冬季交通空氣污染特征分析及控制建議

張 皓

（重慶市大渡口區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 重慶 400084）

引言

交通污染已成為城市重要大氣污染源，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣造成的大氣環(huán)境污染占整個(gè)城市大氣污染的60%以上，最高可達(dá)90%。[1]城市機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放是中國(guó)霧霾污染形成的重要因素。[2]機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣對(duì)大氣顆粒物有重要貢獻(xiàn)，其中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等亦是臭氧的重要前體物，能給人群健康帶來(lái)不利影響。[3～5]根據(jù)全市大氣污染來(lái)源解析顯示，主城區(qū)PM2.5 來(lái)源中，交通污染源貢獻(xiàn)率從2013 年的31%上升到2018 年的近40%。[6]機(jī)動(dòng)車(chē)排放主要產(chǎn)生4 種污染物，分別是CO、HC、NOx、PM，是造成大氣污染的主要原因。[7][8]重慶市大渡口區(qū)新山村片區(qū)四面環(huán)道，西城大道、鋼花路、雙山路為主要進(jìn)出通道，車(chē)流量大，早晚高峰擁堵導(dǎo)致局地污染加劇。把該片區(qū)作為主要對(duì)象，研究道路交通排放的主要污染物的污染特征和對(duì)環(huán)境的影響。

1 監(jiān)測(cè)方案

1.1 點(diǎn)位布設(shè)

新山村片區(qū)道路眾多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及卡口設(shè)置信息，確定有代表性的道路交通監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，主要為西城大道，雙山路，鋼花路3 條道路，其中西城大道為快速干道，鋼花路和雙山路城市主干道。

1.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段

根據(jù)大氣污染的特征及開(kāi)展機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣監(jiān)測(cè)的情況，冬季空氣污染不易擴(kuò)散，選擇冬季12 月份連續(xù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)。

1.3 監(jiān)測(cè)儀器

使用北京佳華智聯(lián)科技有限公司的（佳空氣Air Ball）自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器連續(xù)監(jiān)測(cè)，安裝位置為道路交通監(jiān)控桿桿體。顆粒物檢測(cè)方法是激光散射法，氣態(tài)污染物檢測(cè)方法是電化學(xué)/PID 傳感器測(cè)量法。

1.4 風(fēng)速和風(fēng)向分析

新山村片區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|東北和西西南。西城大道和鋼花路交通污染對(duì)該片區(qū)影響較大。

2 機(jī)動(dòng)車(chē)流量特征分析

2.1 日流量分析

道路2020 年12 月日均車(chē)流量見(jiàn)圖1。日車(chē)流量西城大道：11910～13850 輛，鋼花路：8760～10250 輛，雙山路：3970～4980 輛。西城大道，鋼花路、雙山路日均流量分別為13360 輛，9490 輛，4500 輛。三條道路車(chē)流量變化不大，均呈現(xiàn)出周末車(chē)流量低，工作日車(chē)流量高的特點(diǎn)，西城大道、鋼花路、雙山路周六周日較周一至周五平均值下降分別為6.0%、4.6%和13.3%，主要是受工作日區(qū)內(nèi)往外區(qū)通勤車(chē)輛較多影響。西城大道和鋼花路為車(chē)流量較大的路段，而雙山路的車(chē)流量相對(duì)較低。

圖1 新山村片區(qū)主要道路日均車(chē)流量

2.2 小時(shí)流量分析

道路小時(shí)車(chē)流量見(jiàn)圖2。小時(shí)車(chē)流量西城大道＞鋼花路＞雙山路，4 點(diǎn)～8 點(diǎn)，車(chē)流量隨著早高峰迅速增加，達(dá)到小時(shí)值最大值，西城大道車(chē)流量上升明顯。隨后9 點(diǎn)～12 點(diǎn)逐漸下降，在12 點(diǎn)～13 點(diǎn)降至低點(diǎn)。13點(diǎn)～18 點(diǎn)，車(chē)流量逐步上升，19 點(diǎn)出現(xiàn)峰值，20 點(diǎn)～次日4 點(diǎn)逐步下降，直至最低點(diǎn)。小時(shí)值呈現(xiàn)較為明顯的四峰狀態(tài)，即早中晚三個(gè)高峰，車(chē)流量大小為早＞晚＞中，加上21 點(diǎn)的小高峰，主要原因是受限行的管制，貨車(chē)白天禁止通行，21 點(diǎn)為貨車(chē)進(jìn)城的高峰。

圖2 新山村片區(qū)道路小時(shí)車(chē)流量

2.3 車(chē)型分析

道路車(chē)型主要為小型客車(chē)、出租車(chē)、輕型貨車(chē)、重型貨車(chē)、公交車(chē)。車(chē)型分布比例不同，小型客車(chē)和出租車(chē)為主要車(chē)型，且小型客車(chē)＞出租車(chē)，西城大道以輕型貨車(chē)和重型貨車(chē)為主，雙山路公交車(chē)比例大于輕型貨車(chē)和重型貨車(chē)的比例，小型客車(chē)＞出租車(chē)。車(chē)型比例大小依次為，西城大道：小型客車(chē)＞出租車(chē)＞輕型貨車(chē)＞重型貨車(chē)＞公交車(chē)；鋼花路：小型客車(chē)＞出租車(chē)＞公交車(chē)＞輕型貨車(chē)＞重型貨車(chē)；雙山路：小型客車(chē)＞出租車(chē)＞輕型貨車(chē)＞公交車(chē)＞重型貨車(chē)。西城大道和雙山路小型客車(chē)和出租車(chē)的比例為80%和14%左右，但鋼花路小型客車(chē)比例為65%，出租車(chē)比例則高達(dá)26%左右。

3 道路交通環(huán)境NO2、CO 和PM2.5 濃度變化規(guī)律

3.1 NO2濃度變化規(guī)律

道路二氧化氮小時(shí)濃度變化見(jiàn)圖3。鋼花路NO2濃度變化大，呈現(xiàn)明顯波谷和波峰特征，谷值時(shí)間為6點(diǎn)，峰值時(shí)間分別為8 點(diǎn)及20 點(diǎn)，20 點(diǎn)峰值后下降幅度大。西城大道NO2谷值和峰值時(shí)間為6 點(diǎn)和20 點(diǎn)，和鋼花路一致，受夜間貨車(chē)進(jìn)城影響，路段夜間通行貨車(chē)多，NO2濃度整體高于鋼花路，其他時(shí)間較為穩(wěn)定。雙山路NO2濃度無(wú)明顯規(guī)律，全天呈現(xiàn)箱體震蕩，谷值出現(xiàn)23 點(diǎn)，峰值在早晚高峰。西城大道、鋼花路和雙山路NO2小時(shí)平均濃度為分別為51、49、50μg/m3，小時(shí)平均濃度相差不大，西城大道和鋼花路小時(shí)變化更為突出。

圖3 新山村片區(qū)道路NO2小時(shí)濃度變化

3.2 CO濃度變化規(guī)律

道路CO 小時(shí)濃度變化見(jiàn)圖4。西城大道和雙山路CO 濃度變化趨勢(shì)一致，呈現(xiàn)明顯的M 分布，早晚出現(xiàn)雙高峰，中午和凌晨6 點(diǎn)濃度最低，9 點(diǎn)和19 點(diǎn)濃度最高。鋼花路CO 濃度小時(shí)值波動(dòng)范圍不大，未出現(xiàn)明顯的波峰波谷特征，全天保持平穩(wěn)。西城大道、鋼花路和雙山路CO 小時(shí)平均濃度為分別為0.90、0.96和0.69mg/m3，西城大道、鋼花路濃度接近，雙山路濃度較低，雙山路和西城大道濃度變化較大，鋼花路濃度較雙山路高28.1%。

圖4 新山村片區(qū)道路CO小時(shí)濃度變化

3.3 PM2.5濃度變化規(guī)律

道路PM2.5 小時(shí)濃度變化見(jiàn)圖5。西城大道，雙山路，鋼花路的PM2.5 小時(shí)濃度呈現(xiàn)W 分布，在0 點(diǎn)出現(xiàn)峰值，然后持續(xù)下降谷值在8 點(diǎn)左右，在早高峰持續(xù)上升至12 點(diǎn)左右出現(xiàn)峰值，下午持續(xù)下降至18 點(diǎn)出現(xiàn)谷值，晚高峰18 點(diǎn)以后開(kāi)始增加，在22:00 左右出現(xiàn)一個(gè)小的峰值，之后逐漸趨于平穩(wěn)下降。雙山路、西城大道和鋼花路PM2.5 小時(shí)平均濃度為分別為63、60、54μg/m3，PM2.5 濃度總體上雙山路＞西城大道＞鋼花路，雙山路PM2.5 濃度比鋼花路高14.3%。

圖5 新山村片區(qū)道路PM2.5小時(shí)濃度變化

4 交通流量與污染物濃度的相關(guān)性分析

4.1 西城大道車(chē)流量及污染物濃度的關(guān)系

西城大道車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系見(jiàn)圖6，車(chē)流量與CO 濃度正相關(guān)性。上下班高峰期車(chē)流量大，CO污染嚴(yán)重；中午至下午車(chē)流量減少，CO 濃度也較低。7點(diǎn)車(chē)流量大，CO 濃度在8 點(diǎn)達(dá)到峰值；18 點(diǎn)車(chē)流量大，CO 濃度在19 點(diǎn)達(dá)到峰值。CO 濃度與車(chē)流量變化稍微滯后，存在污染物累積趨勢(shì)。CO 升高和小型客車(chē)、重型貨車(chē)和微型貨車(chē)車(chē)流量增加存在正相關(guān)。PM2.5 濃度變化和機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)流量變化無(wú)明顯相關(guān)性。在3 點(diǎn)～4 點(diǎn)車(chē)流量最低，但PM2.5 濃度位于高值；6點(diǎn)～7 點(diǎn)，車(chē)流量迅速上升，PM2.5 濃度卻變化不大；在18 點(diǎn)后車(chē)流量下降，PM2.5 濃度濃度較為穩(wěn)定，不隨車(chē)流量變化而變化。在晚高峰期與車(chē)流量有一定的正相關(guān)性，夜間受重型貨車(chē)和輕型貨車(chē)數(shù)量迅速增加影響，PM2.5 濃度有一定的反彈。NO2濃度和機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)流量變化和PM2.5 較為一致。

圖6 西城大道車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系

4.2 鋼花路車(chē)流量與污染物濃度的關(guān)系

鋼花路車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系見(jiàn)圖7。鋼花路CO 濃度變化和機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)流量變化正相關(guān)，4 點(diǎn)車(chē)流量最低，CO 濃度6 點(diǎn)為低值，7 點(diǎn)和18 點(diǎn)車(chē)流量為峰值，CO 濃度9 點(diǎn)和20 點(diǎn)為峰值，CO 濃度與車(chē)流量變化稍微滯后，存在污染物累積趨勢(shì)。NO2濃度和CO 濃度變化有一致性，也存在污染物累積趨勢(shì)。NO2濃度受18 點(diǎn)車(chē)流量影響，濃度提升較快，峰值明顯。PM2.5 變化平緩，和車(chē)流量相關(guān)性低，在晚高峰期有一定相關(guān)性，晚高峰車(chē)流量逐漸增大，PM2.5 濃度也相應(yīng)增大，晚高峰后車(chē)流量下降，PM2.5 濃度也逐漸下降。NO2和CO 與車(chē)流量正相關(guān)。交通污染對(duì)CO 和NO2濃度影響大，夜間交通污染對(duì)PM2.5 濃度有一定影響。

圖7 鋼花路車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系

4.3 雙山路車(chē)流量與污染物濃度的關(guān)系

雙山路車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系見(jiàn)圖8。CO 濃度和車(chē)流量變化保持一致，5 點(diǎn)車(chē)流量最低，6 點(diǎn)CO 濃度最低，8 點(diǎn)車(chē)流量為峰值，9 點(diǎn)CO 濃度為峰值，9 點(diǎn)到12 點(diǎn)，車(chē)流量明顯下降，但CO 濃度保持穩(wěn)定，白天存在其他CO 污染源影響。18 點(diǎn)車(chē)流量為第二個(gè)峰值，CO 濃度19 點(diǎn)為峰值，和西城大道、鋼花路一樣，雙山路CO 濃度與車(chē)流量變化稍微滯后，存在污染物累積趨勢(shì)。雙山路NO2、PM2.5 濃度與車(chē)流量相關(guān)性不明顯。NO2全天保持平穩(wěn)狀態(tài)，隨車(chē)流量變化不大，全天呈現(xiàn)箱體震蕩，在21 點(diǎn)貨車(chē)集中進(jìn)城后，NO2濃度反而下降。交通污染對(duì)CO 影響大，對(duì)NO2影響不大，晚高峰期交通污染對(duì)PM2.5 影響大。

圖8 雙山路車(chē)流量及污染物濃度關(guān)系

5 結(jié)論

（1）西城大道，鋼花路、雙山路日均流量分別為13360 輛，9490 輛，4500 輛，主要車(chē)型均為小型客車(chē)和出租車(chē)。

（2）西城大道，鋼花路、雙山路PM2.5 小時(shí)濃度走勢(shì)相同，且均呈現(xiàn)W 分布，早晚出現(xiàn)峰值。車(chē)流量相對(duì)小的雙山路PM2.5 濃度值處于較高狀態(tài)，交通污染對(duì)PM2.5 貢獻(xiàn)值較小。

（3）西城大道：CO 濃度與車(chē)流量正相關(guān)性強(qiáng)，NO2和PM2.5 濃度變化平穩(wěn)。鋼花路：CO 濃度和車(chē)流量的相關(guān)性不強(qiáng)，NO2和PM2.5 與車(chē)流量有一定的正相關(guān)性。雙山路：CO 濃度與車(chē)流量正相關(guān)強(qiáng)，PM2.5 濃度與車(chē)流量相關(guān)性不明顯，NO2濃度與車(chē)流量相關(guān)性不強(qiáng)。

（4）污染物與車(chē)流量相關(guān)性，西城大道：CO＞NO2＞PM2.5，鋼花路：NO2＞CO＞PM2.5，雙山路：CO＞NO2＞PM2.5。

結(jié)語(yǔ)

（1）西城大道、鋼花路NO2和PM2.5 受交通污染影響大，有必要加強(qiáng)在用車(chē)排污的監(jiān)督管理，在空氣污染應(yīng)對(duì)條件下可考慮實(shí)施路段高排放車(chē)輛禁行限行、冬季車(chē)輛繞行分流等工作，嚴(yán)格控制夜間高排放車(chē)輛的數(shù)量。[9]

（2）雙山路CO 存在其他污染源影響，需要進(jìn)一步加強(qiáng)片區(qū)大氣污染源的排查和控制。

（3）三條道路輕型貨車(chē)和重型貨車(chē)均有一定占比，需要加強(qiáng)輕型貨車(chē)、重型貨車(chē)等高排放車(chē)輛路檢路查和聯(lián)合執(zhí)法，嚴(yán)厲打擊冒黑煙車(chē)和不達(dá)標(biāo)車(chē)輛上路行駛違法行為，督促不達(dá)標(biāo)車(chē)輛維護(hù)治理，降低機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放。

（4）新山村片區(qū)交通污染均較為突出，需要進(jìn)一步優(yōu)化改片區(qū)紅綠燈設(shè)置，提高通行效率，加大違法停車(chē)查處力度，降低機(jī)動(dòng)車(chē)擁堵。