浅析重庆市机动车尾气对环境空气质量的影响

周 丹，刘 萍

（重庆市环境监测中心，重庆 401147）

近年来随着经济的发展，汽车这一现代化主要交通和运输工具已大量进入城市，导致机动车尾气污染的情况越来越严重。Jun－ichi Nozaki等研究表明［1］主要交通干线两侧局地空气污染对人群的健康影响越来越突出，根据2004年陈刚才博士［2］等人的研究显示：重庆市主城区交通线源NOx排放贡献率37.0%，CO排放贡献率63.5%，HCs排放贡献率34.0%，其对主城区环境NO2浓度贡献率49.3%。为了解道路空气实际污染状况，欧美等发达国家陆续开展对机动车尾气污染情况的调查。Saja S.Pokharel［3］等对机动车在道路上的尾气排放进行了研究。H.Christopher Frey等用便携式仪器对道路尾气中的NOx、CO进行测量。

为了掌握重庆市主城区机动车尾气污染状况及趋势，提出相应对策措施，我市在交通繁忙及人群密集活动区建立了环境空气质量自动监测站，通过对可吸入颗粒物（PM10和PM2.5）、NO、NO2、CO、O3、CH4、非甲烷总烃（TNMHC）的背景监测点的数据对比分析，找出污染物与车流量、季节等的时空变化趋势。本文探讨了机动车尾气对环境空气质量的影响及贡献。

1 交通空气污染监测站点的建设

1.1 选点原则

根据《环境空气质量监测技术规范》规定：为监测道路交通污染源对环境空气质量影响，监测点应设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区域。针对道路交通的污染监控点，采样口距道路边缘距离不得超过20 m。因此路边监测站一般设于交通繁忙区域同时人群活动密集的道路边，采样高度2～2.5 m左右。以期更好反映汽车排放污染对所测区域的影响。

1.2 监测项目的选择

汽车排放的气态污染物废气中含有150～200种不同的化合物，其中对人危害较大的有CO、NOX、HC、O3、颗粒物、VOC、PAHs等复杂有机化合物。根据仪器科学发展的技术水平和建设目的，确定重庆交通站主要监测项目为：PM10、PM2.5、NO2、O3、CO、HC。

1.3 点位基本信息

重庆市交通站站点位于重庆市渝北区红锦大道交通主干道双向十车道路旁（E106°31′27.00″；N29°35′31.00″）。该监测点位地势平坦开阔，周边主要是政府企事业单位、写字楼，无明显工业污染源。同时该点位机动车车流量大，能较好的反映交通污染对人群和环境的影响。

2 材料与方法

2.1 对比监测项目

可吸入颗粒物（PM10和 PM2.5）、NO、NO2、CO、O3、CH4、TNMHC以及车流量。

2.2 对比监测仪器

采用法国 ESA MP101M 型 PM10／PM2.5分析仪、法国ESA MMS集成式 NOX／CO／O3分析仪、荷兰SYNSPEC公司α－115型甲烷／非甲烷碳氢分析仪、红外线车流量计数器。

2.3 对比监测频次

对比频次为1次／h，24 h连续自动采样分析。

2.4 校准仪器设备

法国ESA公司VE3M型动态校准仪，美国ZAG 2001零气发生器，意大利 便携式SONIMIX 3000紫外O3校准议。

校准设备频次：根据相应国家规范，在监测时间段内以每7天1次的频次进行仪器全面校准工作。

3 结果与讨论

为了更好的分析，我们选取远离交通污染源的人和站点（背景点），及全市主城区其他15个自动监测站点的平均值，与交通站数据进行对比分析，以期得出相关性。

3.1 交通站与人和站、全市主城区所有站点月均值对比分析

对2010年交通站、人和站、全市主城区所有站点月均值进行对比分析。由于人和站在2010年9月进行了拆除，所以CH4、TNMHC、O3的数据只有1～8月份，其余监测项目 PM10、PM2.5、NO、NO2、CO数据为1～12月份。

3.1.1 比对交通站、人和站和主城区1～12月份的PM10的月均值

交通站、人和站和主城区1～12月份的PM10的月变化趋势见图1。

图1 2010年交通站、人和站和全市主城区1～12月份的PM10的月变化趋势

从图1可以看出，交通站与人和站、全市主城区均值的PM10月均值变化趋势在监测对比期间基本保持一致，只有5～8月份期间3个点位月均浓度值相差无几，其余时间交通路边站月均浓度明显高于人和站、全市主城区均值。

3.1.2 比对交通站和人和站1～12月份 PM2.5的月均值

交通站和人和站1～12月份PM2.5的月变化情况见图2。

图2 交通站和人和站1～12月份PM2.5的月变化趋势

从图2可以看出交通路边站的PM2.5的月均值要明显高于人和站，但是在5～8月份期间，两者的浓度值相差较小。这说明在夏季多雨季节扩散条件比较好的情况下，交通路边站和人和站的颗粒污染物的浓度值很相近，交通路边站的颗粒物浓度值受雨水和气候条件的影响较大，同时受到人类活动的影响较大。

3.1.3 比对交通站、人和站和主城区1～12月份NO、NO2的月均值

交通站、人和站和主城区1～12月份NO、NO2的月变化趋势统计图见图3、4。

图3 2010年交通站、人和站和主城区1～12月份NO的月变化趋势

图4 2010年交通站、人和站和主城区1～12月份NO2的月变化趋势

从图3、图4可以看出，交通路边站与人和站、全市主城区均值在1～12月监测对比期间的氮氧化物（NO和NO2）月均值变化趋势基本保持一致，但交通路边站NO和NO2月均值浓度总体均高于人和站和全市均值。这与机动车尾气排放有关，机动车排出的尾气中含有多种有害气体，其中就有氮氧化物。交通路边站所在位置车流量较大，因此交通路边站的氮氧化物要高于其他站。

3.1.4 比对交通站、人和站1～12月份的CO月均值

交通路边站和人和站1～12月份的CO月变化趋势图见图5。

图5 2010年交通站和人和站1～12月份CO的月变化趋势

由图5可见，交通路边站与人和站在1～12月份监测期间CO月均值变化趋势基本保持一致，交通路边站的CO月变化较平缓，而人和站在2～5月份CO月均值浓度有明显降低。交通路边站的CO高于人和站主要是受机动车尾气排放的影响。

3.1.5 比对交通站、人和站1～12月份的O3月均值

人和站O3仪器由于搬迁，因此人和站的O3数据是1～8月份的数据（见图6）。

图6 2010年交通站和人和站1～12月份O3的月变化趋势

从图6可以看出，交通路边站与人和站在监测期间O3月均值变化趋势基本保持一致，交通路边站O3月均值浓度总体远远低于人和站。这主要是交通路边站的氮氧化物浓度较高，O3与氮氧化物等发生了光化学反应，消耗了大量的O3，因此交通路边站的O3浓度值比人和站要低。

3.1.6 比对交通站和人和站1～12月份CH4的月均值和1～8月份TNMHC的月均值

交通站和人和站1～12月份CH4的月变化趋势和1～8月份TNMHC的月变化趋势详见图7、图8。

图7 2010年交通站和人和站1～12月份CH4的月变化趋势

图8 2010年交通站和人和站1～8月份TNMHC的月变化趋势

从图7和图8可以看出，交通站与人和站在监测期间CH4和TNMHC月均值浓度变化趋势与人和站保持基本一致，但明显高于人和站点。交通路边站高于人和站主要是由于机动车尾气的排放，因为尾气中含有大量的碳氢化合物，同时将图7和图8进行比较可以看出，CH4是碳氢化合物的主要成分，占主导地位，并且从8个月的曲线可以看出，CH4的含量比较稳定。

3.2 交通站与人和站、全市年平均值对比分析

监测对比期间，将交通站与人和站、全市主城区均值3个站点各主要污染物监测数据结果分别进行年均值对比分析，如表1。

表1 2010年交通站与人和站主要污染物年均值浓度对比 mg／m3

表2 2010年交通站与全市主城区PM10、NO、NO2年均值浓度对比 mg／m3

由表1和表2可以看出：

（1）颗粒污染物（PM10、PM2.5）：监测对比时间内，交通路边站与人和站、全市主城区均值颗粒污染物PM10的年均值的相对偏差分别为45.16%和35.71%；交通路边站和人和站PM2.5的年均值的相对偏差为44.48%；交通路边站和人和站的PM10和PM2.5的相对偏差基本相同，但是与全市主城区年均值相比相对偏差较小。

（2）氮氧化物（NO、NO2）：交通路边站的 NO与人和站、全市年均值的相对偏差分别为79.09%和79.95%；NO2分别为45.02%和42.04%；从这两组数据可以看出，不管与人和站相比还是跟全市主城区的年均值相比，相对偏差都比较接近，说明交通路边站的氮氧化物的主要来源是机动车和人为活动所作出的贡献。

（3）CO：交通路边站与人和站的年均值的相对偏差为34.26%。

（4）O3：交通路边站O3与人和站年均值的相对偏差为－71.79%，这说明交通路边站的O3浓度很低，主要是参与了光化学反应而消耗了大量的O3。

（5）有机污染物（CH4、TNMHC）：交通路边站CH4年均值明显高于人和站，相对偏差为56.31%；但TNMHC年均值浓度与人和站基本持平，相对偏差仅为19.29%，TNMHC是所有监测项目里面相对偏差最小的一个项目；同时也说明了CH4是机动车排放尾气中的主要成分。

4 小 结

通过对以上我们所列举的交通路边站主要污染物与同时段人和站、全市15个大气站均值相应监测项目的月均值、年均值的监测数据，进行相关统计和分析，可得出以下几点：

（1）颗粒污染物（PM10、PM2.5）方面：颗粒污染物受到交通和人流活动的影响比较大，且PM10、PM2.5是交通主要污染物之一，对交通干线中环境空气污染的贡献相对稳定。另外，交通站的颗粒污染物受气候的影响突出，5～10月份是春夏季，雨水增多，且气候扩散条件明显增强，PM10和PM2.5的浓度低于其它月份。并且交通路边站的PM2.5／PM10对比浓度总体低于人和站、全市主城区月均值，说明大粒径颗粒物在交通干线的可吸入颗粒物污染排放中相对占据了主要地位。

（2）氮氧化物（NO、NO2）方面：NO、NO2的变化趋势同车流量的变化趋势基本一致。另外从交通路边站和人和站、全市的月均值、年均值比较来看交通路边站的浓度值远大于人和站和全市均值，可以得出机动车尾气排放作出了巨大的贡献。

（3）CO方面：从交通路边站的月均值和年均值与人和站、全市均值的比较来看，CO同样受机动车尾气排放的影响。

（4）O3方面：臭氧受日照的影响比较大，受季节的变化比较大，主要是因为臭氧在日照的强烈照射下，臭氧发生了一系列的化学反应，导致臭氧的浓度在随日照的变化而变化。另外交通路边站的臭氧远远低于人和站，这是因为交通路边站的氮氧化物浓度很高，与臭氧发生了光化学反应，消耗了大量的臭氧。

（5）有机污染物（CH4、TNMHC）方面：CH4浓度均值远远大于TNMHC，表明有机污染物排放中CH4占有较大比重；并且通过与人和站的比较，交通路边站CH4浓度均值明显高于人和站，TNMHC浓度均值与人和站基本持平，因此机动车排放出的有机污染物主要以CH4为主，并且排出量比较稳定，不会随季节变化而变化。

根据以上研究得出，要针对重庆市的客观条件，因地制宜对能源结构进行调整、提高净化技术，发展和推广适合本地区的清洁能源；政府应给予优惠政策，相应增加加气站的数量，加强对一些在用车的改装力度；与行政管理手段结合起来，建立维修保养的质量管理，加强对道路、交通干线车流量的管理。

［1］Jun－ichi Nozaki，Ryoji Yamamoto，Lu Ma，et al.Trial to evaluate effects of ambient particulate matter on health：A prelimi－nary study using two－dimensional gel electrophoresis［J］.Environmental Health and Preventive Medicine，2007，12（3）：138－142.

［2］陈刚才，潘纯珍，杨清玲.重庆市主城区交通干道空气污染特征分析［J］.地球与环境.2004（S1）：61－64.

［3］Saja S Pokharel，Gary A Bishop，Donald H Sted man.An onroad motor vehicle emissions inventory for Denver：an efficient alternative to modeling［J］.Atomospheric Environment，2002，36（33）：5 177－5184.