碳氫化合物對環(huán)境的危害及措施

1、碳氫化合物對環(huán)境的危害及措施1引言在我國，隨著土地利用布局的重大變革，許多污染性工廠已遷出了人 口密集的市區(qū)，從而使城市大氣環(huán)境污染已由傳統(tǒng)煤煙污染型轉變?yōu)?汽車尾氣污染型1。城市空氣污染物濃度嚴重超標，嚴重危害著人們的 身體健康，并且制約了城市經濟的發(fā)展。在許多大中城市，汽車排放 的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物等有害物質已成為城市大氣污染 的主要來源。在上海，這3種有害物質已分別占城市大氣污染總量的 93%、76%和44%2。估計2010年，這3種有害物質將占上海中心城區(qū) 污染總負荷量的98%、94%和75%3。當前，可持續(xù)發(fā)展的理念正逐步深 入到城市交通系統(tǒng)規(guī)劃的理論和方法中，成為21世

2、紀城市交通系統(tǒng)規(guī) 劃理論與方法的研究熱點。交通與城市環(huán)境的協調發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展 的城市交通規(guī)劃的主要研究內容4。因此，本課題以碳氫化合物、一氧 化碳和氮氧化物為研究對象，進行了系列監(jiān)測實驗與交通流模擬，而 本文以碳氫化合物為例，對碳氫化合物的日變化濃度進行監(jiān)測，對其 與大氣環(huán)境要素的關系進行了研究，根據該關系進行了交通流分布模 擬研究，提出征收汽車排污費的建議，讓每位司機出行時，可根據交 通管理者設計的出行路徑進行選擇，在考慮出行時間的同時，也需考 慮自己承擔的排污費，從而達到減少規(guī)劃地區(qū)的排污總量的目的。2碳氫化合物的監(jiān)測2.1采樣點的選擇汽車尾氣中的碳氫化合物成分相當復雜5,組分化 也很大

3、，其中大部分對人體的健康無直接影響，但其中的多環(huán)芳香烴 是1、種很強的致癌物質，當它在空氣中達到一定濃度值時，在氣候條 件合適的情況下，會和氮氧化物發(fā)生光化學反應，產生的光化學煙霧 對人的呼吸系統(tǒng)和眼睛有刺激作用。因此，對人體健康造成的危害很 大。軍工路是上海楊浦區(qū)主要交通干道，車流量平均每小時約為 7300 輛，行駛的車輛以大中型貨車為主，故監(jiān)測碳氫化合物的地點 選擇在軍工路與松花江路交叉路口。汽車尾氣的排放高度距離地面約為 1m,正處于人們的呼吸帶。為此，采樣的選擇高度為距離地面 、1、m為 1m,2.2碳氫化合物濃度日變化規(guī)律當大氣中碳氫化合物濃度達到一定值 后，在氣象條件適應的情況下，

4、便會發(fā)生光化學反應，產生的某些強 氧化物質會對人體的視覺器官及呼吸系統(tǒng)產生巨大危害。本文對軍工 路與松花江路交叉處的碳氫化合物濃度進行了系列監(jiān)測，監(jiān)測時間設 在、1、年的單月進行，每月選擇、48、d、進行、24、h、監(jiān)測，監(jiān)測時間段 內碳氫化合物濃度時平均變化規(guī)律如圖、1、所示。該曲線具有較為明顯 的、3、個峰值，第、1、個峰值出現在上午、10：00、左右，濃度為 、7.2、mg/m3，這段時間碳氫化合物濃度一直維持較高水平，表明其濃 度受交通流量的影響較大。第、2、個峰值出現在下午、18：30、左右，濃 度為5.98mg/m3，這段時間交通流量非常大，常常出現擁堵現象，車 輛在排隊及起步加速

5、時，大氣環(huán)境中碳氫化合物濃度迅速增加。而在 夜間、22：40、左右也出現了較高的碳氫化合物濃度值，這是因為夜間 氣溫較低，致使污染物不易擴散，另外，此時也是晚班及夜間娛樂活 動的人們回家的高峰時間，這時的交通流量與白天相比雖然較少，但 平均車速高達、30、km/h，這可以說明碳氫化合物濃度與平均車速的關 系較為密切。2.3碳氫化合物與大氣環(huán)境要素的關系將碳氫化合物濃度值yHC、與測 定的環(huán)境因素平均車速、x1、車流量、x2、氣壓、x3、溫度、x4、觀測點 與道路的垂直連線和風向夾角的余弦值、x5、風速、x6,用主成分回歸 法進行分析，得yHC計算方程：yHC=5.6457-0.0874x1+0

6、.023x2- 0.00044x3-0.00877x4-0.0017x5-0.00004x6R2=0.589 1 從汽車尾 氣中有害成分的監(jiān)測結果及分析可以看出，城市交通污染不但與城市 交通密切相關，還受氣象條件的影響。但結果顯示，交通流平均車速 和交通流量是影響城市交通污染物濃度的2個關鍵因素，如要有效地 減少城市交通污染，可以對城市交通流運行狀態(tài)及流量進行合理控制， 從而改善城市大氣環(huán)境質量。3交通流量分布模擬3.1不采取交通管理措施時碳氫化合物濃度的分布由于次干道和支路 靠近居民區(qū)，汽車尾氣的排放對城市居民的身體健康會產生很大的影 響。本案例使用EMME/2、交通規(guī)劃軟件對上海市楊浦區(qū)的

7、次干道和支 路的交通流量進行分布模擬4,得到未采取交通管理時交通流量分布見 圖、2 （圖中黑色陰影部分表示交通流量所集中的區(qū)域）。由圖、2、可以 看出，此時交通流量分布很廣。碳氫化合物的排放因子與交通流性態(tài) 的關系式為：EHC=33.124T.5299v+0.0478v2-0.0005v3（1）式中， EHC碳氫化合物的排放因子；V車速，、m/h。利用式（1）可得 到不采取交通管理措施時碳氫化合物排放總量的分布見圖、3（圖中黑 色陰影部分表示碳氫化合物濃度的集中分布區(qū)）。由圖、3、可知，路網 中碳氫化合物濃度分布很高、范圍很廣。3.2采取交通管理措施后碳氫化合物濃度的分布圖2未采取交通管理 時

8、交通流量分布示意機出行時，不僅會產生私人成本，即司機本人必 須承擔的費用，而且會產生外部成本，即司機出行給他人帶來的交通 擁擠和對大氣環(huán)境的影響。交通擁擠可以通過擁擠收費理論來解決。 對大氣環(huán)境的影響是以汽車尾氣的形式表現的，此時如果碳氫化合物 等汽車尾氣過量排放，城市環(huán)境勢必會受到影響?？蓪⑺緳C引起的大 氣污染成本看作是治理該使用區(qū)域污染的外部成本，與使用區(qū)域的污 染排放有關。假定每位司機選擇出行路徑時，不但要考慮自己的出行 時間，還要考慮所承擔的外部成本，即考慮到使用區(qū)域的污染排放， 那么每位司機會選擇、1、條出行時間最短、排放污染物最少的路徑。司 機對出行路徑的選擇可通過影響交通阻抗來實

9、現。本文采用實際調查 數據擬合得到的楊浦區(qū)次支干路的阻抗函數、fd、為：圖3未采取交通 管理措施時碳氫化合物排放總量的分布示意式中，fd次支干路的 阻抗函數；len路段長度，km； volau道路路段上的小汽車流 量；ul1道路路段自由流車速，km/h； ul3道路路段上的非機 動車流量；lanes道路路段機動車車道數；Vd最低限制時速。 可將式（2）看作駕駛員出行時的總成本，而與排放總量有關的部分可 看作司機為減少污染排放所承擔的外部成本。利用EMME/2、軟件進行 交通分配模擬，得到采取交通管理措施后路網上的交通流分布見圖、4（淺灰色部分表示采取交通管理措施后交通流量減少的區(qū)域）。與圖 2

10、比較可知采取交通管理措施后，交通流量分布合理。司機選擇出行 路徑時，為了降低自己承擔的外部成本，勢必在不影響自己出行時間 的同時，會考慮到路段的污染排放總量，進而會降低路網的污染排放。 出行者考慮污染排放時的碳氫化合物分布總量圖見圖5 （淺灰色部分 表示采取交通管理措施后碳氫化合物排放總量減少的區(qū)域）。與圖3 比較可知，路網中碳氫化合物的排放總量明顯減少，在阻抗函數中考 慮到污染的排放總量，可以降低某些路段的污染排放。4結論4.1從碳氫化合物濃度日變化規(guī)律可以看出：碳氫化合物濃度在1d中 出現了 3次較為明顯的峰值，白天出現的2次主要是因為車流量大， 在上下班高峰，甚至容易出現車輛擁堵現象而造成的。夜間之所以出 現1次峰值可能是因為此時氣溫較低、風速不大，而此時又是夜班或 夜間娛樂活動回家的人們開快車造成的。4.2通過碳氫化合物與大氣環(huán)境要素的關系研究表明，平均車速和交 通流量是影響碳氫化合物濃度的主要因素，如要有效地減少其污染， 可以對城市交通流運行狀態(tài)及流量進行合理控制，從而改善城市大氣 環(huán)境質量。同時大氣氣壓、溫度、觀測點與道路的垂直連線和風向夾 角的余弦值、風速等要素也會對其濃度有一定影響