北京、广州、上海空气中氮氧化物的污染状况

北京、广州、上海空气中氮氧化物的污染状况

1汽车污染1.1机动车和上海市总生产企业图1显示了20世纪80年代以来北京、广州和上海汽车产量的快速增长过程。结果表明，它在城市中的快速增长趋势更加明显。北京市1980~1997年间机动车保有量年均增长率为16.4%,90年代达到17.4%,1997年为127万辆;广州市区1984~1997年间年均增长率为16.5%,1997年为61万辆;上海市1980~1995年间年均增长率为13.4%,1995年为42万辆。总的趋势是,轿车增长速度最快,柴油车比例低,南方城市摩托车比例高,如广州市已超过50%。1.2机动车排放分担率表1是用MOBLE5计算出的我国部分城市和美国目前机动车排放因子。由表1可见,我国目前机动车排放因子明显高于美国,平均排放因子要高出3~5倍,有些在用车甚至高达10倍以上,加之机动车运行状况不佳,导致污染物排放量迅速增加。1994年我国机动车排放CO量已接近1000万t,HC和NOx年排放量也达100万t以上;1995年,北京市机动车排放CO和NOx的量分别为139.2万t和6.04万t,广州市机动车排放CO和NOx分别为40.3万t和3.9万t,上海市机动车排放CO,NMHC和NOx分别为10.4万t,2.41万t和3.04万t,而上海整个地区机动车排放CO,NMHC和NOx的量分别为21.6万t,6.24万t和6.04万t,可见上海市机动车排放量约50%在市区排放。与发达国家城市相比,尽管我国城市机动车保有量相对较低,但因单车排放因子大,故污染物排放总量相当大,如日本东京拥有近400万辆车,但CO和NOx排放量却分别稳定在10万t和5万t左右。机动车排放分担率可反映机动车排放对城市大气环境污染的影响程度,表2概括了我国几个大城市和国外城市机动车排气污染分担率。由表2可见,机动车排气污染物占总排放量的比例越来越大,已经成为北京、广州和上海城区大气污染的主要来源,大约80%的CO和40%的NOx来自机动车排放,已接近于国外60或70年代的水平。2今天，城市污染的特点和趋势2.1北京市环境质量报告我国城市机动车污染的明显特征,是城区NOx污染日益严重。全国城市大气环境监测结果统计表明,1986~1995年间城市大气中SO2年日均浓度、总悬浮微粒和降尘实际下降了大约10%~13%,而NOx的年均浓度却上升了约3%,近70%的城市NOx浓度呈潜在上升趋势,已成为少数城市的首要污染物。统计北京市和广州市1980年以来环境质量报告书中有关SO2和NOx的监测数据,得到图2,3所示北京和广州1980年以来SO2以及NOx年日均浓度的年际变化。由图2,3可见,10多年来SO2污染总的呈下降趋势,尤以广州最为明显,但NOx污染却呈显著上升趋势。北京市1985~1995年NOx污染负荷平均以7%左右的速度递增,1994年起开始超过SO2,在秋、冬季为首要污染物;城近郊区近5a的NOx年日均值为0.116mg/m3,超标率为44.4%。广州市NOx污染负荷从1986年起开始超过SO2,1995年已成为首要污染物。由图2,3还可看出,北京市和广州市NOx/SO2比率的年限变化一直呈上升趋势,尤其广州其增长趋势更为明显,说明NOx污染在城市大气污染中的比重越来越大。因此,我国城市地区大气污染发展的趋势,是由单一的煤烟型污染向煤烟型污染与机动车污染并重发展,少数特大城市已明显表现出机动车尾气型(即光化学烟雾型)大气污染。2.2北京市城市大气环境监测城区交通环境污染十分严重,NOx和CO日均浓度远远超过国家环境质量标准。根据北京市环境质量报告,得到图4所示北京市近10a来主要交通干道和整体环境NOx年日均浓度的年际变化。由图4可见,主要交通干道的年际变化虽有波动但总的趋势上升,趋势是二环路内>三环路内>四环路内、整体环境,基本与交通量的分布趋势一致。对CO的年际变化进行分析亦有相同趋势。这充分说明,北京市交通环境污染比整体环境严重,NOx和CO的浓度值取决于交通量的大小,反映出机动车排放源是北京城区大气污染的主要污染源。因此,可以认为北京市已从煤烟型污染城市逐步发展成为煤烟型与石油型污染共存的城市。广州市近10a城市大气环境监测结果同样表明,广州市近10a来交通干道NOx污染比整体环境严重,且远远超过国家环境空气质量二级标准,见图5。1994年对广州城区主要交通路口大气污染物监测表明:NOx小时平均浓度值超过国家二级标准的超标率为74.6%,日平均浓度值为0.173~0.701mg/m3,超标率为100%,平均超标2.24倍;CO小时平均浓度超过国家二级标准的超标率为12.8%。上海市1995年对中心城区主要地面交通道路和路口的大气环境质量监测表明,上海市主要地面交通道路附近大气中CO日平均浓度值超过国家大气质量二级标准的比率达到27%,最高日均浓度值超标达2.13倍;碳氢化合物(NMHC)浓度值的超标率达87%,平均值超标达3.4倍;NOx日均浓度值超标率为85%,最高日均浓度值的超标倍数达9.0倍。2.3北京大数据采集时大气自动监测子站和市由机动车排气污染物引起的光化学烟雾污染一直是欧洲、美国和日本等国家的主要环境问题,而我国却没有给予足够重视。事实上,一些城市O3浓度已严重超标。表3~5为北京、广州和上海O3浓度及超标情况。由表3可见,北京市早在1986年就发现了光化学烟雾,大气中已明显发生光化学反应,且逐年日趋严重。由表3还可看出,北京市1991~1995年间全市8个大气自动监测子站在每年的4~10月份发生O3小时浓度超标(160μg/m3)现象,而且近年来O3小时平均浓度超标频数历年逐渐上升,这种趋势同北京市机动车的快速增长是分不开的。对比表3,4可看出,广州O3浓度和超标频率与北京相当。表5则表明,上海市也存在O3污染,特别是春、秋季更为严重。应用属于欧拉模式的格子模式对北京和广州光化学烟雾污染预测表明,北京未来20a内光化学烟雾污染与机动车排放量的变化密切相关,全市和市区O3日均浓度增长率分别为45%~128%和48%~127%;广州市若机动车排放量增加1倍,O3最大浓度和平均浓度将增加0.6倍到1倍,其中市区O3平均浓度增加最快。说明机动车数量的增长,必然导致城市地区O3污染更加严重,若不降低机动车排气污染物的量,必将使城区大气环境质量恶化。3城市环境污染现状a.自1980年以来,我国机动车保有量的年均增长率大约为15%,北京、广州和上海近10多年机动车保有量年均增长速率分别为16.4%,16.5%和13.4%。由于我国机动车的增长相对集中在城市,且单车平均排放因子高,故机动车排放已成为城市地区的主要污染源,北京、广州和上海大约80%的CO和40%的NOx来自于机动车排放。b.机动车排气污染导致我国城市地区大气污染具有如下现状特征与发展趋势:NOx污染逐年日趋严重,已成为广州和北京秋、冬季大气污染的首要污染物,表明少数特大城市城区大气污染正由煤烟型污染向机动车尾气型污染发展;城区交通环境较整体环境污染严重,其NOx和CO浓度严重超过国家标准;机动车排放的HC和NOx的二次污染物O3在北京、广州和上海已严重