基于降尘法的北京道路扬尘监测与分析

基于降尘法的北京道路扬尘监测与分析

交通污染排放是中国北方城市大气材料的主要来源之一。交通垃圾属于典型的无组织垃圾，排放数据仍然不足。在交通垃圾排放的定量化、环境影响和人类健康影响方面，美国环境秘书处最常用的ap-42排放因子模型。排放量与道路噪声的负荷、道路车辆的平均重量和运行量有关。根据该区域的相关参数，可以配置排放清单和排放特征。交通扬尘排放的环境影响主要采用扩散模型进行PM10浓度模拟,有研究者针对北京排放清单研究了交通扬尘对环境PM10浓度的影响,相关研究也证明交通扬尘对人体健康产生不良影响。交通扬尘排放量的现场实测一般采用通量法,该方法需要在现场安装多台PM10采样仪器和现场气象数据的测试,适合于特定道路的排放测试和排放规律研究,如有研究应用该方法研究交通扬尘排放的影响因素,建立这些影响因素与排放量之间的函数关系,建立交通扬尘排放量计算的函数模型,有研究用该方法评价不同控制措施的减排效果。对多条道路扬尘排放情况进行评价一般通过路面尘负荷采样分析和现场车流量数据的统计采用模型进行计算。道路降尘量与PM10排放强度有很好的相关,道路降尘可以反映道路扬尘排放量,本文用大量的道路降尘数据分析北京道路扬尘排放特征,为交通扬尘排放定量化研究、环境影响分析和制定控制方案提供依据。1城市道路降尘df监测数据分析本研究采用降尘作为指标来表征道路扬尘排放特征。集尘缸的尺寸和样品分析程序均依照《环境空气-降尘的测定-重量法》(GB/T15265-1994)规定执行,材质为95号玻璃。采用降尘对道路扬尘进行监测,图1为道路降尘和背景降尘监测位置示意图。对城八区的快速路、主干路、次干路和支路共计40条道路进行道路降尘(DFr)监测,每条道路布置2个降尘监测点,同时选择14个公园或绿地进行背景降尘(DFb)监测,每30d采样1次,获取94个降尘监测数据。以1年的数据作为研究周期,对2007年全年数据进行统计分析。道路降尘(DFr)与区域背景降尘浓度(DFb)之间的差值可认为是道路自身引起的降尘浓度,本文将其定义为道路自身降尘浓度(ΔDF)。本研究对不同类型道路ΔDF、不同类型道路单辆车引起的ΔDF、不同类型道路ΔDF频数分布、不同类型道路ΔDF季节变化、月份变化和不同季节的ΔDF频数分布进行分析,研究北京道路扬尘的降尘特征,为北京道路扬尘管理和控制方案的制订提供技术支持。2结果与分析2.1不同种类道路降尘值本研究以2007年1~12月份的测试数据为依据,分析北京道路扬尘排放特征,每月测试降尘数据94个,共获得有效数据1128个,其中道路降尘数据960个,背景降尘数据168个,各月份不同类型道路降尘值见表1。从表1中可以看出,道路降尘值明显高于背景值,多数道路降尘为背景值的1.5倍以上。2.2道路增煤排放强度道路扬尘排放主要是车辆碾压、激发和气流夹带等作用力作用下路面尘土进入大气的过程,道路上行驶的车辆是道路扬尘排放的主要外作用力。相关研究结果表明,道路扬尘PM10排放因子与车流量呈负相关关系,排放强度呈正相关关系,本研究统计了降尘监测道路的日均车流量,不同类型道路车流量统计如图2所示。根据道路典型统计,快速路、主干道、次干道和支路车流量比例为100∶29∶10∶9。图3是不同类型道路降尘年均值,快速路、主干道、次干道和支路的ΔDF分别为18.9、13.9、9.9和9.7t/(km2·30d),降尘值比例为100∶74∶52∶51,则单辆车引起的降尘比例为1.00∶2.55∶5.20∶5.67。道路扬尘排放强度为快速路>主干道>次干道>支路,单辆车引起的降尘排放为快速路<主干道<次干道<支路。这主要是因为在进入路面的尘土一定的情况下,车流量越大的道路越容易把尘土重新扬起进入大气,车流量小的道路则会在路面有较多的积尘,扬尘排放强度也较小,车流量大的道路路面尘负荷较低,单辆车扬尘排放量也较小,车流量小的道路路面积尘较多,单辆车排放量也大,这与模型计算的PM10排放结果是一致的。图4为快速路、主干道、次干道和支路的ΔDF数据频率分布图,可以看出ΔDF数据均呈偏态分布,不同类型道路ΔDF数据集中区域不同,快速路、主干道、次干道和支路数据逐步向横坐标左侧偏移。2.3不同季节降尘分布不同类型道路降尘平均值月份变化如图5所示,从图中可以看出,不同类型道路降尘值为快速路>主干道>次干道>支路。道路扬尘月份变化较大。以一年为周期,道路月均降尘为¯ΔDFΔDF¯¯¯¯¯¯¯¯,则1~4月份交通降尘量为0.72~0.94¯ΔDF‚5~8月份降尘量较高,相当1.1~1.3¯ΔDF‚9~12月份月降尘量低于¯ΔDF。从季节规律上看,夏季降尘量最大,其次为冬季,分析夏季道路扬尘量大的主要原因为降水量大,车辆轮胎容易把泥土等物质带入道路,使路面尘负荷增大,冬季降尘量大的原因可能与不能进行道路冲洗作业有关。图6为ΔDF数据在不同季节频率分布图,可以看出ΔDF数据均呈偏态分布,夏季降尘分布最趋向于坐标轴右侧,其次为春季。与其他扬尘源不同,如施工扬尘春季排放强度最高,道路扬尘排放强度夏季最高,初步分析原因为夏季泥土更容易被带入路面,所以在夏季应采取更严格的措施控制泥土带入路面,主要包括施工车辆清洗和路边裸土区域绿化等。2.4北京道路降尘模型用AP-42铺装道路交通扬尘排放模型计算结果发现PM10排放因子随车流量增大减小,而排放强度随车流量的增加而增大。本研究用2007年80个监测点的北京道路降尘平均值与高峰小时车流量做相关分析可以看出,道路降尘值随车流量增加而增大(图7)。分析其主要原因是在进入道路的尘源一定的情况下,车流量大的道路更容易把路面积尘扬起,扬尘排放量大,本研究中表现为降尘量大。有研究结果表明,在扬尘源附近降尘量与TSP或PM10浓度呈正相关性,与本文中扬尘量大的道路降尘量大的结果是一致的。3道路自身降尘df道路扬尘是城市大气颗粒物主要来源之一,本文采用降尘法监测北京道路扬尘并分析PM10排放特征。对北京不同类型道路共40条,每条道路布置2个降尘监测点,并对背景降尘值进行了监测,道路降尘(DFr)与背景降尘(DFb)的差值作为道路自身降尘(ΔDF)。结果显示,快速路、主干道、次干道和支路的降尘值分别为18.9、13.9、9.9和9.7t/(km2·30d),降尘值比例为100∶74∶52∶51,单辆车引起的降尘比例为1.00∶2.55∶5.20∶5.67;夏季道路降尘量最大,其次为冬季