跑道面層材料有害物質(zhì)檢測與住宅區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測的相關(guān)性研究

摘要：跑道面層材料釋放的有害物質(zhì)會危害人體健康。為解決這一問題，以跑道面層材料有害物質(zhì)檢測與住宅區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測的相關(guān)性研究為例，深入分析兩者之間的關(guān)聯(lián)性。研究結(jié)果表明，不同跑道面層材料含有的有害物質(zhì)存在顯著差異，會對周邊住宅區(qū)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響；住宅區(qū)的空氣質(zhì)量受多種因素影響，包括交通流量、工業(yè)活動及氣象條件等；跑道面層材料中的有害物質(zhì)與住宅區(qū)空氣質(zhì)量有較強的正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：跑道面層材料；有害物質(zhì)檢測；空氣質(zhì)量

中圖分類號：X823 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-00-03

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Research on the Correlation Between Harmful Substance Detection of Runway Surface Materials and Air Quality Monitoring in Residential Areas

WU Huiying

（Fujian Key Laboratory of Green Building Technology， Fujian Academy of Building Sciences Co.， Ltd.， Fuzhou 350108， China）

Abstract： The harmful substances released from the runway surface material can pose a threat to human health. To solve this problem， taking the correlation between the detection of harmful substances in runway surface materials and the monitoring of air quality in residential areas as an example， we will analyze the correlation between the two in depth. The research results indicate that there are significant differences in the harmful substances contained in different runway surface materials， which will have varying degrees of impact on the air quality of surrounding residential areas; the air quality in residential areas is affected by various factors， including traffic flow， industrial activities， and meteorological conditions; there is a strong positive correlation between harmful substances in runway surface materials and air quality in residential areas.

Keywords： runway surface material; hazardous substance detection; air quality

近年來，跑道面層材料的安全性和環(huán)保特性日益受到人們的關(guān)注。這些材料尤其是合成橡膠和塑料復(fù)合物，在日常運動與娛樂活動中使用廣泛，但其可能釋放對人體有害的揮發(fā)性有機化合物、多環(huán)芳烴及重金屬等污染物。這些有害物質(zhì)不僅會直接影響使用該設(shè)施的個體，還會通過空氣傳播，影響周邊住宅區(qū)的空氣質(zhì)量。在此背景下，分析跑道面層材料有害物質(zhì)檢測與住宅區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測的相關(guān)性，以期為相關(guān)研究提供借鑒。

1 研究方法

1.1 研究設(shè)計

選取某城市的3所學校作為樣本點，每所學校均新近鋪設(shè)了不同類型的塑膠跑道。研究期定為1年，以覆蓋四季氣候變化對空氣質(zhì)量的潛在影響。為測定跑道釋放的有害物質(zhì)，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在跑道邊緣及周邊50 m、100 m、150 m處設(shè)立采樣點，每月進行一次采樣，連續(xù)收集跑道表面和周邊空氣中的揮發(fā)性有機化合物、多環(huán)芳烴等污染物數(shù)據(jù)。此外，使用復(fù)合氣體檢測儀監(jiān)測住宅區(qū)中的SO2、NOx等參數(shù)。樣本點與跑道的距離相同，以便對比分析，科學評估跑道材料對周邊住宅區(qū)空氣質(zhì)量的潛在影響。

1.2 有害物質(zhì)檢測

有害物質(zhì)分析主要集中在揮發(fā)性有機化合物、多環(huán)芳烴以及重金屬等污染物的檢測，揮發(fā)性有機化合物通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進行檢測[1]。此方法能詳細分析樣品中不同種類揮發(fā)性有機化合物的具體含量。高效液相色譜儀（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）可以分辨復(fù)雜混合物中的多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）成分，用于檢測多環(huán)芳烴。鉛、鎘和汞等重金屬通過原子吸收光譜（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）進行定量分析[2]。

1.3 空氣質(zhì)量監(jiān)測

此項監(jiān)測主要涉及幾種典型空氣污染物測定，包括細顆粒物（PM2.5）、揮發(fā)性有機化合物、CO和SO2。為獲得準確的數(shù)據(jù)，可使用高靈敏度的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備。例如，可使用復(fù)合氣體檢測儀測量PM2.5，可使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析揮發(fā)性有機化合物。監(jiān)測計劃設(shè)置為連續(xù)監(jiān)測模式，每天至少測量3次，以捕捉日內(nèi)空氣質(zhì)量的變化趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 有害物質(zhì)檢測結(jié)果

在檢測跑道面層材料有害物質(zhì)的過程中，采集了5種常見跑道面層材料的樣品：橡膠、瀝青、聚氨酯、塑膠及丙烯酸[3]。每種材料的樣品分別在不同跑道上采集，確保樣品具有代表性，檢測的有害物質(zhì)包括揮發(fā)性有機化合物、PAHs和重金屬（鉛、鎘、汞等）。有害物質(zhì)檢測結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，不同跑道面層材料含有的有害物質(zhì)存在顯著差異，會對周邊住宅區(qū)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響，特別是高濃度的揮發(fā)性有機化合物和PAHs會通過蒸發(fā)和擴散進入空氣，對居民的健康產(chǎn)生不利影響。

2.2 空氣質(zhì)量監(jiān)測

選擇住宅區(qū)進行空氣質(zhì)量監(jiān)測，這些區(qū)域分別用A、B、C、D和E表示。通過連續(xù)監(jiān)測6個月，獲得主要空氣污染物（如PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO）的濃度數(shù)據(jù)。各住宅區(qū)主要污染物的平均濃度如表2所示。

從表2可以看出，B區(qū)和C區(qū)的污染物濃度較高，可能與其靠近主干道和工業(yè)區(qū)有關(guān)，A區(qū)和D區(qū)的污染物濃度相對較低，說明其環(huán)境質(zhì)量較好。綜合分析結(jié)果表明，住宅區(qū)的空氣質(zhì)量受多種因素影響，包括交通流量、工業(yè)活動及氣象條件等[4-7]。

2.3 相關(guān)性分析

采用多元回歸模型分析跑道面層材料中的有害物質(zhì)濃度對住宅區(qū)空氣質(zhì)量指標的影響，使用Pearson相關(guān)系數(shù)分析各種有害物質(zhì)與空氣污染物濃度的相關(guān)性[8-9]。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)計算出每種有害物質(zhì)與空氣污染物之間的Pearson相關(guān)系數(shù)，如表3所示。

從表3可以看出，跑道面層材料中的有害物質(zhì)與住宅區(qū)空氣質(zhì)量有較強的正相關(guān)性，特別是揮發(fā)性有機化合物和PM10的Pearson相關(guān)系數(shù)達到0.91，表明揮發(fā)性有機化合物濃度較高時PM10的濃度也較高。

3 討論

3.1 主要研究發(fā)現(xiàn)

研究表明，跑道面層材料中的有害物質(zhì)確實對周邊住宅區(qū)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。通過檢測多種跑道面層材料，識別出揮發(fā)性有機化合物、PAHs、重金屬等多種有害物質(zhì)，其中的一些物質(zhì)在高溫或強紫外線照射下會加速釋放。檢測結(jié)果顯示，這些有害物質(zhì)在跑道使用初期濃度較高，隨著時間推移逐漸降低[10]。住宅區(qū)的空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果表明，靠近跑道的住宅區(qū)空氣中同樣檢測到上述有害物質(zhì)，且濃度水平顯著高于遠離跑道的區(qū)域，相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)跑道面層材料中的特定有害物質(zhì)濃度與住宅區(qū)空氣中的污染物濃度存在顯著正相關(guān)，尤其在風力較小、空氣流通不暢的情況下，相關(guān)性更明顯。

3.2 未來研究方向

新材料和替代品的研究集中于開發(fā)低排放或無害的跑道面層材料，從源頭上控制有害物質(zhì)排放。未來的研究應(yīng)關(guān)注新型環(huán)保材料的性能評估，尤其是其在實際使用中的耐用性和經(jīng)濟性。例如，可采用全生命周期評估（Life Cycle Assessment，LCA）方法評估不同材料在制造、使用、廢棄階段的綜合環(huán)保效益。

對于高精度監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可利用先進的傳感器技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析方法，實時監(jiān)測住宅區(qū)的空氣質(zhì)量。同時，需要部署高密度傳感器網(wǎng)絡(luò)，進行連續(xù)監(jiān)測，并應(yīng)用機器學習和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析數(shù)據(jù)趨勢，識別潛在污染源，預(yù)測未來空氣質(zhì)量變化。后續(xù)還應(yīng)加強環(huán)境科學、材料科學、流行病學等多學科的交叉研究，從不同角度深入探討跑道面層材料對公共健康的綜合影響[11]。

4 結(jié)論

通過系統(tǒng)的樣品收集、精確的有害物質(zhì)檢測和全面的空氣質(zhì)量監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)特定類型的跑道面層材料會釋放有害物質(zhì)，并影響周邊住宅區(qū)的空氣質(zhì)量。這一發(fā)現(xiàn)凸顯了使用環(huán)保型跑道材料的重要性，同時體現(xiàn)了對跑道附近住宅區(qū)進行定期空氣質(zhì)量監(jiān)測的必要性。城市規(guī)劃者和相關(guān)環(huán)保機構(gòu)應(yīng)采取更科學的方法來評估和管理城市建設(shè)項目，尤其是那些可能對公共健康造成影響的項目。

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