《XX市三种典型交通路段下氮氧化物暴露水平分析》5000字

引言1.1NOX的危害随着我国居民平均收入的不断提高,机动车的保有量和占用率呈现逐年以来持续快速增加的趋势[1-2]。截至2020年9月底,中国各类机动车共累计保有量已超过3.65亿辆,其中家用汽车保有量已高达2.75亿辆。我国机动车的总量与增长率居世界首位[3]。然而,一方面是机动车便利了人们的日常工作和生活[4],而另一方面又加剧了能源紧张[5]、交通拥堵[6]、交通事故[7]和空气污染[8]等问题。尤其是汽车尾气排放对城市空气质量影响显著[9]，威胁着人们的健康[10-12]，阻碍了社会的健康发展。在汽车尾气中，含有大量的NOX[13-14]。这些NOX一旦释放到空气中，将会污染大气环境。在NOX中主要包括NO、NO2等气体[15]，这些NOX在太阳光的直接照射下会与其他物质发生光化学反应，最终达到化学平衡[16]。在这个过程中，光化学反应还会引起光化学烟雾现象[17]，这不仅会导致交通能见度大幅降低,还可能会对小动物、绿色植物和其他建筑材料等造成损伤[18]。人们长时间暴露在光化学烟雾中，对人体健康的危害极大。[19-20]。因此,在治理和改善大气环境治理过程中，交通道路环境被视为全面治理大气环境和维持健康发展的关键领域。我们必须高度重视交通路环境的NOX污染问题。，加强监控交通道路环境，为治理和维护良好的大气环境提供有效依据，为人们创造健康的出行环境。1.2西宁市基本概况西宁市位于青藏高原东部边缘,海拔2261米,面积380平方公里。地势由北到西蜿蜒倾斜,西北高,东南低,东西窄[21]。湟水河及其主要支流北川河、南川河、沙塘川河分别从北、南、西四条支流汇入该市,向东蜿蜒流经全市[22]。西宁市现下辖城东区、城西区、城中区、城北区、海湖新区、国家经济技术开发区以及大通、湟中和湟源三个县。西宁市机动车数量从2015年的42万余辆增加到2020年的70万余辆。按照目前西宁市239万的人口规模，平均4个人拥有一辆车，汽车的增长速度走在全国前列。2西宁市交通道路NOX的监测2.1样品采集2.1.1三种典型交通道路NOX采样点的布置选取西宁市城西区三种典型（主干道、干道和支路）街道作为监测点进行采集NOX样品。其中，主干道采样点选取在新宁路，干道采样点在海晏路，支路采样点在西交通巷，采样点道路两侧均为高层建筑，于道路两侧设置1个采样点，见图1。图1西宁市三种典型街道监测布点示意图Fig.1Schematicdiagramofmonitoringlocationsof3typicalstreetsinXiningCity分别于2020年11月～2020年12月对三种典型交通道路及对照点进行了NOX浓度监测，选择天气情况良好，无降雨降雪情况的某日对不同道路类型进行现场监测采样，采样时间分别为8:00～9:00、10:00～11:00、12:00～13:00、15:00～16:00和17:00～18:005个时间段。2.1.2样品采集依据《环境空气氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的测定盐酸萘乙二胺分光光度法：HJ479－2009》[23]采集三种典型交通道路中的氮氧化物，设置综合大气采样器的采样流量为0.4L/min，采样时间为60min，同时测量气温、气压等相关气象因素，并且统计机动车数量。2.2实验部分2.2.1实验原理图2手工采样系列示意图Fig.2SSchematicdiagramofmanualsamplingseries如图2所示，一号吸收瓶中的吸收液与空气中的NO2反应并生成粉红色偶氮染料。空气中的NO不与一号吸收瓶中的吸收液反应，通过氧化瓶时被酸性高锰酸钾溶液氧化为NO2，二号吸收瓶中的吸收液吸收这些NO2并反应生成粉红色偶氮染料。生成的粉红色偶氮染料的吸光度与NO2的含量在波长540nm下成正比。分别测定一号和二号吸收瓶中样品的吸光度，计算两支吸收瓶内NO2和NO的质量浓度，两支吸收瓶的和即为NOX的质量浓度[20]。2.2.2实验仪器实验过程中所用主要仪器如表1所示:表1实验所用主要仪器Table1Main

instruments

used

in

the

experiment仪器名称型号生产厂家多孔玻板吸收瓶10mL天博玻璃仪器商城氧化瓶10mL广州科化商贸有限公司综合大气采样器KB-6120-B青岛精诚仪器仪表有限公司紫外可见光分光光度计T9CS北京普析通用仪器有限责任公司2.2.3实验试剂实验所用试剂如表2所示：表2实验所用试剂Tab.2Reagentsusedintheexperiment试剂名称规格生产厂家冰乙酸分析纯天津市百世化工有限公司盐酸羟胺分析纯天津市大茂化学试剂厂硫酸优级纯白银良友化学试剂有限公司高锰酸钾分析纯白银良友化学试剂有限公司盐酸萘乙二胺分析纯天津市大茂化学试剂厂无水对氨基苯磺酸分析纯天津市凯通化学试剂有限公司亚硝酸钠分析纯天津永晟精细化工有限公司2.2.4标准曲线的绘制取6支洁净干燥的10mL具塞比色管，按表3制备亚硝酸盐标准溶液系列。根据表2-4分别准确吸取亚硝酸钠标准工作液0.00mL、0.40mL、0.80mL、1.20mL、1.60mL、2.00mL，分别放置于10mL的比色管中，加入蒸馏水至2.00mL，加入显色液8.00mL。各管混匀，放置于暗处20min，用10mL比色皿，在波长540nm处，以蒸馏水为参比测量吸光度，扣除0号管的吸光度以后，得到对应NO2-的质量浓度（μg/mL），用最小二乘法计算标准曲线的回归方程[20]。表3NO2−标准溶液系列[20]Table3NO2−standardsolutionseries管号012345标准工作液/mL0.000.400.801.201.602.00水/mL2.001.601.200.800.400.00显色液/mL8.008.008.008.008.008.00NO2−质量浓度/（μg/mL）0.000.100.200.300.400.50标准曲线图如图3所示：图3标准曲线图Fig.3Standardcurve2.2.5样品测定采样后放置20min，将吸收瓶中吸收液用少量蒸馏水补充至标线，混匀。用10mm比色皿，在波长540nm处，以水为参比测量吸光度，并且同时测定空白样品的吸光度[20]。3实验结果3.1三种典型交通道路空气中NOX的含量三种典型交通道路环境空气中NOX的含量如表4所示：表4实验数据整理Table4Experimentdatacollation实验数据整理管号12345新宁路NO（mg/m3）0.1180.0540.0920.0530.071NO2（mg/m3）0.1320.0820.1260.0640.079NOX（mg/m3）0.2500.1350.2180.1170.150海晏路NO（mg/m3）0.0980.0830.0960.0820.088NO2（mg/m3）0.0990.0780.0930.0810.089NOX（mg/m3）0.1970.1610.1890.1630.177西交通巷NO（mg/m3）0.1120.0840.1120.0590.102NO2（mg/m3）0.0810.0560.0730.0690.075NOX（mg/m3）0.1930.1400.1850.1280.1773.2三种典型道路NOX的日变化三种典型道路NOX的日变化情况，见图4，一天内早、中、晚三个时间段交通道路空气中NOX浓度较高。其中，主干道在白天各时段浓度变化较大，NOX在早、中、晚出现三个峰值，上午和午NOX浓度相对较低。干道和支路在白天各时间段NOX浓度变化大多处于相对稳定状态，上午和下午与早中晚峰值浓度相差不大。图4西宁市典型道路NOX日浓度变化Fig.4DailyNOXConcentrationChangesofTypicalRoadsinXiningCity3.3相关性分析研究期间，西宁市三种典型道路上的车辆数量差异较大，因此统计了日时段机动车数量，见表5，由表可以看出主干道的车辆最多，其次是干道，第三是支路。表5西宁市典型道路每日平均机动车数量情况Table5DailyAverageNumberofMotorVehiclesonTypicalRoadsinXiningCity（辆·min−1）道路类型高峰期非高峰期平均值交通主干道615357交通干道362732交通支路1269使用SPSS25.0统计软件分析两者相关性，结果如表6所示，两者呈正相关（r=0.242,P＞0.05=0.385),所以主干道的NOX浓度最高。由于样本数量很少和采样时受天气情况和其他因素的影响，所以两者只呈弱相关性。除了车辆因素的影响外，由于支路空气流动性差；这使得车辆略少的支路污染物更不易扩散，从而造成了其在白天某时段NOX浓度与交通干道基本相等。表6每日机动车数量与NOX浓度相关性分析Table6AnalysisofthecorrelationbetweendailynumberofmotorvehiclesandNOXconcentration每日机动车数量NOX浓度每日机动车数量皮尔逊相关性10.242Sig.（双尾）0.385个案数1515氮氧化物浓度皮尔逊相关性0.2421Sig.（双尾）0.385个案数1515研究中还存在一些不足。由于西宁市冬季气候寒冷，早晚气温很低，不利于手工大气采样，且只对冬季白天五个时间段进行大气采样。因此，有必要进一步研究冬季其他时段内NOX浓度的变化。其次，实验仅仅采样季节为冬季，这将会对实验结果有一定影响，因此需要今后加大采样力度，在每个季节都应该多次采样。5结论与建议5.1结论2020年11月至2020年12月西宁市三种典型交通道路空气中NOX监测浓度变化范围：0.250～0.117mg/m3；N02和NO监测浓度波动范围分别为0.132～0.056mg/m3和0.118～0.053mg/m3。依据《环境空气质量标准：GB3095—2012》中NOX1h平均浓度限值标准（0.250mg/m3），三种典型道路超标率为0%。另外，三种典型交通道路空气中NO2浓度均达到国家一级标准（0.200mg/m3），达标率为100%,说明西宁市交通道路NOX污染不显著。西宁市典型道路的NOX浓度总体表现出：主干道>干道>支路；但三种典型道路空气中NOX浓度在一天的5个时段内也存在显著差异，一天内早、中、晚三个时间段交通道路空气中NOX浓度较高。5.2建议交通环境与人类的健康密切相关，因此降低行人在交通环境中暴露的风险变得越来越重要。就目前来看，NOX的污染主要通过源头控制和末端治理来解决。控制NOX不仅有助于实现NOX浓度控制指标，而且有助于避免NOX对人体的直接影响，最重要的是控制相关的环境问题。5.2.1加快开发新能源车的研制和使用清洁低污染燃料这既是解决汽车尾气排放污染的基本措施，也是控制交通污染的本质所在。例如，人们较为关注的电动汽车具有环保，经济，方便等优缺点。因此，NOX的排放能从源头上大大减少，对石油，天燃气等不可再生资源的依赖也能减少。5.2.2加强尾气净化技术的研究解决尾气净化问题的根本途径之一是加强尾气净化技术的研究，促进燃料充分燃烧。燃料中的氮以N2或NO的形式排放，这完全取决于燃烧条件。通过控制燃烧条件，燃料可以转化成N2而不是NO。催化器也可以把NO变成N2，以减少NO的排放和NOX的形成。5.2.3提高公众环保意识西宁市政府要提高公众的环保意识，加强环保出行的形成。一方面，政府官员应该树立榜样，提倡绿色出行；另一方面，西宁市民也应积极响应政府号召，爱护城市环境。在不影响出行目的的前提下，尽可能选择绿色的出行方式出行，缓解交通拥堵造成的大气环境近地面聚集排放污染，购买对环境影响不大的新能源汽车，养成良好的驾驶习惯等。参考文献[1]王真.机动车尾气排放控制现状与对策[J].资源节约与环保,2019(10):80+82.[2]陈秀娟.全国汽车保有量达2.81亿辆[J].汽车观察,2021(01):7.[3]张政栋.浅谈上海推进汽车排放检验与维护制度——I/M制度数据交互系统的建设[J].汽车维护与修理,2020(17):20-24.[4]]王宁,李荣香,王冬丽.秦皇岛市建设低碳节能环保型交通环境的研究[J].价值工程,2013(20):97-97,98.DOI:10.3969/j.issn.1006-4311.2013.20.049.[5]王珮玮.北京机动车细颗粒物排放的浓度模拟和人体健康影响研究[D].清华大学,2018.[6]冯海霞,王琦,杨立才,寇军营,谢清民,赵军学,孟祥鲁,王艳峰.拥堵环境下道路交通对城市空气质量的影响[J/OL].山东大学学报(工学版):1-7[2021-03-18].[7]罗潇轩.计算机图像处理与识别技术在现代交通中的应用分析[J].网络安全技术与应用,2021(04):120-121.[8]肖陈军.论机动车尾气对城市大气环境的影响与治理方法[J].环境与发展,2019,31(07):53-54.[9]曾武钢.城市规划设计的多元要素考量[J].建筑与装饰,2020(24):135.[10]鲍家泽,于智勇,马武生,汪雪峰.扬州市区交通路口氮氧化物主要成分监测及其健康风险[J].扬州职业大学学报,2015,19(01):49-53.[1]贾晨霞,包俊江,田瑞.机动车尾气对城市大气环境的影响及控制[J].北方环境,2011,23(08):104-106.[12]董红召,许慧鹏,卢滨,杨强.城市交通道路氮氧化物浓度的CART回归树预测研究[J].环境科学学报,2019,39(04):1086-1094.[