成都市某工地施工揚(yáng)塵排放特征研究

王榮

摘要：指出了霧霾天氣頻發(fā)預(yù)示著顆粒物已經(jīng)成為城市空氣污染的首要污染物，而建筑施工活動引起的揚(yáng)塵是其重要來源。為了定量研究成都市的施工揚(yáng)塵排放，選取了成都市一處具有代表性的處于深基坑階段的建筑工地，制定了相應(yīng)的的監(jiān)測方案，開展了連續(xù)21 d的揚(yáng)塵在線監(jiān)測，利用所得數(shù)據(jù)分別分析了一天中施工揚(yáng)塵的的濃度變化規(guī)律，以及總懸浮顆粒物（TSP）、PM10和PM2.5兩兩之間的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：施工；揚(yáng)塵；深基坑；相關(guān)性分析

中圖分類號：X513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0041-03

1 引言

近年來，成都市灰霾天氣頻發(fā)，大氣污染問題已經(jīng)成為社會各界關(guān)注的焦點。各國學(xué)者對于本地能源排放、交通排放等主要污染源已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[1]，但是對于揚(yáng)塵，尤其是對施工揚(yáng)塵的污染與控制本地化的研究還十分匱乏。隨著成都市大開發(fā)大建設(shè)的腳步不斷加快，施工面積大量增加，其排放量也會相應(yīng)增強(qiáng)。研究表明，2010～2012年冬季，成都市揚(yáng)塵對可吸入顆粒物（PM10）的貢獻(xiàn)率約24%～29%，對PM2.5的貢獻(xiàn)率約19%～22%[2]?？梢姄P(yáng)塵排放不容小覷，但本地化的施工揚(yáng)塵定量研究還鮮有報道，如果不盡快加以研究和控制，其排放將對空氣污染造成更嚴(yán)重的影響。

2 施工揚(yáng)塵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國環(huán)保局（EPA）早在20世紀(jì)60年代便公布了目前被廣泛接受和使用的AP-42方法，用以估算顆粒物濃度的排放情況，世界上大部分關(guān)于顆粒物排放因子及排放量的估算均是在AP-42方法的基礎(chǔ)上展開的。Goossens等通過對沙漠風(fēng)蝕揚(yáng)塵2年的研究發(fā)現(xiàn)，DF（降塵）和TSP具有很好的相關(guān)性，因此可通過對DF的監(jiān)測來大致估算TSP濃度[3]。Cheryl等對施工揚(yáng)塵進(jìn)行了研究，得到PM10與TSP的排放因子具有很好相關(guān)性的結(jié)論[4]。

國內(nèi)關(guān)于施工揚(yáng)塵的研究開展較晚，但是進(jìn)展速度較快。田剛等研究了不同施工階段揚(yáng)塵污染特征，得到結(jié)論為：不同施工階段的揚(yáng)塵污染比重為，挖槽∶結(jié)構(gòu)∶裝修等于100∶67∶87[5]。黃玉虎等發(fā)現(xiàn)建筑施工揚(yáng)塵產(chǎn)生的降塵和TSP具有良好線性關(guān)系且相關(guān)系數(shù)K（北京）為11.6，同時發(fā)現(xiàn)，K的影響因素主要是監(jiān)測點與污染源的距離，而施工階段對其影響較小[6]。馮銀廠等在烏魯木齊5個采樣點采集了環(huán)境空氣中的顆粒物樣品，使用化學(xué)質(zhì)量受體模型和二重源技術(shù)解析了PM10來源，結(jié)果建筑水泥塵2002的貢獻(xiàn)率為11%[7]。2014年頒布的城市揚(yáng)塵源排放清單編制技術(shù)指南（試行）對施工揚(yáng)塵的相關(guān)術(shù)語與定義進(jìn)行了闡述，同時列出了施工揚(yáng)塵源分級體系，并列舉了三種施工揚(yáng)塵排放量的計算方法，其中四維通量法較為推薦[8]。

3 深基坑階段揚(yáng)塵監(jiān)測方案

研究采用總懸浮顆粒物（TSP）、可吸入顆粒物PM10和PM2.5作為深基坑階段的揚(yáng)塵監(jiān)測指標(biāo)，同時測定的氣象參數(shù)指標(biāo)有溫度、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速。研究采用光散射法，也稱為光粒子技術(shù)（OPC）法?，F(xiàn)場研究監(jiān)測過程在兩個對角處布設(shè)了兩個監(jiān)測點位（圖1）。

由于研究主要采用在線監(jiān)測方法，所以每天的監(jiān)測時間均是24 h連續(xù)自動監(jiān)測（精確到分鐘均值），連續(xù)監(jiān)測了21 d，2015年3月20日零點開始進(jìn)行監(jiān)測，2015年4月9日24時停止監(jiān)測。監(jiān)測期間若有明顯降水時需停止采樣監(jiān)測，如若遇到工地停電情況，則數(shù)據(jù)將無法傳輸，因信號問題缺失的數(shù)據(jù)需作好標(biāo)記。

4 揚(yáng)塵排放特征分析

4.1 揚(yáng)塵濃度的周期變化規(guī)律

研究以天為單位，分別利用TSP、PM10、PM2.5的小時均值濃度對時間作圖，觀察以上三者的濃度在一天內(nèi)的變化規(guī)律。在對21幅圖表進(jìn)行比對后，發(fā)現(xiàn)彼此之間有很強(qiáng)的相似性，所以研究只選取其中一天（3月25日）為代表作詳細(xì)分析。就3月25日的數(shù)據(jù)而言，風(fēng)速、風(fēng)向相對比較穩(wěn)定，A、B兩點間差異較小，定性地講，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。

圖2的濃度曲線圖具有一定代表性，其中包含的普遍趨勢有TSP、PM10和PM2.5三者的濃度在一天中上午9：00左右會出現(xiàn)一個濃度的極大值，之后會逐漸下降，直至18：00，濃度通常會再次出現(xiàn)一個更高濃度的極大值，在稍后的時段稍有下降后，夜間尤其是晚間22：00后濃度會繼續(xù)攀升或者維持在一個較高的水平。3月25日的凌晨的濃度變化稍有特殊，TSP、PM10和PM2.5的濃度在3：00～4：00出現(xiàn)了一段波動，其余時間濃度正常。而相比而言，其它監(jiān)測日期內(nèi)在凌晨時間段三者濃度會維持較高水平，但少有出現(xiàn)波動情況。

在9：00和18：00出現(xiàn)的濃度高峰基本與當(dāng)天建筑工地的施工高峰時段相一致，由于顆粒物的擴(kuò)散影響，相對于后者可能稍有滯后。夜間及凌晨的揚(yáng)塵濃度總維持在較高水平，研究推測，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因來自于施工本身。首先可能一些特殊施工工序需要連續(xù)夜間施工，不然容易出事故。另一個原因可能源于交通管制。成都市白天貨車是不允許上路的，包括混凝土運(yùn)輸車。只能進(jìn)行晚上施工，導(dǎo)致夜間施工揚(yáng)塵的產(chǎn)生。

4.2 總懸浮顆粒物、PM10和PM2.5之間的相關(guān)性分析

用TSP的監(jiān)測濃度分別對PM10和PM2.5的監(jiān)測濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，如圖3所示。從圖3中可以看出，TSP、PM2.5和PM10三者監(jiān)測濃度的變化趨勢的基本保持一致，換言之三者可能有較好的相關(guān)性。從圖中也得到了較好的印證：TSP和PM2.5、PM10的相關(guān)性較好，可決系數(shù)分別是0.8254和0.7176，TSP和PM2.5之間反而有更好的線性相關(guān)性。同理對PM10和PM2.5進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)二者之間有高度線性相關(guān)性，可決系數(shù)為0.953，PM10對PM2.5的比例系數(shù)為1.79。

為了進(jìn)一步驗證所得結(jié)論的準(zhǔn)確與否，研究還采用了TSP、PM10和PM2.5的監(jiān)測濃度分鐘均值進(jìn)行相關(guān)性分析，共有964組數(shù)據(jù)。TSP分別與PM10和PM2.5，以及PM10和PM2.5的可決系數(shù)分別是0.5056、0.5679和0.9208。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，對于150組以上的數(shù)據(jù)，只要可決系數(shù)大于0.2，在α=1%時，兩個隨機(jī)變量之間的線性相關(guān)性顯著。因此，雖然研究所用的監(jiān)測濃度均沒有扣除背景值的影響，但由于樣本數(shù)量較多，仍可以宏觀量化三項監(jiān)測指標(biāo)之間的線性相關(guān)性。

總而言之，TSP、PM10和PM2.5三者之間有良好的線性相關(guān)性，由此為監(jiān)測和研究帶來的簡化也可得到相應(yīng)的應(yīng)用。

5 展望

在成都市經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，工地建設(shè)隨處可見，施工揚(yáng)塵也成為了大氣顆粒物的重要來源，應(yīng)該盡快加以對其研究和控制，防止對空氣污染造成越來越嚴(yán)重的影響。本次研究可以為實施環(huán)境管理和制定相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)支持。另一方面，針對成都市特有的靜風(fēng)天氣，需要進(jìn)一步研究創(chuàng)新出更加適合監(jiān)測和分析成都市施工揚(yáng)塵排放特征的方案。

參考文獻(xiàn)：

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Investigation of Dust Emission from a Construction Site in Chengdu

Wang Rong

（College of Architecture and Environment， Sichuan University， Chengdu， Sichuan 610065，China）

Abstract： The frequent occurrence of fog and haze indicates that atmospheric particulate matter has become a primary pollutant in the city， and dust caused by construction activity is an important source. In order to quantitatively study the local construction dust emissions in Chengdu， the experiment selected a representative construction site in Chengdu， which was in deep pit stage and developed appropriate monitoring programs. It carried out 21-day dust on-line monitoring. We analyzed the variation of the concentration of construction dust， as well as the relationships among total suspended particles （TSP）， PM10 and PM2.5.

Key words： construction； dust； deep pit； correlational analyses