成都市典型建筑工地?fù)P塵污染特征研究

宋丹林，黃鳳霞，陳 燕，譚欽文，田 紅

(1.成都市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都 610072；2. 成都市機(jī)動車排氣污染防治技術(shù)保障中心，成都 610066)

1 引 言

揚(yáng)塵污染會引起能見度的下降并影響周邊區(qū)域空氣質(zhì)量[1-2]，顆粒物源解析結(jié)果顯示揚(yáng)塵對PM10的貢獻(xiàn)超過了20%[3-4]，且在春季的貢獻(xiàn)率顯著提高，建筑工程施工階段的揚(yáng)塵污染是城市主要大氣污染問題之一[6]，國內(nèi)在較多的城市開展了揚(yáng)塵排放特征的研究[7-8]。成都作為一個(gè)快速發(fā)展的內(nèi)地城市，隨著城市建設(shè)強(qiáng)度的增大，建筑施工工地?fù)P塵排放量也大，本研究通過同時(shí)開展揚(yáng)塵在線監(jiān)測和手工重量法離線監(jiān)測，分析建筑工地?fù)P塵排放現(xiàn)狀及時(shí)空分布特征。

2 材料與方法

2.1 測試點(diǎn)位

本次測試工地位于成華區(qū)崔家店路52號，測試期間工地處于主體，裝飾裝修階段，建筑面積約為25萬m2。此次測試共設(shè)4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，測試工地基本信息見表1，其中1#和2#點(diǎn)位在線監(jiān)測和手工重量法監(jiān)測設(shè)備共同測試，3#和4#點(diǎn)位只用手工重量法監(jiān)測設(shè)備測試。此次比對測試的時(shí)間為2015年1月28日～2月9日，共持續(xù)13天。

表1 測試工地基本情況Tab.1 Main information of construction site

2.2 測試方法

此次測試過程中主要采用了兩種方法，在線監(jiān)測和手工重量法離線監(jiān)測，同時(shí)引入了國控監(jiān)測子站數(shù)據(jù)進(jìn)行比對

2.2.1 在線監(jiān)測

在線監(jiān)測能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動的監(jiān)測，采集到的數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確和及時(shí)有效[9]，具有高時(shí)間分辨率的特點(diǎn)。本次在線監(jiān)測儀器為揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備，測試指標(biāo)為TSP、PM10、PM2.5，主要測試方法為光散射法，測試時(shí)間為24h連續(xù)監(jiān)測，時(shí)間分辨率為1min。監(jiān)測設(shè)備采用2G/3G公共無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，每臺設(shè)備均自帶無線數(shù)據(jù)通信模塊。

2.2.2 離線監(jiān)測

PM2.5的手工監(jiān)測重量法是國際上普遍列為標(biāo)準(zhǔn)方法(或參考方法) ，它是PM2.5監(jiān)測質(zhì)量保證的重要手段[10]。本次手工離線監(jiān)測儀器為青島明華的MH1200型全自動大氣/顆粒物采樣器，沖擊式切割采樣頭，采樣濾膜為玻璃纖維濾膜，濾膜直徑為90mm，測試指標(biāo)為TSP、PM10、PM2.5，手工重量法測試參照《環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定—重量法》(GBT15432-1995)和《環(huán)境空氣中PM10和PM2.5的測定—重量法》(HJ618-2011)執(zhí)行。

2.2.3 國控點(diǎn)監(jiān)測

通過在成都市環(huán)境監(jiān)測中心站網(wǎng)站獲取國控點(diǎn)(十里店)逐小時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括PM10和PM2.5。

2.2.4 氣象資料

由于本次測試過程中，未單獨(dú)現(xiàn)場測試氣象參數(shù)，主要采用同期溫江站(氣象國控站)觀測的氣象數(shù)據(jù)對測試期間的氣象條件進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 在線監(jiān)測與國控監(jiān)測點(diǎn)比較分析

測試期間成都市主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，4個(gè)測試點(diǎn)位中，2#處于上風(fēng)向，1#處于下風(fēng)向，3#和4#垂直于主導(dǎo)風(fēng)向。通過將揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備測試PM10和PM2.5小時(shí)均值數(shù)據(jù)及日均值數(shù)據(jù)與國控監(jiān)測點(diǎn)(十里店)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，見圖2和圖3，可以看出上、下風(fēng)向揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備PM10和PM2.5監(jiān)測值與國控監(jiān)測點(diǎn)(十里店)數(shù)據(jù)之間變化趨勢十分接近，且呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性，上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)PM10日均值總體較國控監(jiān)測點(diǎn)(十里店)數(shù)據(jù)分別高出23%和21%，上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)PM2.5日均值總體較國控監(jiān)測點(diǎn)(十里店)數(shù)據(jù)分別高出19%和12%。

圖3 在線監(jiān)測PM2.5與國控監(jiān)測點(diǎn)(十里店)數(shù)據(jù)變化趨勢圖Fig.3 Comparison of PM2.5 between on-line monitoring in construction sites and the national monitoring and controlling sites(Shilidian)

3.2 在線監(jiān)測與手工監(jiān)測比較分析

圖4是上、下風(fēng)向總顆粒物的對比圖，可以看出，各揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備測試的上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)總顆粒物(TSP)濃度普遍高于手工監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中上風(fēng)向(2#)高出1.35倍，下風(fēng)向(1#)高出0.84倍。在線監(jiān)測設(shè)備測試的總顆粒物比手工監(jiān)測的濃度高的原因，一方面可能由于監(jiān)測方法的差異，另一方面可能由于在線監(jiān)測設(shè)備測試的是總顆粒物，而手工監(jiān)測測試的是TSP(是指空氣動力學(xué)直徑小于100μm的顆粒物)。

圖4 在線監(jiān)測總顆粒物濃度與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢圖Fig.4 Comparison of TSP by on-line monitoring and manual methods in construction sites

圖5是上、下風(fēng)向PM10的濃度對比圖，可以看出上、下風(fēng)向揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備測試PM10監(jiān)測值與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)之間變化趨勢較接近，上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)PM10日均值總體較手工監(jiān)測數(shù)據(jù)分別低19%和33%。

圖6為上、下風(fēng)向PM2.5的濃度對比圖，可以看出，揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備測試PM2.5監(jiān)測值與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)之間呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性，變化趨勢也比較接近，上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)PM2.5日均值總體較手工監(jiān)測數(shù)據(jù)分別低24%和20%。

圖5 在線監(jiān)測PM10濃度與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢圖Fig.5 Comparison of PM10 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

圖6 在線監(jiān)測PM2.5濃度與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢圖Fig.6 Comparison of PM2.5 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

3.3 在線監(jiān)測揚(yáng)塵排放規(guī)律

通過對測試工地不同測試點(diǎn)位監(jiān)測結(jié)果分析，工地?fù)P塵排放呈現(xiàn)如下時(shí)間和空間變化特征。

3.3.1 揚(yáng)塵排放空間變化規(guī)律

施工工地在線監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2，在線監(jiān)測結(jié)果顯示，上風(fēng)向(2#)總顆粒物、PM10和PM2.5日均濃度分別為650μg/m3、140μg/m3和88μg/m3；下風(fēng)向(1#)總顆粒物、PM10和PM2.5日均濃度分別為659μg/m3、138μg/m3、83μg/m3，圖7為測試工地上、下風(fēng)向在線監(jiān)測顆粒物日均濃度趨勢變化圖，工地上風(fēng)向和下風(fēng)向各個(gè)粒徑污染物測試結(jié)果比較接近，且日變化趨勢較一致。

表2 施工工地在線測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistical table of on-line monitoring data in construction sites (μg/m3)

圖7 上風(fēng)向(2#，左)和下風(fēng)向(1#，右)在線監(jiān)測顆粒物日均濃度趨勢變化Fig.7 The trend of daily average concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.2 揚(yáng)塵排放時(shí)間變化規(guī)律

圖8為測試工地上、下風(fēng)向測試期間(2015年1月28日～2月9日)揚(yáng)塵小時(shí)均濃度均值變化圖，上下風(fēng)向變化趨勢基本一致，上午7:00～11:00之間顆粒物濃度出現(xiàn)明顯峰值，夜間從18:00過后呈現(xiàn)明顯上升，可能與氣象擴(kuò)散條件以及工地的施工活動有關(guān)系。

圖8 上風(fēng)向(2#)和下風(fēng)向(1#)在線監(jiān)測顆粒物小時(shí)濃度變化趨勢Fig.8 The trend of hour concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.3 典型時(shí)段揚(yáng)塵排放規(guī)律

圖9為2015年1月29日測試工地顆粒物分鐘濃度變化趨勢，圖10為小時(shí)濃度變化趨勢圖，其中上風(fēng)向(2#)在7：00～8:00之間總顆粒物、PM10和PM2.5均出現(xiàn)了兩個(gè)明顯峰值，下午16:00過后揚(yáng)塵污染呈現(xiàn)上升的趨勢，上風(fēng)向(2#)臨近工地內(nèi)部道路，是工地運(yùn)渣車主要進(jìn)出通道，從監(jiān)測期間的視頻錄像來看，夜間雖然工地主體施工停止，但運(yùn)渣車活動比較頻繁，揚(yáng)塵排放與工地現(xiàn)場車輛進(jìn)出有密切關(guān)系[11]，這也是夜間部分時(shí)段顆粒物濃度上升的主要原因。下風(fēng)向(1#)在下午16:00～19:00之間出現(xiàn)了典型的峰值，尤其是19:00左右尤為明顯，下風(fēng)向(1#)為工地的大門，是施工進(jìn)出的主要通道，19:00左右是工人下班時(shí)間點(diǎn)，可能與工地內(nèi)工人活動有一定關(guān)系。

圖9 典型時(shí)段在線監(jiān)測顆粒物分鐘濃度變化Fig.9 The trend of minutes concentration of particulate matter on a typical day

圖10 典型時(shí)段在線監(jiān)測顆粒物小時(shí)濃度變化Fig.10 The trend of hour concentration of particulate matter on a typical day

4 結(jié) 論

4.1 在線測試的總顆粒物、PM10和PM2.5日均值在工地上風(fēng)向和下風(fēng)向測試濃度比較接近，小時(shí)平均值在上下風(fēng)向變化趨勢基本一致，建筑施工工地?fù)P塵污染在不同監(jiān)測點(diǎn)位的差異相對較小；

4.2 揚(yáng)塵排放時(shí)間變化規(guī)律明顯，與氣象因素和施工活動、運(yùn)渣車進(jìn)出等人為因素有密切的關(guān)系；

4.3 在線監(jiān)測設(shè)備測試的上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)總顆粒物(TSP)濃度普遍高于手工監(jiān)測濃度(這與監(jiān)測方法和監(jiān)測對象有關(guān))，上、下風(fēng)向PM10、 PM2.5揚(yáng)塵在線監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測值與手工監(jiān)測數(shù)據(jù)之間變化趨勢較接近，上風(fēng)向(2#)、下風(fēng)向(1#)PM10日均值總體較手工監(jiān)測數(shù)據(jù)分別低19%和33%，PM2.5日均值總體較手工監(jiān)測數(shù)據(jù)分別低24%和20%。