基于降塵法的北京道路揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)與分析

基于降塵法的北京道路揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)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(fù)荷、道路車輛的平均重量和運(yùn)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(yáng)塵排放的環(huán)境影響主要采用擴(kuò)散模型進(jìn)行PM10濃度模擬,有研究者針對(duì)北京排放清單研究了交通揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境PM10濃度的影響,相關(guān)研究也證明交通揚(yáng)塵對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。交通揚(yáng)塵排放量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)一般采用通量法,該方法需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝多臺(tái)PM10采樣儀器和現(xiàn)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)的測(cè)試,適合于特定道路的排放測(cè)試和排放規(guī)律研究,如有研究應(yīng)用該方法研究交通揚(yáng)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(yáng)塵排放量計(jì)算的函數(shù)模型,有研究用該方法評(píng)價(jià)不同控制措施的減排效果。對(duì)多條道路揚(yáng)塵排放情況進(jìn)行評(píng)價(jià)一般通過路面塵負(fù)荷采樣分析和現(xiàn)場(chǎng)車流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)采用模型進(jìn)行計(jì)算。道路降塵量與PM10排放強(qiáng)度有很好的相關(guān),道路降塵可以反映道路揚(yáng)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(yáng)塵排放特征,為交通揚(yáng)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(cè)數(shù)據(jù)分析本研究采用降塵作為指標(biāo)來表征道路揚(yáng)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(cè)定-重量法》(GB/T15265-1994)規(guī)定執(zhí)行,材質(zhì)為95號(hào)玻璃。采用降塵對(duì)道路揚(yáng)塵進(jìn)行監(jiān)測(cè),圖1為道路降塵和背景降塵監(jiān)測(cè)位置示意圖。對(duì)城八區(qū)的快速路、主干路、次干路和支路共計(jì)40條道路進(jìn)行道路降塵(DFr)監(jiān)測(cè),每條道路布置2個(gè)降塵監(jiān)測(cè)點(diǎn),同時(shí)選擇14個(gè)公園或綠地進(jìn)行背景降塵(DFb)監(jiān)測(cè),每30d采樣1次,獲取94個(gè)降塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。以1年的數(shù)據(jù)作為研究周期,對(duì)2007年全年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(rèn)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(duì)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(jìn)行分析,研究北京道路揚(yáng)塵的降塵特征,為北京道路揚(yáng)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(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù),分析北京道路揚(yáng)塵排放特征,每月測(cè)試降塵數(shù)據(jù)94個(gè),共獲得有效數(shù)據(jù)1128個(gè),其中道路降塵數(shù)據(jù)960個(gè),背景降塵數(shù)據(jù)168個(gè),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(qiáng)度道路揚(yáng)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(jìn)入大氣的過程,道路上行駛的車輛是道路揚(yáng)塵排放的主要外作用力。相關(guān)研究結(jié)果表明,道路揚(yáng)塵PM10排放因子與車流量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,排放強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系,本研究統(tǒng)計(jì)了降塵監(jiān)測(cè)道路的日均車流量,不同類型道路車流量統(tǒng)計(jì)如圖2所示。根據(jù)道路典型統(tǒng)計(jì),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(yáng)塵排放強(qiáng)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?yàn)樵谶M(jìn)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(jìn)入大氣,車流量小的道路則會(huì)在路面有較多的積塵,揚(yáng)塵排放強(qiáng)度也較小,車流量大的道路路面塵負(fù)荷較低,單輛車揚(yáng)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(jì)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(biāo)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(yáng)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(yáng)塵量大的主要原因?yàn)榻邓看?車輛輪胎容易把泥土等物質(zhì)帶入道路,使路面塵負(fù)荷增大,冬季降塵量大的原因可能與不能進(jìn)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(biāo)軸右側(cè),其次為春季。與其他揚(yáng)塵源不同,如施工揚(yáng)塵春季排放強(qiáng)度最高,道路揚(yáng)塵排放強(qiáng)度夏季最高,初步分析原因?yàn)橄募灸嗤粮菀妆粠肼访?所以在夏季應(yīng)采取更嚴(yán)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(yáng)塵排放模型計(jì)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(qiáng)度隨車流量的增加而增大。本研究用2007年80個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的北京道路降塵平均值與高峰小時(shí)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(jìn)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(yáng)起,揚(yáng)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(yáng)塵源附近降塵量與TSP或PM10濃度呈正相關(guān)性,與本文中揚(yáng)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(yáng)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(cè)北京道路揚(yáng)塵并分析PM10排放特征。對(duì)北京不同類型道路共40條,每條道路布置2個(gè)降塵監(jiān)測(cè)點(diǎn),并對(duì)背景降塵值進(jìn)行了監(jiān)測(cè),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