碳?xì)浠衔飳?duì)環(huán)境的危害及措施

1、碳?xì)浠衔飳?duì)環(huán)境的危害及措施1引言在我國(guó)，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(zhuǎn)變?yōu)?汽車(chē)尾氣污染型1。城市空氣污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)，嚴(yán)重危害著人們的 身體健康，并且制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在許多大中城市，汽車(chē)排放 的碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物等有害物質(zhì)已成為城市大氣污染 的主要來(lái)源。在上海，這3種有害物質(zhì)已分別占城市大氣污染總量的 93%、76%和44%2。估計(jì)2010年，這3種有害物質(zhì)將占上海中心城區(qū) 污染總負(fù)荷量的98%、94%和75%3。當(dāng)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(jì)城市交通系統(tǒng)規(guī) 劃理論與方法的研究熱點(diǎn)。交通與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展 的城市交通規(guī)劃的主要研究?jī)?nèi)容4。因此，本課題以碳?xì)浠衔铩⒁谎?化碳和氮氧化物為研究對(duì)象，進(jìn)行了系列監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)與交通流模擬，而 本文以碳?xì)浠衔餅槔?，?duì)碳?xì)浠衔锏娜兆兓瘽舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其 與大氣環(huán)境要素的關(guān)系進(jìn)行了研究，根據(jù)該關(guān)系進(jìn)行了交通流分布模 擬研究，提出征收汽車(chē)排污費(fèi)的建議，讓每位司機(jī)出行時(shí)，可根據(jù)交 通管理者設(shè)計(jì)的出行路徑進(jìn)行選擇，在考慮出行時(shí)間的同時(shí)，也需考 慮自己承擔(dān)的排污費(fèi)，從而達(dá)到減少規(guī)劃地區(qū)的排污總量的目的。2碳?xì)浠衔锏谋O(jiān)測(cè)2.1采樣點(diǎn)的選擇汽車(chē)尾氣中的碳?xì)浠衔锍煞窒喈?dāng)復(fù)雜5,組分化 也很大

3、，其中大部分對(duì)人體的健康無(wú)直接影響，但其中的多環(huán)芳香烴 是1、種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)，當(dāng)它在空氣中達(dá)到一定濃度值時(shí)，在氣候條 件合適的情況下，會(huì)和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧 對(duì)人的呼吸系統(tǒng)和眼睛有刺激作用。因此，對(duì)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(chē)流量平均每小時(shí)約為 7300 輛，行駛的車(chē)輛以大中型貨車(chē)為主，故監(jiān)測(cè)碳?xì)浠衔锏牡攸c(diǎn) 選擇在軍工路與松花江路交叉路口。汽車(chē)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?xì)浠衔餄舛热兆兓?guī)律當(dāng)大氣中碳?xì)浠衔餄舛冗_(dá)到一定值 后，在氣象條件適應(yīng)的情況下，

4、便會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的某些強(qiáng) 氧化物質(zhì)會(huì)對(duì)人體的視覺(jué)器官及呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生巨大危害。本文對(duì)軍工 路與松花江路交叉處的碳?xì)浠衔餄舛冗M(jìn)行了系列監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間設(shè) 在、1、年的單月進(jìn)行，每月選擇、48、d、進(jìn)行、24、h、監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間段 內(nèi)碳?xì)浠衔餄舛葧r(shí)平均變化規(guī)律如圖、1、所示。該曲線具有較為明顯 的、3、個(gè)峰值，第、1、個(gè)峰值出現(xiàn)在上午、10：00、左右，濃度為 、7.2、mg/m3，這段時(shí)間碳?xì)浠衔餄舛纫恢本S持較高水平，表明其濃 度受交通流量的影響較大。第、2、個(gè)峰值出現(xiàn)在下午、18：30、左右，濃 度為5.98mg/m3，這段時(shí)間交通流量非常大，常常出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，車(chē) 輛在排隊(duì)及起步加速

5、時(shí)，大氣環(huán)境中碳?xì)浠衔餄舛妊杆僭黾?。而?夜間、22：40、左右也出現(xiàn)了較高的碳?xì)浠衔餄舛戎担@是因?yàn)橐归g 氣溫較低，致使污染物不易擴(kuò)散，另外，此時(shí)也是晚班及夜間娛樂(lè)活 動(dòng)的人們回家的高峰時(shí)間，這時(shí)的交通流量與白天相比雖然較少，但 平均車(chē)速高達(dá)、30、km/h，這可以說(shuō)明碳?xì)浠衔餄舛扰c平均車(chē)速的關(guān) 系較為密切。2.3碳?xì)浠衔锱c大氣環(huán)境要素的關(guān)系將碳?xì)浠衔餄舛戎祔HC、與測(cè) 定的環(huán)境因素平均車(chē)速、x1、車(chē)流量、x2、氣壓、x3、溫度、x4、觀測(cè)點(diǎn) 與道路的垂直連線和風(fēng)向夾角的余弦值、x5、風(fēng)速、x6,用主成分回歸 法進(jìn)行分析，得yHC計(jì)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(chē)尾 氣中有害成分的監(jiān)測(cè)結(jié)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(guān)，還受氣象條件的影響。但結(jié)果顯示，交通流平均車(chē)速 和交通流量是影響城市交通污染物濃度的2個(gè)關(guān)鍵因素，如要有效地 減少城市交通污染，可以對(duì)城市交通流運(yùn)行狀態(tài)及流量進(jìn)行合理控制， 從而改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量。3交通流量分布模擬3.1不采取交通管理措施時(shí)碳?xì)浠衔餄舛鹊姆植加捎诖胃傻篮椭?靠近居民區(qū)，汽車(chē)尾氣的排放對(duì)城市居民的身體健康會(huì)產(chǎn)生很大的影 響。本案例使用EMME/2、交通規(guī)劃軟件對(duì)上海市楊浦區(qū)的

7、次干道和支 路的交通流量進(jìn)行分布模擬4,得到未采取交通管理時(shí)交通流量分布見(jiàn) 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(shí)交通流量分布很廣。碳?xì)浠衔锏呐欧乓蜃优c交通流性態(tài) 的關(guān)系式為：EHC=33.124T.5299v+0.0478v2-0.0005v3（1）式中， EHC碳?xì)浠衔锏呐欧乓蜃樱籚車(chē)速，、m/h。利用式（1）可得 到不采取交通管理措施時(shí)碳?xì)浠衔锱欧趴偭康姆植家?jiàn)圖、3（圖中黑 色陰影部分表示碳?xì)浠衔餄舛鹊募蟹植紖^(qū)）。由圖、3、可知，路網(wǎng) 中碳?xì)浠衔餄舛确植己芨?、范圍很廣。3.2采取交通管理措施后碳?xì)浠衔餄舛鹊姆植紙D2未采取交通管理 時(shí)

8、交通流量分布示意機(jī)出行時(shí)，不僅會(huì)產(chǎn)生私人成本，即司機(jī)本人必 須承擔(dān)的費(fèi)用，而且會(huì)產(chǎn)生外部成本，即司機(jī)出行給他人帶來(lái)的交通 擁擠和對(duì)大氣環(huán)境的影響。交通擁擠可以通過(guò)擁擠收費(fèi)理論來(lái)解決。 對(duì)大氣環(huán)境的影響是以汽車(chē)尾氣的形式表現(xiàn)的，此時(shí)如果碳?xì)浠衔?等汽車(chē)尾氣過(guò)量排放，城市環(huán)境勢(shì)必會(huì)受到影響。可將司機(jī)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(guān)。假定每位司機(jī)選擇出行路徑時(shí)，不但要考慮自己的出行 時(shí)間，還要考慮所承擔(dān)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(jī)會(huì)選擇、1、條出行時(shí)間最短、排放污染物最少的路徑。司 機(jī)對(duì)出行路徑的選擇可通過(guò)影響交通阻抗來(lái)實(shí)

9、現(xiàn)。本文采用實(shí)際調(diào)查 數(shù)據(jù)擬合得到的楊浦區(qū)次支干路的阻抗函數(shù)、fd、為：圖3未采取交通 管理措施時(shí)碳?xì)浠衔锱欧趴偭康姆植际疽馐街校琭d次支干路的 阻抗函數(shù)；len路段長(zhǎng)度，km； volau道路路段上的小汽車(chē)流 量；ul1道路路段自由流車(chē)速，km/h； ul3道路路段上的非機(jī) 動(dòng)車(chē)流量；lanes道路路段機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)道數(shù)；Vd最低限制時(shí)速。 可將式（2）看作駕駛員出行時(shí)的總成本，而與排放總量有關(guān)的部分可 看作司機(jī)為減少污染排放所承擔(dān)的外部成本。利用EMME/2、軟件進(jìn)行 交通分配模擬，得到采取交通管理措施后路網(wǎng)上的交通流分布見(jiàn)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(jī)選擇出行 路徑時(shí)，為了降低自己承擔(dān)的外部成本，勢(shì)必在不影響自己出行時(shí)間 的同時(shí)，會(huì)考慮到路段的污染排放總量，進(jìn)而會(huì)降低路網(wǎng)的污染排放。 出行者考慮污染排放時(shí)的碳?xì)浠衔锓植伎偭繄D見(jiàn)圖5 （淺灰色部分 表示采取交通管理措施后碳?xì)浠衔锱欧趴偭繙p少的區(qū)域）。與圖3 比較可知，路網(wǎng)中碳?xì)浠衔锏呐欧趴偭棵黠@減少，在阻抗函數(shù)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(jié)論4.1從碳?xì)浠衔餄舛热兆兓?guī)律可以看出：碳?xì)浠衔餄舛仍?d中 出現(xiàn)了 3次較為明顯的峰值，白天出現(xiàn)的2次主要是因?yàn)檐?chē)流量大， 在上下班高峰，甚至容易出現(xiàn)車(chē)輛擁堵現(xiàn)象而造成的。夜間之所以出 現(xiàn)1次峰值可能是因?yàn)榇藭r(shí)氣溫較低、風(fēng)速不大，而此時(shí)又是夜班或 夜間娛樂(lè)活動(dòng)回家的人們開(kāi)快車(chē)造成的。4.2通過(guò)碳?xì)浠衔锱c大氣環(huán)境要素的關(guān)系研究表明，平均車(chē)速和交 通流量是影響碳?xì)浠衔餄舛鹊闹饕蛩?，如要有效地減少其污染， 可以對(duì)城市交通流運(yùn)行狀態(tài)及流量進(jìn)行合理控制，從而改善城市大氣 環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)大氣氣壓、溫度、觀測(cè)點(diǎn)與道路的垂直連線和風(fēng)向夾 角的余弦值、風(fēng)速等要素也會(huì)對(duì)其濃度有一定影響