冬季交通空气污染特征分析及控制建议

2022-11-27张皓

资源节约与环保 2022年10期

张皓

（重庆市大渡口区生态环境监测站重庆 400084）

引言

交通污染已成为城市重要大气污染源，机动车尾气造成的大气环境污染占整个城市大气污染的60%以上，最高可达90%。[1]城市机动车尾气排放是中国雾霾污染形成的重要因素。[2]机动车尾气对大气颗粒物有重要贡献，其中的氮氧化物和挥发性有机物等亦是臭氧的重要前体物，能给人群健康带来不利影响。[3～5]根据全市大气污染来源解析显示，主城区PM2.5 来源中，交通污染源贡献率从2013 年的31%上升到2018 年的近40%。[6]机动车排放主要产生4 种污染物，分别是CO、HC、NOx、PM，是造成大气污染的主要原因。[7][8]重庆市大渡口区新山村片区四面环道，西城大道、钢花路、双山路为主要进出通道，车流量大，早晚高峰拥堵导致局地污染加剧。把该片区作为主要对象，研究道路交通排放的主要污染物的污染特征和对环境的影响。

1 监测方案

1.1 点位布设

新山村片区道路众多，根据现场调研及卡口设置信息，确定有代表性的道路交通监测点位，主要为西城大道，双山路，钢花路3 条道路，其中西城大道为快速干道，钢花路和双山路城市主干道。

1.2 监测时段

根据大气污染的特征及开展机动车尾气监测的情况，冬季空气污染不易扩散，选择冬季12 月份连续开展监测。

1.3 监测仪器

使用北京佳华智联科技有限公司的（佳空气Air Ball）自动监测仪器连续监测，安装位置为道路交通监控杆杆体。颗粒物检测方法是激光散射法，气态污染物检测方法是电化学/PID 传感器测量法。

1.4 风速和风向分析

新山村片区主导风向为东东北和西西南。西城大道和钢花路交通污染对该片区影响较大。

2 机动车流量特征分析

2.1 日流量分析

道路2020 年12 月日均车流量见图1。日车流量西城大道：11910～13850 辆，钢花路：8760～10250 辆，双山路：3970～4980 辆。西城大道，钢花路、双山路日均流量分别为13360 辆，9490 辆，4500 辆。三条道路车流量变化不大，均呈现出周末车流量低，工作日车流量高的特点，西城大道、钢花路、双山路周六周日较周一至周五平均值下降分别为6.0%、4.6%和13.3%，主要是受工作日区内往外区通勤车辆较多影响。西城大道和钢花路为车流量较大的路段，而双山路的车流量相对较低。

图1 新山村片区主要道路日均车流量

2.2 小时流量分析

道路小时车流量见图2。小时车流量西城大道＞钢花路＞双山路，4 点～8 点，车流量随着早高峰迅速增加，达到小时值最大值，西城大道车流量上升明显。随后9 点～12 点逐渐下降，在12 点～13 点降至低点。13点～18 点，车流量逐步上升，19 点出现峰值，20 点～次日4 点逐步下降，直至最低点。小时值呈现较为明显的四峰状态，即早中晚三个高峰，车流量大小为早＞晚＞中，加上21 点的小高峰，主要原因是受限行的管制，货车白天禁止通行，21 点为货车进城的高峰。

图2 新山村片区道路小时车流量

2.3 车型分析

道路车型主要为小型客车、出租车、轻型货车、重型货车、公交车。车型分布比例不同，小型客车和出租车为主要车型，且小型客车＞出租车，西城大道以轻型货车和重型货车为主，双山路公交车比例大于轻型货车和重型货车的比例，小型客车＞出租车。车型比例大小依次为，西城大道：小型客车＞出租车＞轻型货车＞重型货车＞公交车；钢花路：小型客车＞出租车＞公交车＞轻型货车＞重型货车；双山路：小型客车＞出租车＞轻型货车＞公交车＞重型货车。西城大道和双山路小型客车和出租车的比例为80%和14%左右，但钢花路小型客车比例为65%，出租车比例则高达26%左右。

3 道路交通环境NO2、CO 和PM2.5 浓度变化规律

3.1 NO2浓度变化规律

道路二氧化氮小时浓度变化见图3。钢花路NO2浓度变化大，呈现明显波谷和波峰特征，谷值时间为6点，峰值时间分别为8 点及20 点，20 点峰值后下降幅度大。西城大道NO2谷值和峰值时间为6 点和20 点，和钢花路一致，受夜间货车进城影响，路段夜间通行货车多，NO2浓度整体高于钢花路，其他时间较为稳定。双山路NO2浓度无明显规律，全天呈现箱体震荡，谷值出现23 点，峰值在早晚高峰。西城大道、钢花路和双山路NO2小时平均浓度为分别为51、49、50μg/m3，小时平均浓度相差不大，西城大道和钢花路小时变化更为突出。

图3 新山村片区道路NO2小时浓度变化

3.2 CO浓度变化规律

道路CO 小时浓度变化见图4。西城大道和双山路CO 浓度变化趋势一致，呈现明显的M 分布，早晚出现双高峰，中午和凌晨6 点浓度最低，9 点和19 点浓度最高。钢花路CO 浓度小时值波动范围不大，未出现明显的波峰波谷特征，全天保持平稳。西城大道、钢花路和双山路CO 小时平均浓度为分别为0.90、0.96和0.69mg/m3，西城大道、钢花路浓度接近，双山路浓度较低，双山路和西城大道浓度变化较大，钢花路浓度较双山路高28.1%。

图4 新山村片区道路CO小时浓度变化

3.3 PM2.5浓度变化规律

道路PM2.5 小时浓度变化见图5。西城大道，双山路，钢花路的PM2.5 小时浓度呈现W 分布，在0 点出现峰值，然后持续下降谷值在8 点左右，在早高峰持续上升至12 点左右出现峰值，下午持续下降至18 点出现谷值，晚高峰18 点以后开始增加，在22:00 左右出现一个小的峰值，之后逐渐趋于平稳下降。双山路、西城大道和钢花路PM2.5 小时平均浓度为分别为63、60、54μg/m3，PM2.5 浓度总体上双山路＞西城大道＞钢花路，双山路PM2.5 浓度比钢花路高14.3%。

图5 新山村片区道路PM2.5小时浓度变化

4 交通流量与污染物浓度的相关性分析

4.1 西城大道车流量及污染物浓度的关系

西城大道车流量及污染物浓度关系见图6，车流量与CO 浓度正相关性。上下班高峰期车流量大，CO污染严重；中午至下午车流量减少，CO 浓度也较低。7点车流量大，CO 浓度在8 点达到峰值；18 点车流量大，CO 浓度在19 点达到峰值。CO 浓度与车流量变化稍微滞后，存在污染物累积趋势。CO 升高和小型客车、重型货车和微型货车车流量增加存在正相关。PM2.5 浓度变化和机动车车流量变化无明显相关性。在3 点～4 点车流量最低，但PM2.5 浓度位于高值；6点～7 点，车流量迅速上升，PM2.5 浓度却变化不大；在18 点后车流量下降，PM2.5 浓度浓度较为稳定，不随车流量变化而变化。在晚高峰期与车流量有一定的正相关性，夜间受重型货车和轻型货车数量迅速增加影响，PM2.5 浓度有一定的反弹。NO2浓度和机动车车流量变化和PM2.5 较为一致。

图6 西城大道车流量及污染物浓度关系

4.2 钢花路车流量与污染物浓度的关系

钢花路车流量及污染物浓度关系见图7。钢花路CO 浓度变化和机动车车流量变化正相关，4 点车流量最低，CO 浓度6 点为低值，7 点和18 点车流量为峰值，CO 浓度9 点和20 点为峰值，CO 浓度与车流量变化稍微滞后，存在污染物累积趋势。NO2浓度和CO 浓度变化有一致性，也存在污染物累积趋势。NO2浓度受18 点车流量影响，浓度提升较快，峰值明显。PM2.5 变化平缓，和车流量相关性低，在晚高峰期有一定相关性，晚高峰车流量逐渐增大，PM2.5 浓度也相应增大，晚高峰后车流量下降，PM2.5 浓度也逐渐下降。NO2和CO 与车流量正相关。交通污染对CO 和NO2浓度影响大，夜间交通污染对PM2.5 浓度有一定影响。

图7 钢花路车流量及污染物浓度关系

4.3 双山路车流量与污染物浓度的关系

双山路车流量及污染物浓度关系见图8。CO 浓度和车流量变化保持一致，5 点车流量最低，6 点CO 浓度最低，8 点车流量为峰值，9 点CO 浓度为峰值，9 点到12 点，车流量明显下降，但CO 浓度保持稳定，白天存在其他CO 污染源影响。18 点车流量为第二个峰值，CO 浓度19 点为峰值，和西城大道、钢花路一样，双山路CO 浓度与车流量变化稍微滞后，存在污染物累积趋势。双山路NO2、PM2.5 浓度与车流量相关性不明显。NO2全天保持平稳状态，随车流量变化不大，全天呈现箱体震荡，在21 点货车集中进城后，NO2浓度反而下降。交通污染对CO 影响大，对NO2影响不大，晚高峰期交通污染对PM2.5 影响大。