交通揚(yáng)塵排放特征研究范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了交通揚(yáng)塵排放特征研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》2014年第S1期

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)方法本研究選取了佛山市10條典型路段進(jìn)行采樣和調(diào)查，采樣路段分布如圖1所示，采樣路段的基本情況如表1所示。由于佛山市屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，春秋短促，夏季綿長(zhǎng)，無氣候意義上的冬季[17]，因此，選擇夏季采樣，采樣時(shí)間：2010年7月5-14日，8月2-4日。采樣調(diào)查采用《防治城市揚(yáng)塵污染技術(shù)規(guī)范》（HJT393-2007）[18]附錄B道路積塵負(fù)荷的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行。首先標(biāo)出0.3~3m寬的采樣區(qū)域，計(jì)算采樣面積，每個(gè)樣品的采樣面積累計(jì)記為S；用真空吸塵器掃路面積塵；采樣完畢后，將吸塵紙袋裝入密封袋中。在105℃條件下將單個(gè)道路積塵樣品烘至恒重，在干燥器中冷卻，稱重，記為W0（單位：g）；去除煙頭、生活垃圾等雜質(zhì)；將20目、200目篩子由上而下層疊放入搖床內(nèi)，稱取道路積塵，放入20目篩中，重量記為W（單位：g）；搖床搖擺振動(dòng)操作后，取出稱重20目的篩上物，記為W20（單位：g）；取出稱量200目的篩上物，記為W200（單位：g）。

1.2AP-42排放因子模型介紹本研究利用美國(guó)環(huán)保局(EPA)推薦的AP-42方法對(duì)佛山市中心區(qū)交通揚(yáng)塵排放進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算方法如下，對(duì)于排放系數(shù)EF，AP-42提出的經(jīng)驗(yàn)估算公式如下[4]：式（2）~（3）中，E為某一區(qū)域鋪設(shè)道路的揚(yáng)塵年總排放量（g），F(xiàn)為車流量（輛/a）；L為道路長(zhǎng)度（km）；T為研究時(shí)間長(zhǎng)度（取1a）。本文通過計(jì)算獲得每種道路類型的揚(yáng)塵排放因子EF，再結(jié)合每種道路類型的車流總量、道路長(zhǎng)度總量，計(jì)算每種道路類型的揚(yáng)塵排放總量，從而獲得佛山市中心區(qū)交通揚(yáng)塵排放總量。

1.3排放因子模型參數(shù)計(jì)算所需參數(shù)包括：塵負(fù)荷、揚(yáng)塵粒度乘數(shù)、研究時(shí)間內(nèi)的降水天數(shù)、研究區(qū)域內(nèi)道路平均車重、車流量、道路長(zhǎng)度。以上參數(shù)除了揚(yáng)塵粒度乘數(shù)、降水天數(shù)及道路長(zhǎng)度等參數(shù)，其余均可通過上述交通揚(yáng)塵調(diào)查獲得。

1.3.1塵負(fù)荷

1.3.2揚(yáng)塵粒度乘數(shù)揚(yáng)塵粒度乘數(shù)為美國(guó)環(huán)保局通過在美國(guó)中西部大量實(shí)驗(yàn)研究計(jì)算獲得，由于粒度乘數(shù)只與車型有關(guān)，因此直接使用美國(guó)AP-42提供的默認(rèn)值[4]。

1.3.3降雨天數(shù)根據(jù)2009年佛山市的氣象數(shù)據(jù)，該區(qū)域1a（365d）中降雨的天數(shù)為132d。

1.3.4平均車重平均車重是指研究區(qū)域道路行駛車輛的平均重量。經(jīng)野外實(shí)測(cè)得到道路上不同車型所占的比例及不同車型的平均質(zhì)量，經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算得到的佛山市采樣道路上行駛車輛的平均車重見表2。

1.3.5道路車流量和道路長(zhǎng)度在式（3）中，車公里數(shù)A(VKT)是車輛在特定路段行駛里程數(shù)的總和。本研究中用道路車流量和道路長(zhǎng)度的乘積來代替A的值。車流量、道路長(zhǎng)度及各道路類型車公里數(shù)A值如表3所示。

2結(jié)果與分析

2.1道路塵負(fù)荷通過該調(diào)查可以得到不同道路的塵負(fù)荷。調(diào)查結(jié)果如表4所示。根據(jù)道路類型的不同，塵負(fù)荷也會(huì)有所不同：國(guó)道<高速路<快速路<主干道<次干道<支路。周啟星等調(diào)研了天津道路塵負(fù)荷，研究結(jié)果表明：主干道(0.40g/m2)<次干道(0.64g/m2)<支路(2.02g/m2)[5]。可見，不同城市的道路塵負(fù)荷特征具有相似性，支路塵負(fù)荷較大，這主要是因?yàn)橹飞先说幕顒?dòng)較密集，城市垃圾碎屑較多。與天津市相比，佛山市塵負(fù)荷較高，可以推測(cè)佛山市支路碎屑較多于天津市。

2.2交通揚(yáng)塵的排放因子交通揚(yáng)塵排放因子（EF）見表5。隨著顆粒物粒徑的增大，排放因子也隨之增大。佛山市不同道路的排放因子的大小排序?yàn)椋焊咚俾?gt;支路>快速路>次干道>主干道>國(guó)道。然而，在天津，道路的排放因子排序?yàn)椋褐稰M10(EF為2.02g/VKT)>次干道PM10（EF為0.71g/VKT)>主干道PM10（EF為0.46g/VKT）[5]。與塵負(fù)荷相比，排放因子受道路平均車重的影響較大，即同條道路，即使塵負(fù)荷較大，但平均車重較小，則排放因子也可能較小。佛山市支路道路塵負(fù)荷較天津市的大，但PM10的排放因子卻比天津市小，由此可知，天津市支路平均車重高于佛山市，說明天津市在支路上行駛的大、中型車比例高于佛山市。另外，佛山市PM10排放因子與天津市排放因子范圍相似，從0.68到2.41g/VKT不等，由此推出，中國(guó)北方（如天津）與南方城市（如佛山）的PM10的排放因子有一定的相似性。同類研究中，交通揚(yáng)塵排放情況比較如表6所示。由表6可知，中國(guó)城市的塵負(fù)荷和PM10排放因子為同等水平，這也印證了表5的結(jié)論。與其他國(guó)家的研究比較，總體而言，中國(guó)城市塵負(fù)荷與美國(guó)華盛頓相似，而PM10的排放因子高于其2~3倍，而與加利福尼亞州的排放水平相似。這說明中國(guó)城市道路車流量與華盛頓相似，而平均車重高于華盛頓，低于加利福尼亞。除了車流的影響，較差的道路質(zhì)量會(huì)增加塵負(fù)荷。在同類研究中，加州長(zhǎng)灘是塵負(fù)荷水平最低的。這可能是因?yàn)榧又蓍L(zhǎng)灘是旅游勝地，道路質(zhì)量和維護(hù)水平較高。這也可能是中國(guó)道路平塵負(fù)荷水平比印度開普爾低30倍的原因，開普爾是同類研究中塵負(fù)荷最高的。中國(guó)道路平均PM10排放因子低于印度開普爾，這主要是因?yàn)楦弑壤拇蟆⒅行蜋C(jī)動(dòng)車會(huì)使排放因子隨著車輛平均重量的增加而增大。總體而言，中國(guó)的交通揚(yáng)塵排放(PM10)水平與美國(guó)相近，低于亞洲的2個(gè)發(fā)展中國(guó)家（泰國(guó)和印度）。這與中國(guó)在交通揚(yáng)塵排放和機(jī)動(dòng)車污染方面的控制密不可分。

2.3交通揚(yáng)塵排放強(qiáng)度交通揚(yáng)塵排放強(qiáng)度（EI）是指1d內(nèi)每千米道路長(zhǎng)度揚(yáng)塵的排放量。排放強(qiáng)度見表7。排放因子隨著顆粒物粒徑的增大而增大。在佛山，不同道路排放強(qiáng)度的大小排序如下：國(guó)道>高速路>次干道>快速路>主干道>支路。然而，在天津PM10的EI值排序?yàn)橹鞲傻?28.8kg（/km•d））>次干道(24.1kg（/km•d））>支路(14.3kg（/km•d））[5]。上述2市支路揚(yáng)塵排放強(qiáng)度均較低。與排放因子相比較，排放強(qiáng)度受車流量影響較大。相較于天津市，佛山市支路PM10排放因子較小，但其PM10排放強(qiáng)度卻較大，這主要是由佛山市支路車流量較大所造成的。

2.4交通揚(yáng)塵排放與車輛排放使用AP-42模型，對(duì)佛山交通揚(yáng)塵年排放量的計(jì)算結(jié)果如表8所示。在佛山，交通揚(yáng)塵中的PM30年排放大約是3.6×104t。PM2.5和PM10分別約占PM30的5%和20%。交通揚(yáng)塵年排放量隨主干道、次干道、支路、高速路、國(guó)道、快速路依次遞減。在天津，此趨勢(shì)為支路(PM10：2967t)>次干道(PM10：938t)>主干道(PM10：672t)[5]。天津與佛山的交通揚(yáng)塵年排放量不同。佛山市主干道和次干道的PM10年排放量高于天津市，然而佛山市支路的PM10年排放量卻低于天津市。總的來說，道路年行駛里程是造成排放強(qiáng)度和排放量排序差異的重要因素。因此可知，佛山市支路年行駛里程低于天津市支路年行駛里程。基于COPERT模型，計(jì)算了機(jī)動(dòng)車尾氣和非尾氣管排放（如，輪胎磨損、剎車部件磨損和路面磨損等）的PM2.5和PM10，并與交通揚(yáng)塵排放的PM2.5和PM10進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示，機(jī)動(dòng)車排放的PM2.5與交通揚(yáng)塵的比值為6%~38%，主要是來自于機(jī)動(dòng)車尾氣排放(65%~81%)，然而機(jī)動(dòng)車排放的PM10與交通揚(yáng)塵的比值為3%~16%，主要是來自于機(jī)動(dòng)車尾氣排放(67%~82%)。如表9所示。2010年，佛山機(jī)動(dòng)車排放PM2.5為268t，與交通揚(yáng)塵PM2.5排放的比值為16%，其中，機(jī)動(dòng)車尾氣排放PM2.5約占機(jī)動(dòng)車排放PM2.5的75%。同時(shí)，機(jī)動(dòng)車排放PM10為557.5t，與交通揚(yáng)塵PM10排放的比值為8%，其中，機(jī)動(dòng)車尾氣排放PM10約占機(jī)動(dòng)車排放PM10的75%，如表10所示。

2.5交通揚(yáng)塵的空間分布基于ArcMap軟件，本研究將佛山市中心區(qū)劃分成1km×1km的網(wǎng)格，統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格的車輛行駛里程，計(jì)算網(wǎng)格交通揚(yáng)塵年排放量，構(gòu)建交通揚(yáng)塵網(wǎng)格化清單如圖2所示。由圖2可知，交通揚(yáng)塵排放在佛山市中心區(qū)的東部尤為顯著，因?yàn)樵搮^(qū)域路網(wǎng)密集，交通揚(yáng)塵污染的排放源較多。

3結(jié)論

（1）佛山市路面塵負(fù)荷大小順序?yàn)橹?gt;次干道>主干道>快速路>高速路>國(guó)道，支路塵負(fù)荷較大，與中國(guó)北方城市（如天津）相似，但略高，說明佛山市支路車城市垃圾碎屑較多。（2）佛山市道路排放因子大小排序?yàn)楦咚俾?gt;支路>快速路>次干道>主干道>國(guó)道，排放因子范圍與北方城市相似，但佛山市支路道路排放因子略小，說明該道路類型的大、中型車比例略低。與國(guó)外城市相比，總體而言，中國(guó)城市交通揚(yáng)塵排放水平與美國(guó)相近，低于亞洲發(fā)展中國(guó)家水平（泰國(guó)、印度）。（3）佛山市道路排放強(qiáng)度大小排序?yàn)閲?guó)道>高速路>次干道>快速路>主干道>支路，支路排放強(qiáng)度較小，與北方城市相似。（4）佛山交通揚(yáng)塵年排放量隨主干道、次干道、支路、高速路、國(guó)道、快速路依次遞減。道路行駛里程是造成排放強(qiáng)度和排放量排序差異的重要因素。（5）佛山車輛PM2.5年排放與交通揚(yáng)塵PM2.5年排放的比值為16%，車輛PM10年排放與交通揚(yáng)塵PM年排放的比值為8%。（6）通過佛山中心區(qū)交通揚(yáng)塵排放分布圖6可知其東部區(qū)域由于路網(wǎng)密集導(dǎo)致其交通揚(yáng)塵排放尤為突出。

作者：劉永紅 詹鵑銘劉建昌徐偉嘉張武英單位：中山大學(xué)智能交通研究中心佛山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站中山大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院廣東方緯科技有限公司