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文档简介

1、机动车尾气污染分布规律调查饶鹏辉、吴大卫(金华市环境监测中心站,浙江 金华 321013)摘要 为了解机动车尾气污染分布规律,开展了机动车尾气对金华市空气质量影响的专项调查。结果表明,城市空气中机动车尾气污染物浓度大小与车流量、车辆类型、大气温度和扩散高度相关,交通干线两旁的机动车尾气污染较为严重。关键词 机动车保有量 氮氧化物 可吸入颗粒物 分担率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机动车尾气含有的主要污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化硫、铅、苯并芘、固体颗粒物等。随着机动车保有量的日益增长,机动车尾气污染问题日益突出。近年来,机动车尾气污染已经成为大气的主要污染源,严重危害人体健康。本次研究主要通过对金华市的主要交通干线八一街的机动车尾气污染检测以及历年来的空气自动站监测数据,来分析金华市的机动车尾气污

4、染状况及其扩散规律。1、机动车尾气现状及发展趋势2006年起,金华市机动车保有量每年以10%左右的速度递增。至2010年底,全市机动车保有量达到了122万辆。全市122万辆机动车中,其中约53%的车辆为摩托车和轻便摩托车,约40%的车辆为轻型汽油车,还有7%左右的轻型柴油车和其他类型机动车。在浙江省范围内,金华市的机动车保有量仅次于杭州、宁波、温州和台州,在全省名列第五。金华市2006年至2010年的机动车保有量变化情况见表1和图1。表1 机动车保有量详情表 机动车类型单位2006年2007年2008年2009年2010年机动车辆总拥有量辆833338929678998557110653012

5、21292汽 车辆262921314014373129467694578930摩 托 车辆568406614335624173637890641226农 用 车辆1342532454-挂 车辆6697978019461136注:2009年、2010年未对农用车进行统计。图1 机动车保有量变化示意图2、车流量与机动车尾气污染监测结果2.1、车流量分布概况八一街是一条南北向的交通性主干道,贯穿金华市区,连接江北、江南,全长9000余米,路面宽度为3040米,是金华市车流最繁忙的道路之一。2010年,八一街平均车流量约为2000辆/小时;车流量最高的处为城南桥路段,平均车流量3750辆/小时,高峰期

6、达5800辆/小时;车流量最低点为保集半岛东侧,车流量平均780辆/小时。金华市八一街车流量分布概况见图1。图2 八一街各路段车流量分布图2.2、点位设置和分析方法选择车流量有代表性的位置,避开岔路口、公交车站和建筑工地等有可能对尾气检测造成影响的路段;垂直扩散监测点要求道路车流量相对较大,且两旁有高层建筑物。根据上述布点原则,选择八一街的城南桥、自来水公司、工商城、鹏程装饰、保集半岛和俏江南共5个点位作为机动车尾气监测点;垂直扩散监测点选择位于八一南街的俏江南设垂直扩散监测点,设1、2、3、4、5层共5个监测点。 2.3、气象情况2010年金华市区年平均气温为18.1,全年最高气温为39.6

7、,出现在8月3日;全年最低气温为-2.8,出现在12月16日。全年月平均相对湿度范围为6271%,年平均相对湿度为70%,全年月平均气压范围为10011018百帕,年平均气压为1009百帕,2010年金华市全年平均风速为1.8m/s,全年静风概率为5%,全年主导风向为ENE-ESE,风向频率占到了总频率的47%。 图3 金华市2010年风玫瑰图采样期间,八一街交通干线监测点位,夏季温度为2132,冬季温度为515,气压范围为9991011帕,平均风速为1.2m/s,最大风速1.6m/s,无明显主导风向。2.4、监测结果表2 八一街监测点位监测结果 单位:mg/m3点位名称二氧化氮可吸入颗粒物夏

8、季冬季夏季冬季城南桥0.1040.2700.3320.354俏江南0.0830.2440.2200.243自来水公司0.0750.1760.2530.271工商城0.0790.2040.2910.321鹏程装饰0.0680.1650.2510.291保集半岛0.0520.1320.3190.287环境空气本底0.0210.0530.0520.084表3 俏江南断面垂直扩散监测结果 单位:mg/m3点位高度(m)二氧化氮可吸入颗粒物1.50.1410.325.50.1070.2690.0820.25120.0900.23150.0790.24表4 公交车站比对监测结果 单位:mg/m3点位名称二

9、氧化氮可吸入颗粒物夏季冬季夏季冬季公交车站0.0770.1790.310.41比对点0.0740.1850.220.25 图4 城南桥车流量示意图 图5 城南桥点位二氧化氮浓度变化图3、监测结果分析3.1、车流量与机动车尾气浓度结果比较机动车尾气污染物浓度的大小与车流量大小相关,车流量变大的时候机动车尾气污染物浓度也随之增大。一般道路一天之中车流量出现两个高峰期,分别是上午89时和下午56时,同时,机动车尾气污染物浓度也会出现高值期。以城南桥为例,昼间车流量变化和机动车污染物浓度变化见图4、图5所示。各监测点位按该路段的每小时车流量的大小排列,可以排列为:城南桥俏江南自来水公司润宅装饰保集半岛

10、,这与机动车尾气浓度监测结果基本相符。城南桥段路宽较窄(路宽约为30米,其他监测点位的路宽约为40米),且车流量大,故监测数据明显高于其他点位。八一街交通干线监测点位车流量统计结果见表5。表5 交通干线监测点位昼间车流量统计表 单位:辆/小时点位名称摩托车中、小型车大型车城南桥10323088218俏江南8932894204自来水公司4822420135工商城5171497107润宅装饰500165795保集半岛211129591八一街的车流量构成中,比重最大的是小型车,约占总数的74%;其次为摩托车,约占总数的21%,再次为大型客车,约占总数的5%。根据MOBILES排放因子模型,摩托车、小

11、型车和大型客车的氮氧化物排放因子分别为0.40、2.26和6.53,由此可以计算得出,各车型机动车氮氧化物污染物排放权重由大到小排列,分别是:小型车81%大型客车15%摩托车4%。3.2、城市空气中机动车尾气污染物分担率。一般可以近似地认为:道路空气中污染物浓度,是附近固定污染源和流动污染源的污染之和,道路空气中机动车尾气污染物分担率可以用下式估算:G=G1+G;G=G-G1;机动车尾气分担率=G/G×100%。式中:G为道路空气中污染物的浓度(mg/m3),G1为附近固定污染源造成的污染物浓度(mg/m3),G为机动车排污造成的污染物浓度(mg/m3)。以俏江南酒店测点夜间04时监

12、测的数据为背景值。该时段车流量最低,小于100辆/小时,比当日流量少30倍,可视为当时的污染物浓度主要是来自固定污染源,测得的数据如下表所示。表6 机动车尾气污染物分担率计算表 单位:mg/m3点位名称二氧化氮可吸入颗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分担率75%78%77%68%二氧化氮和可吸入颗粒物的分担率最低为68%,最高为78%。这表明,交通干道两旁的二氧化氮和可吸入颗粒物污染主要来自于机动车尾气排放。3.3、机动车尾气污染物垂直变化规律垂直方向监测的垂面选择在俏江南酒店,高度选择1.5m、5.5m、9m、12m和15

13、m,监测结果见表6。图6 机动车尾气污染物浓度水平的垂直变化从图中可以看出,垂直方向上汽车尾气污染物浓度变化特征明显,而且二氧化氮和可吸入颗粒物浓度的变化趋势基本一致。1.5m高度二氧化氮和可吸入颗粒物污染程度最高,分别为0.141mg/m3和0.322mg/m3。随着高度的增加,汽车尾气污染物的浓度水平逐渐下降,其中1.5m9m之间,污染物浓度下降幅度较大,基本呈线性下降趋势。研究还表明,垂直高度到9m以后,二氧化氮和可吸入颗粒物浓度的下降趋势明显变缓,污染物基本保持在一定的浓度水平。3.4、公交车站机动车尾气污染物比较为了解公交车站的机动车尾气污染水平,将监测点位设置于金华五中公交车站,并

14、在距公交车站20米处设置对照点,监测结果见表5。根据监测结果,公交车站二氧化氮浓度与比对点变化不大,可吸入颗粒物浓度夏季和冬季分别比比对点高出1.4倍和1.6倍,这与金华市公交车多数燃烧柴油有关。柴油发动机排出的主要污染物为烟尘,公交车靠站和起步时会排出大量烟尘,造成公交车站附近可吸入颗粒物浓度显著提高。4、城市空气常规监测结果分析对近年来金华市区空气自动监测站点的数据进行分月统计,可以得到下列折线图:图7 2007年空气污染月变化图8 2008年空气污染月变化图10 2009年气温月变化图9 2009年空气污染月变化通过对近年来金华市区空气自动监测站点的数据进行分月统计,发现汽车尾气污染物与

15、气温之间存在着明显的线性负相关,图5-4-4是汽车尾气污染物与气温的时间变化曲线。从图中可以看出,二氧化氮和可吸入颗粒物浓度的最低值一般出现在温度最高的7月和8月,而最高值则一般出现在温度最低的1月和12月。进一步对2009年金华市区二氧化氮和可吸入颗粒物月平均浓度数据与气温进行相关分析,计算结果表明二氧化氮与气温的相关系数为-0.843,可吸入颗粒物与气温的相关系数为-0.836,二氧化氮和可吸入颗粒物都与气温表现出明显的负相关性。这种空气污染物与气温负相关性主要是由与气温相关的大气活跃度变化造成的。当气温升高时,大气活跃度提高,城市空气的风速和局部湍流运动变强,污染物的稀释和扩散加快,造成

16、污染物浓度降低。反之,气温降低,大气活跃度减少,则污染物的浓度升高。五、小结5.1、八一街环境空气二氧化氮的浓度范围为0.0520.0270mg/m3,各点位冬季监测值的平均浓度为0.198mg/m3,夏季各点位平均浓度为0.077mg/m3,冬季浓度比夏季浓度高257%。以环境空气质量标准(GB3095-1996)二级标准评价,冬季各监测点位超标概率100%,夏季各监测点位超标概率为1/3;可吸入颗粒物的浓度范围为0.2200.354mg/m3,各点位冬季平均浓度为0.295mg/m3,夏季各点位平均浓度为0.278mg/m3,冬季测值稍高于夏季。以环境空气质量标准(GB3095-1996)

17、二级标准评价,可吸入颗粒物的超标概率为100%,平均超过标准1.93倍。5.2、机动车尾气污染物浓度的大小与车流量、大气温度和测点高度相关。路段车流量变大的时候机动车尾气污染物浓度也随之增大。机动车尾气污染物浓度与气温线性负相关,是由与气温相关的大气活跃度变化造成的。当气温升高时,大气活跃度提高,则市区的风速和局部湍流运动变强,污染物的稀释和扩散加快,造成污染物浓度降低。反之,气温降低,大气活跃度减少,则污染物的浓度升高。机动车尾气污染物浓度随着测点高度的增加,污染物浓度迅速降低,高度超过9m后趋向平稳。5.3、城市空气中二氧化氮和可吸入颗粒物浓度中,机动车尾气污染分担率最低为68%,最高为78%,交通干道两旁的二氧化氮和可吸入颗粒物污染主要来自于机动车尾气排放

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