重慶市交通道路氮氧化物排放簡析

黃 偉，余家燕，鮑 雷，唐 曉，李 峰

（1.重慶市環(huán)境監(jiān)測中心，重慶401147；2.城市大氣環(huán)境綜合觀測與污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶401147）

重慶市交通道路氮氧化物排放簡析

黃 偉1，2，余家燕1，2，鮑 雷1，2，唐 曉1，2，李 峰1

（1.重慶市環(huán)境監(jiān)測中心，重慶401147；2.城市大氣環(huán)境綜合觀測與污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶401147）

根據(jù)交通干線空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站氮氧化物 （NOX、NO2、NO）和車流量數(shù)據(jù)以及大型節(jié)假日 （春節(jié)）前后的對比情況等觀測結(jié)果，針對性地討論了重慶地區(qū)區(qū)域環(huán)境內(nèi)機(jī)動(dòng)車尾氣排放源中氮氧化物的污染水平，以及對市區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。

交通道路；氮氧化物；分擔(dān)率；車流量；重慶市

近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)快速增長，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，我國大氣污染的狀況和性質(zhì)正在發(fā)生著顯著的變化，已由早期典型的以總懸浮顆粒物和二氧化硫?yàn)橹饕廴疚锏?“煤煙型污染”轉(zhuǎn)變?yōu)椤办F霾與光化學(xué)煙霧（NOX、O3、VOCS等）復(fù)合型污染”。同時(shí)機(jī)動(dòng)車尾氣作為城市集中區(qū)域氮氧化物（NOX、NO2、NO）的主要貢獻(xiàn)來源已成為許多環(huán)境問題研究人員的關(guān)注重點(diǎn)。要進(jìn)一步探明作為光化學(xué)煙霧的主體污染物質(zhì)O3的時(shí)空分布和成因機(jī)理，必須摸清O3的重要前體物質(zhì)氮氧化物（NOX、NO2、NO）的主要來源：機(jī)動(dòng)車尾氣排放規(guī)律和污染狀況。

通過研究重慶市交通干線空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站的氮氧化物（NOX、NO2、NO）和車流量數(shù)據(jù)的觀測結(jié)果，以及大型節(jié)假日 （春節(jié)）前后的對比情況，希望能夠摸清重慶地區(qū)區(qū)域環(huán)境內(nèi)機(jī)動(dòng)車尾氣排放源中氮氧化物的污染水平，以及對重慶市區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。

1 監(jiān)測內(nèi)容與方法

1.1 監(jiān)測點(diǎn)位［1］

重慶市交通干線空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站 （后簡稱 “交通站”）位于重慶市渝北區(qū)紅錦大道交通主干道雙向十車道旁，道路約20 m，道路車流量較大，能較好地反映交通污染對人群和環(huán)境的影響，對于重慶市交通道路污染的排放狀況和時(shí)空變化趨勢具有代表性 （見表1）。

表1 交通站點(diǎn)位信息

1.2 監(jiān)測項(xiàng)目與方法

交通站各儀器設(shè)備監(jiān)測方法均采用國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方法，無國際標(biāo)準(zhǔn)方法的采用國際上權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的參比方法和等效方法。氮氧化物監(jiān)測方法（NOX、NO2、NO）采用化學(xué)發(fā)光法，使用法國Environnement S.A公司在線集成式分析儀。車流量的在線監(jiān)測設(shè)備采用中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和上海慧昌智能交通系統(tǒng)有限公司共同研制生產(chǎn)的MPR微波車流量檢測雷達(dá)，該設(shè)備應(yīng)用微普雷達(dá)檢測原理，可實(shí)現(xiàn)雙向十車道的車流量、占有率、平均車速、大中小車型等信息的實(shí)時(shí)檢測。

2 分析與討論

2.1 氮氧化物

研究2013年交通站點(diǎn)氮氧化物的監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主要干線道路空氣中NOX中NO2所占比例較低，而NO所占比例很高，在主干道路空氣中NOX中的NO分擔(dān)率主要在58.3%～81.8%波動(dòng)，NO2分擔(dān)率則在22.7%～42.2%變化。主城區(qū)平均氮氧化物的情況相反，NO分擔(dān)率主要在13.3%～46.0%變化，NO2的分擔(dān)率基本在53.6%～86.4%［2－3］。說明機(jī)動(dòng)車尾氣排放中NO污染是交通干線道路空氣質(zhì)量影響的重要因素之一。

2.2 車流量

通過交通站所在的監(jiān)測斷面上MPR微波車流量檢測雷達(dá)所探測得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得到，大、中、小型車輛占監(jiān)測斷面總車流量百分?jǐn)?shù)分別為10.79%、77.5%和11.7%，中型車輛占有絕對數(shù)量的比重，大型和小型車流量比重基本持平。同時(shí)大、中、小型車輛的日平均車速也略有區(qū)別，其中中型車輛日平均車速為39～45km／h，車速較快；小型車次之，其日平均車速為6～22km／h；大型車日平均車速為4～13km／h。

2.3 氮氧化物和車流量

氮氧化物中的NOX和NO在一天的小時(shí)濃度變化趨勢保持較好的一致性 （見圖2），均呈現(xiàn)出“兩谷一峰”潮汐變化，每日第一個(gè)谷底濃度集中出現(xiàn)在3∶00～6∶00時(shí)，7∶00時(shí)開始逐漸升高，至11∶00時(shí)前后出現(xiàn)當(dāng)日NOX和NO濃度最高值，隨即逐步降低至15∶00時(shí)前后的第二個(gè)谷底濃度，17∶00時(shí)開始又逐步升高，18∶00至凌晨2∶00左右則保持基本不變的濃度水平。NO2的日小時(shí)變化趨勢中，僅每日4∶00～6∶00時(shí)間段內(nèi)濃度值略微降低，9∶00～11∶00和17∶00～19∶00這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)略微升高。NO2小時(shí)濃度變化總體趨勢平穩(wěn)，起伏不大。

交通站雙向車流量與氮氧化物NOX、NO的小時(shí)濃度變化趨勢保持基本一致，且車流量的潮汐現(xiàn)象特征更加明顯，在氮氧化物NOX和NO的小時(shí)濃度低值時(shí)間段內(nèi)，車流量表現(xiàn)為更低值；氮氧化物NOX和NO在高濃度小時(shí)值時(shí)，車流量數(shù)據(jù)顯示更大。

太陽紫外輻射UV－A是表征日照強(qiáng)度的特定指標(biāo)。結(jié)合圖2和圖3可看出，NOX和NO的最大值出現(xiàn)在上午7∶00～11∶00點(diǎn)，正是車輛來往最為頻繁的時(shí)刻，傍晚又出現(xiàn)小幅高峰。NO2上升是在陽光日照增強(qiáng)和NOX、NO相對下降的時(shí)刻。因此推測NO2是在日光照射下由大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，而不是直接由機(jī)動(dòng)車排放源一次污染物，早晨的車輛尾氣是其產(chǎn)生的直接原因。傍晚交通繁忙時(shí)刻，雖仍有一次污染物排放，但由于氣象條件和日照強(qiáng)度降低，促使光化學(xué)反應(yīng)減弱［4］。

選取2013年春節(jié)放假前后交通站站點(diǎn)氮氧化物（NOX、NO2、NO）與車流量的日均濃度變化對比（見圖4）得到，春節(jié)期間（2月9日—15日）的車流量均值出現(xiàn)明顯低值區(qū)，最低值2329輛／h出現(xiàn)在2月10日（初一）。同時(shí)段內(nèi)氮氧化物NOX、NO2、NO均出現(xiàn)濃度大幅下降。隨著春節(jié)假期的結(jié)束，車流量和氮氧化物（NOX、NO2、NO）濃度均逐步明細(xì)上升。

由圖5中2月份氮氧化物（NOX、NO2、NO）與同時(shí)段內(nèi)車流量的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析得到，NOX、NO2、NO與車流量均呈現(xiàn)正相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)分別為0.707、0.618和0.648。一定程度上說明了機(jī)動(dòng)車尾氣排放的氮氧化物（NOX、NO2、NO）對區(qū)域性環(huán)境質(zhì)量污染具有較為顯著的影響。

3 結(jié)論與建議

（1）交通道路區(qū)域空氣NOX中NO2所占比例較低，其分擔(dān)率為22.7%～42.2%，NO所占比例很高，分擔(dān)率主要在58.3%～81.8%。而主城區(qū)平均氮氧化物的情況相反，NO分擔(dān)率為13.3%～46.0%，NO2的分擔(dān)率為53.6%～86.4%。機(jī)動(dòng)車尾氣排放中NO污染是交通干線道路空氣質(zhì)量影響的重要因素之一。

（2）交通站NOX和NO的小時(shí)濃度變化趨勢呈現(xiàn)出 “兩谷一峰”潮汐變化，且與車流量保持較好的一致性，但車流量的潮汐現(xiàn)象特征更加明顯。而NO2小時(shí)濃度變化總體趨勢平穩(wěn)，起伏不大。

（3）NO2是在日光照射下由大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，而不是直接由機(jī)動(dòng)車排放源一次污染物，早晨的車輛尾氣是其產(chǎn)生的直接原因。

（4）由春節(jié)節(jié)假日期間氮氧化物濃度的變化和相關(guān)性分析得到，減少車流量控制，將大大減少氮氧化物的排放。大力倡導(dǎo)公共交通和綠色出行，將大大減少城市交通道路中的車流量，有效控制NOX綜合污染排放［5］。

（5）城市交通道路空氣污染控制主要包括機(jī)動(dòng)車排放控制、油品質(zhì)量的提高、城市交通規(guī)劃、交通管理等方面，應(yīng)多管齊下，綜合治理［6］。

［1］翟崇治，劉偉，余家燕，黃偉，劉萍.論重慶市交通干線空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站建設(shè)［J］.三峽環(huán)境與生態(tài)，2010，3（2）：50－52.

［2］申衛(wèi)國，孫德智，王輝.北京市道路空氣中NOX現(xiàn)狀監(jiān)測及控制對策［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2010，23（5）：591－594.

［3］梁文艷，孫德智，黃珊.編制城市交通道路環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范的探討［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2010，23（5）：581－596.

［4］唐孝炎，張遠(yuǎn)航，邵敏.大氣環(huán)境化學(xué) （第二版）［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［5］郝吉明，傅立新，賀克斌.城市機(jī)動(dòng)車排放污染控制 ［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001.

［6］劉萍，翟崇治，余家燕，鮑雷，黃偉.重慶市道路交通空氣監(jiān)測現(xiàn)狀及控制對策［J］.四川環(huán)境，2012，31（1）：37－41.

Investigation of Characteristics of Nitrogen Oxides Em ission from Road in Chongqing City

HUANGWei1，2，Yu Jia－yan1，2，BAO Lei1，2，TANG Xiao1，2，LIFeng1
（1.Chongqing Center of Environmental Monitoring，Chongqing 401147，China）

According to the monitoring data of nitrogen oxides（NOX，NO2，NO）from the traffic automatic air qualitymonitoring station，the air contamination level of nitrogen oxides emitted from the vehicles along the road was analyzed.The changes of the levelwere compared before and after the important holiday like Chinese new day considering the changes of vehicle flowrate.The impacts of nitrogen oxides on the regional air quality were presented aswell.

road；nitrogen oxides；sharing rate；vehicle flowrate；Chongqing

X831

A

1673－9655（2015）02－0131－04

2014－08－07

重慶市城市道路環(huán)境質(zhì)量智能控制平臺(tái)示范；環(huán)保公益性行業(yè)科研項(xiàng)目（201009001）。

黃偉 （1983－），女，重慶榮昌人，漢族，工程師，碩士，主要從事環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測工作。

余家燕 （1981－），女，重慶市江津人，漢族，副高級工程師，碩士，主要從事環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測和科研工作。