淺析重慶市機動車尾氣對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響

周 丹，劉 萍

（重慶市環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 401147）

近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車這一現(xiàn)代化主要交通和運輸工具已大量進入城市，導(dǎo)致機動車尾氣污染的情況越來越嚴重。Jun－ichi Nozaki等研究表明［1］主要交通干線兩側(cè)局地空氣污染對人群的健康影響越來越突出，根據(jù)2004年陳剛才博士［2］等人的研究顯示：重慶市主城區(qū)交通線源NOx排放貢獻率37.0%，CO排放貢獻率63.5%，HCs排放貢獻率34.0%，其對主城區(qū)環(huán)境NO2濃度貢獻率49.3%。為了解道路空氣實際污染狀況，歐美等發(fā)達國家陸續(xù)開展對機動車尾氣污染情況的調(diào)查。Saja S.Pokharel［3］等對機動車在道路上的尾氣排放進行了研究。H.Christopher Frey等用便攜式儀器對道路尾氣中的NOx、CO進行測量。

為了掌握重慶市主城區(qū)機動車尾氣污染狀況及趨勢，提出相應(yīng)對策措施，我市在交通繁忙及人群密集活動區(qū)建立了環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站，通過對可吸入顆粒物（PM10和PM2.5）、NO、NO2、CO、O3、CH4、非甲烷總烴（TNMHC）的背景監(jiān)測點的數(shù)據(jù)對比分析，找出污染物與車流量、季節(jié)等的時空變化趨勢。本文探討了機動車尾氣對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響及貢獻。

1 交通空氣污染監(jiān)測站點的建設(shè)

1.1 選點原則

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：為監(jiān)測道路交通污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量影響，監(jiān)測點應(yīng)設(shè)在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區(qū)域。針對道路交通的污染監(jiān)控點，采樣口距道路邊緣距離不得超過20 m。因此路邊監(jiān)測站一般設(shè)于交通繁忙區(qū)域同時人群活動密集的道路邊，采樣高度2～2.5 m左右。以期更好反映汽車排放污染對所測區(qū)域的影響。

1.2 監(jiān)測項目的選擇

汽車排放的氣態(tài)污染物廢氣中含有150～200種不同的化合物，其中對人危害較大的有CO、NOX、HC、O3、顆粒物、VOC、PAHs等復(fù)雜有機化合物。根據(jù)儀器科學(xué)發(fā)展的技術(shù)水平和建設(shè)目的，確定重慶交通站主要監(jiān)測項目為：PM10、PM2.5、NO2、O3、CO、HC。

1.3 點位基本信息

重慶市交通站站點位于重慶市渝北區(qū)紅錦大道交通主干道雙向十車道路旁（E106°31′27.00″；N29°35′31.00″）。該監(jiān)測點位地勢平坦開闊，周邊主要是政府企事業(yè)單位、寫字樓，無明顯工業(yè)污染源。同時該點位機動車車流量大，能較好的反映交通污染對人群和環(huán)境的影響。

2 材料與方法

2.1 對比監(jiān)測項目

可吸入顆粒物（PM10和 PM2.5）、NO、NO2、CO、O3、CH4、TNMHC以及車流量。

2.2 對比監(jiān)測儀器

采用法國 ESA MP101M 型 PM10／PM2.5分析儀、法國ESA MMS集成式 NOX／CO／O3分析儀、荷蘭SYNSPEC公司α－115型甲烷／非甲烷碳氫分析儀、紅外線車流量計數(shù)器。

2.3 對比監(jiān)測頻次

對比頻次為1次／h，24 h連續(xù)自動采樣分析。

2.4 校準儀器設(shè)備

法國ESA公司VE3M型動態(tài)校準儀，美國ZAG 2001零氣發(fā)生器，意大利 便攜式SONIMIX 3000紫外O3校準議。

校準設(shè)備頻次：根據(jù)相應(yīng)國家規(guī)范，在監(jiān)測時間段內(nèi)以每7天1次的頻次進行儀器全面校準工作。

3 結(jié)果與討論

為了更好的分析，我們選取遠離交通污染源的人和站點（背景點），及全市主城區(qū)其他15個自動監(jiān)測站點的平均值，與交通站數(shù)據(jù)進行對比分析，以期得出相關(guān)性。

3.1 交通站與人和站、全市主城區(qū)所有站點月均值對比分析

對2010年交通站、人和站、全市主城區(qū)所有站點月均值進行對比分析。由于人和站在2010年9月進行了拆除，所以CH4、TNMHC、O3的數(shù)據(jù)只有1～8月份，其余監(jiān)測項目 PM10、PM2.5、NO、NO2、CO數(shù)據(jù)為1～12月份。

3.1.1 比對交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份的PM10的月均值

交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份的PM10的月變化趨勢見圖1。

圖1 2010年交通站、人和站和全市主城區(qū)1～12月份的PM10的月變化趨勢

從圖1可以看出，交通站與人和站、全市主城區(qū)均值的PM10月均值變化趨勢在監(jiān)測對比期間基本保持一致，只有5～8月份期間3個點位月均濃度值相差無幾，其余時間交通路邊站月均濃度明顯高于人和站、全市主城區(qū)均值。

3.1.2 比對交通站和人和站1～12月份 PM2.5的月均值

交通站和人和站1～12月份PM2.5的月變化情況見圖2。

圖2 交通站和人和站1～12月份PM2.5的月變化趨勢

從圖2可以看出交通路邊站的PM2.5的月均值要明顯高于人和站，但是在5～8月份期間，兩者的濃度值相差較小。這說明在夏季多雨季節(jié)擴散條件比較好的情況下，交通路邊站和人和站的顆粒污染物的濃度值很相近，交通路邊站的顆粒物濃度值受雨水和氣候條件的影響較大，同時受到人類活動的影響較大。

3.1.3 比對交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份NO、NO2的月均值

交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份NO、NO2的月變化趨勢統(tǒng)計圖見圖3、4。

圖3 2010年交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份NO的月變化趨勢

圖4 2010年交通站、人和站和主城區(qū)1～12月份NO2的月變化趨勢

從圖3、圖4可以看出，交通路邊站與人和站、全市主城區(qū)均值在1～12月監(jiān)測對比期間的氮氧化物（NO和NO2）月均值變化趨勢基本保持一致，但交通路邊站NO和NO2月均值濃度總體均高于人和站和全市均值。這與機動車尾氣排放有關(guān)，機動車排出的尾氣中含有多種有害氣體，其中就有氮氧化物。交通路邊站所在位置車流量較大，因此交通路邊站的氮氧化物要高于其他站。

3.1.4 比對交通站、人和站1～12月份的CO月均值

交通路邊站和人和站1～12月份的CO月變化趨勢圖見圖5。

圖5 2010年交通站和人和站1～12月份CO的月變化趨勢

由圖5可見，交通路邊站與人和站在1～12月份監(jiān)測期間CO月均值變化趨勢基本保持一致，交通路邊站的CO月變化較平緩，而人和站在2～5月份CO月均值濃度有明顯降低。交通路邊站的CO高于人和站主要是受機動車尾氣排放的影響。

3.1.5 比對交通站、人和站1～12月份的O3月均值

人和站O3儀器由于搬遷，因此人和站的O3數(shù)據(jù)是1～8月份的數(shù)據(jù)（見圖6）。

圖6 2010年交通站和人和站1～12月份O3的月變化趨勢

從圖6可以看出，交通路邊站與人和站在監(jiān)測期間O3月均值變化趨勢基本保持一致，交通路邊站O3月均值濃度總體遠遠低于人和站。這主要是交通路邊站的氮氧化物濃度較高，O3與氮氧化物等發(fā)生了光化學(xué)反應(yīng)，消耗了大量的O3，因此交通路邊站的O3濃度值比人和站要低。

3.1.6 比對交通站和人和站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的月變化趨勢和1～8月份TNMHC的月變化趨勢詳見圖7、圖8。

圖7 2010年交通站和人和站1～12月份CH4的月變化趨勢

圖8 2010年交通站和人和站1～8月份TNMHC的月變化趨勢

從圖7和圖8可以看出，交通站與人和站在監(jiān)測期間CH4和TNMHC月均值濃度變化趨勢與人和站保持基本一致，但明顯高于人和站點。交通路邊站高于人和站主要是由于機動車尾氣的排放，因為尾氣中含有大量的碳氫化合物，同時將圖7和圖8進行比較可以看出，CH4是碳氫化合物的主要成分，占主導(dǎo)地位，并且從8個月的曲線可以看出，CH4的含量比較穩(wěn)定。

3.2 交通站與人和站、全市年平均值對比分析

監(jiān)測對比期間，將交通站與人和站、全市主城區(qū)均值3個站點各主要污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果分別進行年均值對比分析，如表1。

表1 2010年交通站與人和站主要污染物年均值濃度對比 mg／m3

表2 2010年交通站與全市主城區(qū)PM10、NO、NO2年均值濃度對比 mg／m3

由表1和表2可以看出：

（1）顆粒污染物（PM10、PM2.5）：監(jiān)測對比時間內(nèi)，交通路邊站與人和站、全市主城區(qū)均值顆粒污染物PM10的年均值的相對偏差分別為45.16%和35.71%；交通路邊站和人和站PM2.5的年均值的相對偏差為44.48%；交通路邊站和人和站的PM10和PM2.5的相對偏差基本相同，但是與全市主城區(qū)年均值相比相對偏差較小。

（2）氮氧化物（NO、NO2）：交通路邊站的 NO與人和站、全市年均值的相對偏差分別為79.09%和79.95%；NO2分別為45.02%和42.04%；從這兩組數(shù)據(jù)可以看出，不管與人和站相比還是跟全市主城區(qū)的年均值相比，相對偏差都比較接近，說明交通路邊站的氮氧化物的主要來源是機動車和人為活動所作出的貢獻。

（3）CO：交通路邊站與人和站的年均值的相對偏差為34.26%。

（4）O3：交通路邊站O3與人和站年均值的相對偏差為－71.79%，這說明交通路邊站的O3濃度很低，主要是參與了光化學(xué)反應(yīng)而消耗了大量的O3。

（5）有機污染物（CH4、TNMHC）：交通路邊站CH4年均值明顯高于人和站，相對偏差為56.31%；但TNMHC年均值濃度與人和站基本持平，相對偏差僅為19.29%，TNMHC是所有監(jiān)測項目里面相對偏差最小的一個項目；同時也說明了CH4是機動車排放尾氣中的主要成分。

4 小 結(jié)

通過對以上我們所列舉的交通路邊站主要污染物與同時段人和站、全市15個大氣站均值相應(yīng)監(jiān)測項目的月均值、年均值的監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行相關(guān)統(tǒng)計和分析，可得出以下幾點：

（1）顆粒污染物（PM10、PM2.5）方面：顆粒污染物受到交通和人流活動的影響比較大，且PM10、PM2.5是交通主要污染物之一，對交通干線中環(huán)境空氣污染的貢獻相對穩(wěn)定。另外，交通站的顆粒污染物受氣候的影響突出，5～10月份是春夏季，雨水增多，且氣候擴散條件明顯增強，PM10和PM2.5的濃度低于其它月份。并且交通路邊站的PM2.5／PM10對比濃度總體低于人和站、全市主城區(qū)月均值，說明大粒徑顆粒物在交通干線的可吸入顆粒物污染排放中相對占據(jù)了主要地位。

（2）氮氧化物（NO、NO2）方面：NO、NO2的變化趨勢同車流量的變化趨勢基本一致。另外從交通路邊站和人和站、全市的月均值、年均值比較來看交通路邊站的濃度值遠大于人和站和全市均值，可以得出機動車尾氣排放作出了巨大的貢獻。

（3）CO方面：從交通路邊站的月均值和年均值與人和站、全市均值的比較來看，CO同樣受機動車尾氣排放的影響。

（4）O3方面：臭氧受日照的影響比較大，受季節(jié)的變化比較大，主要是因為臭氧在日照的強烈照射下，臭氧發(fā)生了一系列的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致臭氧的濃度在隨日照的變化而變化。另外交通路邊站的臭氧遠遠低于人和站，這是因為交通路邊站的氮氧化物濃度很高，與臭氧發(fā)生了光化學(xué)反應(yīng)，消耗了大量的臭氧。

（5）有機污染物（CH4、TNMHC）方面：CH4濃度均值遠遠大于TNMHC，表明有機污染物排放中CH4占有較大比重；并且通過與人和站的比較，交通路邊站CH4濃度均值明顯高于人和站，TNMHC濃度均值與人和站基本持平，因此機動車排放出的有機污染物主要以CH4為主，并且排出量比較穩(wěn)定，不會隨季節(jié)變化而變化。

根據(jù)以上研究得出，要針對重慶市的客觀條件，因地制宜對能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整、提高凈化技術(shù)，發(fā)展和推廣適合本地區(qū)的清潔能源；政府應(yīng)給予優(yōu)惠政策，相應(yīng)增加加氣站的數(shù)量，加強對一些在用車的改裝力度；與行政管理手段結(jié)合起來，建立維修保養(yǎng)的質(zhì)量管理，加強對道路、交通干線車流量的管理。

［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］陳剛才，潘純珍，楊清玲.重慶市主城區(qū)交通干道空氣污染特征分析［J］.地球與環(huán)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.