碳?xì)浠衔飳Νh(huán)境的危害及措施范文
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1引言
在我國，隨著土地利用布局的重大變革，許多污染性工廠已遷出了人口密集的市區(qū)，從而使城市大氣環(huán)境污染已由傳統(tǒng)煤煙污染型轉(zhuǎn)變?yōu)槠囄矚馕廴拘蚚1]。城市空氣污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)，嚴(yán)重危害著人們的身體健康，并且制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在許多大中城市，汽車排放的碳?xì)浠衔?/a>、一氧化碳和氮氧化物等有害物質(zhì)已成為城市大氣污染的主要來源。在上海，這3種有害物質(zhì)已分別占城市大氣污染總量的`93%、76%和44%[2]。估計(jì)2010年，這3種有害物質(zhì)將占上海中心城區(qū)污染總負(fù)荷量的98%、94%和75%[3]。當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展的理念正逐步深入到城市交通系統(tǒng)規(guī)劃的理論和方法中，成為21世紀(jì)城市交通系統(tǒng)規(guī)劃理論與方法的研究熱點(diǎn)。交通與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的城市交通規(guī)劃的主要研究內(nèi)容[4]。因此，本課題以碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物為研究對象，進(jìn)行了系列監(jiān)測實(shí)驗(yàn)與交通流模擬，而本文以碳?xì)浠衔餅槔?，對碳?xì)浠衔锏娜兆兓瘽舛冗M(jìn)行監(jiān)測，對其與大氣環(huán)境要素的關(guān)系進(jìn)行了研究，根據(jù)該關(guān)系進(jìn)行了交通流分布模擬研究，提出征收汽車排污費(fèi)的建議，讓每位司機(jī)出行時(shí)，可根據(jù)交通管理者設(shè)計(jì)的出行路徑進(jìn)行選擇，在考慮出行時(shí)間的同時(shí)，也需考慮自己承擔(dān)的排污費(fèi)，從而達(dá)到減少規(guī)劃地區(qū)的排污總量的目的。
2碳?xì)浠衔锏谋O(jiān)測
2.1采樣點(diǎn)的選擇汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锍煞窒喈?dāng)復(fù)雜[5]，組分化也很大，其中大部分對人體的健康無直接影響，但其中的多環(huán)芳香烴是`1`種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)，當(dāng)它在空氣中達(dá)到一定濃度值時(shí)，在氣候條件合適的情況下，會和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧對人的呼吸系統(tǒng)和眼睛有刺激作用。因此，對人體健康造成的危害很大。軍工路是上海楊浦區(qū)主要交通干道，車流量平均每小時(shí)約為`7`300`輛，行駛的車輛以大中型貨車為主，故監(jiān)測碳?xì)浠衔锏牡攸c(diǎn)選擇在軍工路與松花江路交叉路口。汽車尾氣的排放高度距離地面約為1`m，正處于人們的呼吸帶。為此，采樣的選擇高度為距離地面`1`m`處。
2.2碳?xì)浠衔餄舛热兆兓?guī)律當(dāng)大氣中碳?xì)浠衔餄舛冗_(dá)到一定值后，在氣象條件適應(yīng)的情況下，便會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的某些強(qiáng)氧化物質(zhì)會對人體的視覺器官及呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生巨大危害。本文對軍工路與松花江路交叉處的碳?xì)浠衔餄舛冗M(jìn)行了系列監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間設(shè)在`1`年的單月進(jìn)行，每月選擇`4～8`d`進(jìn)行`24`h`監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)碳?xì)浠衔餄舛葧r(shí)平均變化規(guī)律如圖`1`所示。該曲線具有較為明顯的`3`個(gè)峰值，第`1`個(gè)峰值出現(xiàn)在上午`10∶00`左右，濃度為`7.2`mg/m3，這段時(shí)間碳?xì)浠衔餄舛纫恢本S持較高水平，表明其濃度受交通流量的影響較大。第`2`個(gè)峰值出現(xiàn)在下午`18∶30`左右，濃度為`5.98`mg/m3，這段時(shí)間交通流量非常大，常常出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，車輛在排隊(duì)及起步加速時(shí)，大氣環(huán)境中碳?xì)浠衔餄舛妊杆僭黾印６谝归g`22∶40`左右也出現(xiàn)了較高的碳?xì)浠衔餄舛戎?，這是因?yàn)橐归g氣溫較低，致使污染物不易擴(kuò)散，另外，此時(shí)也是晚班及夜間娛樂活動(dòng)的人們回家的高峰時(shí)間，這時(shí)的交通流量與白天相比雖然較少，但平均車速高達(dá)`30`km/h，這可以說明碳?xì)浠衔餄舛扰c平均車速的關(guān)系較為密切。
2.3碳?xì)浠衔锱c大氣環(huán)境要素的關(guān)系將碳?xì)浠衔餄舛戎礰yHC`與測定的環(huán)境因素平均車速`x1、車流量`x2、氣壓`x3、溫度`x4、觀測點(diǎn)與道路的垂直連線和風(fēng)向夾角的余弦值`x5、風(fēng)速`x6，用主成分回歸法進(jìn)行分析，得`yHC`計(jì)算方程：yHC=5.645`7-0.087`4x1+0.023x2-0.000`44x3-0.008`77x4-0.001`7x5-0.000`04x6R2=0.589`1從汽車尾氣中有害成分的監(jiān)測結(jié)果及分析可以看出，城市交通污染不但與城市交通密切相關(guān)，還受氣象條件的影響。但結(jié)果顯示，交通流平均車速和交通流量是影響城市交通污染物濃度的`2`個(gè)關(guān)鍵因素，如要有效地減少城市交通污染，可以對城市交通流運(yùn)行狀態(tài)及流量進(jìn)行合理控制，從而改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量。
3交通流量分布模擬
3.1不采取交通管理措施時(shí)碳?xì)浠衔餄舛鹊姆植加捎诖胃傻篮椭房拷用駞^(qū)，汽車尾氣的排放對城市居民的身體健康會產(chǎn)生很大的影響。本案例使用`EMME/2`交通規(guī)劃軟件對上海市楊浦區(qū)的次干道和支路的交通流量進(jìn)行分布模擬[4]，得到未采取交通管理時(shí)交通流量分布見圖`2（圖中黑色陰影部分表示交通流量所集中的區(qū)域）。由圖`2`可以看出，此時(shí)交通流量分布很廣。碳?xì)浠衔锏呐欧乓蜃优c交通流性態(tài)的關(guān)系式為：EHC=33.124-1.529`9v+0.047`8v2-0.000`5v3（1）式中，EHC——碳?xì)浠衔锏呐欧乓蜃?；V——車速，`m/h。利用式（1）可得到不采取交通管理措施時(shí)碳?xì)浠衔锱欧趴偭康姆植家妶D`3（圖中黑色陰影部分表示碳?xì)浠衔餄舛鹊募蟹植紖^(qū)）。由圖`3`可知，路網(wǎng)中碳?xì)浠衔餄舛确植己芨摺⒎秶軓V。
3.2采取交通管理措施后碳?xì)浠衔餄舛鹊姆植紙D2未采取交通管理時(shí)交通流量分布示意機(jī)出行時(shí)，不僅會產(chǎn)生私人成本，即司機(jī)本人必須承擔(dān)的費(fèi)用，而且會產(chǎn)生外部成本，即司機(jī)出行給他人帶來的交通擁擠和對大氣環(huán)境的影響。交通擁擠可以通過擁擠收費(fèi)理論來解決。對大氣環(huán)境的影響是以汽車尾氣的形式表現(xiàn)的，此時(shí)如果碳?xì)浠衔锏绕囄矚膺^量排放，城市環(huán)境勢必會受到影響。可將司機(jī)引起的大氣污染成本看作是治理該使用區(qū)域污染的外部成本，與使用區(qū)域的污染排放有關(guān)。假定每位司機(jī)選擇出行路徑時(shí)，不但要考慮自己的出行時(shí)間，還要考慮所承擔(dān)的外部成本，即考慮到使用區(qū)域的污染排放，那么每位司機(jī)會選擇`1`條出行時(shí)間最短、排放污染物最少的路徑。司機(jī)對出行路徑的選擇可通過影響交通阻抗來實(shí)現(xiàn)。本文采用實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)擬合得到的楊浦區(qū)次支干路的阻抗函數(shù)`fd`為：圖3未采取交通管理措施時(shí)碳?xì)浠衔锱欧趴偭康姆植际疽馐街?，fd——次支干路的阻抗函數(shù)；len——路段長度，km；volau——道路路段上的小汽車流量；ul1——道路路段自由流車速，km/h；ul3——道路路段上的非機(jī)動(dòng)車流量；lanes——道路路段機(jī)動(dòng)車車道數(shù)；Vd——最低限制時(shí)速。可將式（2）看作駕駛員出行時(shí)的總成本，而與排放總量有關(guān)的部分可看作司機(jī)為減少污染排放所承擔(dān)的外部成本。利用`EMME/2`軟件進(jìn)行交通分配模擬，得到采取交通管理措施后路網(wǎng)上的交通流分布見圖`4（淺灰色部分表示采取交通管理措施后交通流量減少的區(qū)域）。與圖`2`比較可知采取交通管理措施后，交通流量分布合理。司機(jī)選擇出行路徑時(shí)，為了降低自己承擔(dān)的外部成本，勢必在不影響自己出行時(shí)間的同時(shí)，會考慮到路段的污染排放總量，進(jìn)而會降低路網(wǎng)的污染排放。出行者考慮污染排放時(shí)的碳?xì)浠衔锓植伎偭繄D見圖`5（淺灰色部分表示采取交通管理措施后碳?xì)浠衔锱欧趴偭繙p少的區(qū)域）。與圖`3`比較可知，路網(wǎng)中碳?xì)浠衔锏呐欧趴偭棵黠@減少，在阻抗函數(shù)中考慮到污染的排放總量，可以降低某些路段的污染排放。
4結(jié)論
4.1從碳?xì)浠衔餄舛热兆兓?guī)律可以看出：碳?xì)浠衔餄舛仍?d中出現(xiàn)了3次較為明顯的峰值，白天出現(xiàn)的2次主要是因?yàn)檐嚵髁看?，在上下班高峰，甚至容易出現(xiàn)車輛擁堵現(xiàn)象而造成的。夜間之所以出現(xiàn)1次峰值可能是因?yàn)榇藭r(shí)氣溫較低、風(fēng)速不大，而此時(shí)又是夜班或夜間娛樂活動(dòng)回家的人們開快車造成的。
4.2通過碳?xì)浠衔锱c大氣環(huán)境要素的關(guān)系研究表明，平均車速和交通流量是影響碳?xì)浠衔餄舛鹊闹饕蛩?，如要有效地減少其污染，可以對城市交通流運(yùn)行狀態(tài)及流量進(jìn)行合理控制，從而改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)大氣氣壓、溫度、觀測點(diǎn)與道路的垂直連線和風(fēng)向夾角的余弦值、風(fēng)速等要素也會對其濃度有一定影響。
4.3通過上海市楊浦區(qū)交通流量分布和碳?xì)浠衔锱欧拍M可知，在城市交通規(guī)劃中，若采取一些有利于控制污染物排放的措施，可降低路網(wǎng)的污染排放。司機(jī)若需承擔(dān)相應(yīng)的外部成本，那么他們就會考慮到使用區(qū)域的污染排放，會力圖選擇出行時(shí)間最短、污染排放最少的路徑，這樣可使次干路和支路上的碳?xì)浠衔锱欧琶黠@減少了。