进行r 测定，时间为2 0 0 7 年5 月1 4 日一5 月i7 口， 7 ：3 02 0 ：3 0 ，观测频率为l h ，观测期间、f 均车速见表3 6 ( a 1 表36 n ) 市区土要交通道路平均下迷观测( k m 舢 由表36 ( a ) 可知，不同观测时间区段，市区j 二要道路的半均车速 qr i j ，早7 3 0 - 9 ：3 0 和晚1 7 ：0 0 一1 9 ：0 0 平均车速虽低，h 有1 6 k m h 庀右：r 午1 2 ：3 0 1 4 墓 ，基藩她 咖啪栅枷咖枷哪。 一辱一瑙蜒 0 0 的平均车速较高，为2 77 k m h 。对于各条道路日均车速来说，经 。路日均车 速比其它道路都高，为2 59 k m h 。泺源大街日均车速最低，只有1 65k m h 。济 南市市区日均车速为2 1l k m h ，介于国家规范上况的车速1 87 k m p a 和美国f t p 7 5 工况的车速3 16 7 k m h2 问。根据1 9 9 2 一】9 9 9 年济南市市区主要道路的车速调查 1 9 9 9 年市区的平均车速为1 89 k m h ，济南市车速的年际变化情况见表36 ( b ) 。 表36 ( b 1 济南1 1 t 1 述的年际变化情抛 由表36 ( b ) 可知，与1 9 9 9 年相比，2 0 0 7 年济南市道路长度增加1 倍多，汽 车保有量也增加近1 倍，车速稍有提高，说明济南市道路设施及路况的改善对提 高济南市机动车车速起着非常重要的作用。 市区主要道路车速随时间的变化情况见罔3 , 6 。 坌 呈 v 制 抖 7 ：3 0 9 ：3 01 0 ：3 0 1 1 ：3 0 1 2 ：3 01 40 0 1 43 0 1 6 ：3 0 1 t ：0 0 1 90 0 1 9 ：3 02 0 ：3 0 观测时间 幽3 6 市区王要道路午速随时间的变化情况 由图3 6 可知，一天中各时间段的平均车速差别较大，各条道路车速最高的 时间段为1 2 ：3 0 1 4 ：o o ，经十路车速最高，达到3 47k m h ：早7 ：3 09 ：3 0 和晚1 7 ：0 0 1 9 ：0 0 各条道路车速最低，只有1 26l 【i n h ，该时问段为济南市上 下班时间；与其它道路车速相比，泺源大街各个时间段的车速都最低。这说明济 南市汽车道路行驶状况较差。结合表3 6 和表32 ，经七路不同时间段的平均车 速与车流量的统计结果列于表37 表3 7 经七路的平均乍速与乍流链统计 根据表3 7 ，作图37 。图37 为车速与车流量的关系图 o3 2 0 0d 谴。3 。0 。0 。0 v 2 6 0 0 j 捌2 4 0 0 碱j 7 ：3 0 93 01 03 01 1 ：3 m 2 ：3 0 1 40 0 1 43 0 1 63 m 7 ：0 0 1 90 m 9 3 0 2 03 0 i 嚣 v 2 4 箍 1 6 73 093 01 0 ：3 0 1 13 0 1 23 0 1 4 ：0 m 4 ：3 d 一1 6 ：3 0 1 70 0 1 9 ：0 m 93 0 2 03 0 观测时间 恻37 道路车速市流晕的关系 由图37 可知，道路车速与车流昂存在定的负相关关系车流量最高的时 间段对戍的车速培低，反之亦然。 城市交通车辆的行驶状态非常复杂，在不同的城市f i ，在同城巾的不同等 级的道路e ，不叫的车辆怠速、加速、减速和等述的行驶状态都有差异。所以采 用运行工况来描述车辆的这一行驶状态。汽车尾气排放污染与其运行工况有很大 的关系i f 常行驶的汽车排污强度与牟速有关。不同车型、不同车速排放的污染 物不同，衷38 为引用1 9 9 9 年南京市汽车污染物( i i c + n o x ) 现状排放因子。 表38 汽下( h c + n 0 2 ) 污染物现状排放千( g 辆k m ) f 均速度( k m h ) 汽油轿午 微1 巾聃下重型汽油乍- e ，柴汕下r 。f 酱市 1 01 44 72 0 0 73 15 42 7 6 3 7 4 9 22 2 9 6 2 09 4 6i30 42 05 61 8 , 65 9l52 6 3 0 77 31 06 71 6 , 9 1i3 8 15 01 41 2 6 7 4 064 3 89 92 43i l2 2“3 31 08 6 5 056 2 79 81 27 】98 54 14 797 7 6 050 872 9 1 16 5 9 l l 4 0 9 690 5 7 046 96 引】08 987 64 27 485 3 舯45 5671 07 58 6 74 7 1 68 4 9 9 0 49 6 7 4 2】l9 58 7 95 595 4 洼：数据 l 自t 济南市代用谍耕汽1 排艘脏挣体系建设厦环境娃监w 价，球题撒告p 4 1 根据表38 ，作网。图38 为各车型的h c + n 0 x 排放因子随车速的变化规律。 幽38h c + n 0 2 排放刚ro i 平均速的关系 山图3 8 可知，相同车速f 的重型柴油车h c + n 0 2 的排放凶千最大；随着 牟速的增加，h c + n 0 2 的排放因子最初降低。日降低得幅度较人，对于重型柴油 车，当车速增加到6 0 k m h 时，h c + n o z 的排放因了最低，之后随着车速增加， 排放因子反而又增加，对于其它年型，当车速增加到8 0 k m h 时，h c + n 0 2 的排 放因子最低2 后，随着车速增加，排放凶子又增加。重型柴油车的h c + n 0 2 排放因了远远大于其它车犁。1 9 9 9 年南京市c 0 污染物现状排放因子见表39 。 表39 汽车c 0 污染物现状捧放因子( g 辆k 帕 平均速度m m h ) 汽油轿车微型车中型车重型汽油乖重型柴油乍吉普午 1 01 2 29 37 l31 1 8 6 53 5 77 94 52 4 8 7 1 5 2 07 6 9 7 4 57 97 6 22 2 12 32 9 1 l5 5 9 7 3 06 16 53 72 86 2 0 51 4 88 62 0 i4 55 7 4 04 47 22 7 7 84 6 2 21 0 85 31 48 l3 39 5 5 03 35 62 l4 63 57 l 8 6 6 l 1 17 72 6 2 3 6 0 2 6 1”2 52 8 6 97 52 l 1 0 0 4 2 10 9 7 02 07 71 42 32 36 77 l0 79 1 71 73 9 8 01 77 61 25 3 2 08 47 3 i 9 1 53 l 9 01 9 2 31 34 52 23 68 18 19 4 61 6 4 3 注数措引自济南市代用燃料汽1 。排放监拄体系建设业环境敢监评价1 日f 究l 诽题搬告1 1 4 2 根据表39 ，作图。图3 9 为各车型的c o 排放凶子随车速的变化规律。 删 3 呈 罐咖 、2 v h 12 0 0 日 稻1 5 0 最 8 1 0 0 5 0 01 03 0i o 6 0t o8 0仰1 0 0 车速( k m h ) 图39c 0 排放因子与平均车速的关系 由罔39 可知，随着平均车速的增大，备车型的c 0 排放因予逐渐减小，但 重犁汽油车的c o 排放因子在7 0 8 0 k m h 后略有增大：重型汽油车的c 0 排放因了 远远人于其它车型。 结台表3 6 和图38 39 ，由于济南市日均车速较低，只有2 1l k m h ，此车 述封庸的h c + n 0 2 和c 0 排放冈予都较高，对济南市大气环境质量影响较严重。 如果将现在的臼均车速由2 1l k m h 提高到4 0 k m h ，各污染物的排放因子将降低 一倍。重型车的排放污染较大。从减少机动车尾气排放污染的角度看平均车速 在4 0 - 8 0 k m h 时c o 、h c + n 0 2 的排放凶子都相对较小。所以即使是达标车辆， 如果行驶速度达不到合理水下，同样会带来空4 t 污染。跟踪结果也证实了这一点， 。1_。，1j，1|j土 当午述小十每小时4 0 公m 的时候，随着速度的减慢，污染物排放指数会越来越 高，所以吐低的车速会加剧污染物的超标排放。 尽管车辆在道路l 。的行驶工批情批较为复杂但其过程均由息速、加速、等 速、减速等四种基本l 况构成。研究表明，车辆怠遮行驶、减速行驶和突然加速 行驶时，燃料不能充分燃烧，排污强度明罹加人，专机动牟| 三【中述度匀速 r 驶时， n o x 、c o 、l i e 三种污染物排放总量最少。2 0 0 7 年5 月，对济南市土要交通丁 道机动车的运行l ：况进行r 测定， 袁3 1 0 机动乍运行 测定结祟见表31 0 。 况条件r 不同车速的百分比( ) 由表31 0 可知，根据济南市市区车述的分布情况，将济南市机动车运行速 度分为患速、0 一1 0 、1 0 2 0 、2 03 0 、3 0 一4 0 、4 0 5 0 和5 0 6 0 共7 档，不同速度 档所一的比例不同。| 芏| 31 0 一以更直观地反映运行工犹条什f 不同车速的分布 情况。 3 0 薹2 5 丑 采2 0 妞 1 5 莲 崩 * t 0 匠 恃5 “”嚣。嚣。群”。5 。”6 。 图31 0 运 r 工况条件下不同车速所一的比例 由图31 0i 知，存一个运行工况中，汽车处于怠速的时间较长( 占3 14 ) ； 济南r h 市区机动车的车速较低，2 0 3 0 k m h 的车速所占比例较大，较高速度 5 0 6 0 k m h 的车速所占比例最小。这说明济南市机动车辆行驶工况较差，在运行 过程中由于受到拥堵或交叉路口等多种因素的影响，加速、减速较为频繁，匀速 和高速行驶的状态比较少。所以济南市机动车较差的运行工况决定了济南市机动 车污染对济南市环境空气质量有较大的贡献。 一网励囡一囝幽翰艮一网醐囡缸 第4 章机动车尾气对济南市环境空气质量现状的影响 “十五”期问，济南市环境空气质量总体呈改善趋势。济南市环境空气污染 特征呈风沙扬尘、煤烟和机动车尾气多重混合污染型。表4 1 给出了济南市 2 0 0 1 - 2 0 0 5 年环境空气质量变化情况。 表4l2 0 0 1 2 0 0 5 年济南市环境空气质艟变化情况 由表4 1 可知，自2 0 0 1 年以来，济南市环境空气污染综合指数整体呈下降 趋势。除2 0 0 3 年略有升高外，其余年份均下降，综合污染指数从2 0 0 3 年的3 1 5 下降到2 0 0 5 年的2 5 5 。图4 1 为济南市环境空气中丰要污染物年际变化情况。 为了比较，图中还给出了各污染物的评价标准值。 n 0 0 迫n 首 。n 划 0 0 0 2 8 0 12 5 年份 酗4l 济南市空气污染物年均浓度变化 由圈4 1 可知，可吸入颗粒物浓度近5 年来略有下降但整体仍处于较高的 污染水平：二氧化硫和二氧化氮整体略呈波动下降趋势，但变化不大。2 0 0 l 一 2 0 0 5 年环境空气中可吸入颗粒物年均浓度均超标：二氧化硫年均浓度除2 0 0 3 年 外，其余年度均达到国家环境空气质量二级标准；二氧化氮污染相对较轻，年 均浓度达到国家环境空气质量二级标准。 总体上说，近年来济南市环境空气质量有所改善，环境空气三项主要污染物 浓度均有不同程度的降低，环境空气呈污染减轻趋势。二氧化氮降低的主要原 因是济南市加大了机动车尾气污染防治力度，淘汰了一批老旧柴油公交车，禁 止了一批污染严重的车辆上路。但可吸入颗粒物仍然超标，这与城市机动车数 量迅速增长，尾气排放总量明显增加有密切关系。据统计，目前大多数城市空 气质量不达标的主要原因是颗粒物超标严重，特别是细颗粒物，机动车排放颗 粒物占2 0 3 0 左右。济南市机动车保有量由2 0 0 1 年的6 1 6 万辆增至2 0 0 7 年的 1 0 1 8 万辆，并以每年1 5 的速度递增，而市区道路年平均增长率仅为3 6 。2 0 0 7 年济南市机动车燃油消耗总量近4 0 0 万吨，氮氧化物排放量达2 7 万吨。尽管 机动车尾气排放从2 0 0 4 年开始已执行较高的排放标准，但仍有部分尾气排放不 达标的车辆上路行驶，加上道路建设和管理的相对滞后，导致机动车尾气污染 加重。 所以济南市市区可吸入颗粒物污染不容忽视，其中细颗粒的污染对人体健康 危害更大，这部分细颗粒与机动车排放有很大的关系。以柴油车为主的机动车排 放颗粒物粒径往往在l1 1m 以下，机动车排放的细颗粒物恰恰处于人们的呼吸带， 可以到达肺的深部，对人体危害最大。根据2 0 0 8 年济南市环境空气中p m 2 5 的 源解析结果可知，济南市环境空气中p m ：5 的首要污染源是机动车尾气尘，占 2 7 1 ，二氧化氮、二氧化硫等转化成的二次粒子贡献率为2 0 9 ，所以济南市 降低机动车尾气排放对改善市区环境空气质量具有非常重要的意义。 为了说明汽车污染物对环境空气的影响，选择环境空气自动监测子站济南化 工厂( 济南市长途汽车站附近) 代表济南市交通稠密区，选择环境空气自动监测 子站省种子仓库( 黄台电厂附近) 代表济南市工业区，选择1 1 月次年3 月代表 济南市采暖期，选择4 1 0 月代表济南市非采暖期，表4 2 为济南市城区n 0 2 环 境浓度在不同季节、不同区域的年际变化情况。 表4 2 济南市城区环境空气n 0 2 年际变化 2 0 0 1 2 0 0 7 年济南市环境空气n o ，浓度的年际变化情况见图4 2 幽42济南市城医n 0 浓度的1 。际变化 由图42 可以看出，2 0 0 l 一2 0 0 4 年，随着机动车保有量的迅述增长，济南市 环境空气m 的浓度人幅增加。2 0 0 5 年以后济南l 盯环境宅7en o 。的浓度逐渐降 低，这与2 0 0 5 午以后济南市时机动车的治理密切相关。济南】h 环境窄气n o 的 浓度表现为明显的季竹变化，市区采暖期空7 t 巾。毓化氯浓度明显地高于非采暖 期，f h 区交通稠密区环境空气n 0 ：的浓度略高丁济南i h 其它地区。 第5 章道路两侧机动车污染的特征分析 为了进一步了解机动乍污染物排放对济南市环境空气质量的贡献情况，2 0 0 8 年9 月2 5 口对济南市的4 条l ：要交通干道( 山大蹄、纬路、经r 路和经七路) 进行了实际道路监测，监测点位具体分布情况见表5l 和罔5 5 ，表( 罔) 中i ；e 列m 了相应路段对麻的济南市环境卒气自动监测子站。 道路监测点位设于距离道路车行道3 5 m 处的人行道上，岛出地面15 m 左 右各设1 个监测点。c o 用红外滤光法，n 旺用化学发光法。n 0 。、c o 均采用连 续采样即7