北京市城市道路交通與大氣污染關系探究

徐晨雨　王晶　陳躍龍

[摘 要] 北京市擁有越來越多的私家車，這對北京空氣環境帶來了巨大的壓力。通過對北京市城市道路交通與大氣污染的關系進行探究，分析北京市交通流量與交通污染的關系，并分地區收集了主干路的交通流量信息，以及SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10的濃度信息，隨后對北京市各監測城區11月各空氣污染物濃度進行整理并列出了表格，并且計算出了各地各污染物的污染指數和污染分擔率，得出結論：發現所有監測點的SO2、CO、NO2、O3、PM10、PM2.5日均值均未超標；我們發現空氣中PM10和PM2.5濃度變化明顯受到交通源的影響。

[關鍵詞] 北京：城市交通；交通流量；大氣污染；關系；結論

[中圖分類號] F620 [文獻標識碼] B

前言

隨著經濟的不斷發展，越來越多的家庭擁有了私家車，尤其在我國首都北京，截止13年底機動車保有量甚至高達543.7萬量，這給北京的空氣環境帶來了巨大的壓力。2013年全年空氣優良天數不足全年總天數的一半。機動車尾氣排放是空氣污染的一項重要因素，空氣質量與人們的健康息息相關。北京是交通擁堵與空氣污染的重災區，有必要探討北京城市道路交通和大氣污染在時空分布下的相關關系

隨著經濟不斷發展和人們生活水平的不斷提高，機動車數量也在迅猛增長，截至2014年底，北京市機動車保有量537.1萬輛，平均每3.9人擁有一輛機動車。為此，于2014年11月期間在北京市不同城區選擇取樣點，對各監測點SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10進行了監測，并分析了超標污染物CO與PM10的濃度與車流量的相關性，期望能通過研究分析，為有效控制空氣污染、優化交通提供科學依據。

一、研究動因

隨著城市發展，城市中車輛的數量不斷增加，由于城市道路交通與大氣污染之間有密不可分的關系，就北京市來看，自2013年起北京市經歷多次嚴重霧霾天氣。從現有研究來看，相關研究更多注重短期內大氣污染物種類、濃度及時間序列與交通流量的關系，對大氣污染的研究中很少有關于長時間內城市道路交通與大氣污染時空分布的關系，對于北京市的PM2.5的研究更為稀少。關于城市道路交通與大氣污染是現在的一個熱點問題，對于無時無刻不在呼吸的人類來說，空氣的地位不可撼動，很多學者專家都對空氣污染問題給予較大關注。陳建華等人曾在2000年6月對北京市典型交通路口的大氣顆粒物進行為期三天的監測，并研究污染特征及影響因素。結果表明機動車排放對交通路口的大氣顆粒物影響和貢獻很大，但是，由于城市經濟的迅速發展，城市機動車數量急劇增加，機動車對于環境空氣的影響備受人們關注。主要交通干道兩側區域的環境空氣質量受多種因素影響，不僅與城市區域環境質量有關，與局部污染源分布有關，同時也與道路經過的車流量有關。因此，對北京市城市道路交通與大氣污染是一個值得深入研究的問題方向，研究得出的結果，對于治理城市由于交通所引起的污染問題以及城市以后的交通發展具有重要意義。

二、研究方法

（一）監測點選擇

為了掌握北京市交通流量與交通污染的關系。我們收集了主干路的交通流量信息，其數據來源于北京市交通發展研究中心提供的北京道路交通流量指數，檢測地點分別為二環內、二環至三環、三環至四環、四環至五環。同時我們收集了北京市主要地區各空氣污染物的濃度信息。數據來源于全國城市空氣質量實時發布平臺。我們的檢測地點共有9個，分別為順義、奧體中心、海淀區萬柳、農展館、東四、官園、古城、天壇、萬壽西宮。在這些地點我們收集了SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10的濃度信息。下面為交通流量監測點位置分布圖和空氣污染檢測點位置分布圖。

（二）污染物選擇

PM2.5：雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

PM10：PM10對人體的危害程度取決于顆粒物的理化性質及其來源。顆粒物成分是主要致病因子，顆粒物的濃度和暴露時間決定了顆粒物的吸入量和對機體的危害程度。

O3：在夏季，由于工業和汽車廢氣的影響，尤其在大城市周圍和農林地區在地表臭氧會形成和聚集。地表臭氧對人體，尤其是對眼睛，呼吸道等有侵蝕和損害作用。地表臭氧也對農作物或森林有害。

CO：一氧化碳（CO）是一種對血液，與神經系統毒性很強的污染物.，空氣中的一氧化碳（CO），通過呼吸系統，進入人體血液內，與血液中的血紅蛋白。肌肉中的肌紅蛋白。含二價鐵的呼吸酶結合，形成可逆性的結合物。一氧化碳與血紅蛋白的結合，不僅降低血球攜帶氧的能力，而且還抑制，延緩氧血紅蛋白（HbO2）的解析與釋放，導致機體組織因缺氧而壞死，嚴重者則可能危及人的生命。

NO2：氮氧化物主要損害呼吸道。吸入氣體初期僅有輕微的眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等。常經數小時至十幾小時或更長時間潛伏期后發生遲發性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征，出現胸悶、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫紺等。可并發氣胸及縱隔氣腫。肺水腫消退后兩周左右可出現遲發性阻塞性細支氣管炎。慢性作用：主要表現為神經衰弱綜合征及慢性呼吸道炎癥。

SO2：在大氣中，二氧化硫會氧化而成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環境酸化的重要前驅物。大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm以上對人體已有潛在影響；在1～3ppm時多數人開始感到刺激；在400～500ppm時人會出現潰瘍和肺水腫直至窒息死亡。二氧化硫與大氣中的煙塵有協同作用。當大氣中二氧化硫濃度為0.21ppm，煙塵濃度大于0.3mg/L，可使呼吸道疾病發病率增高，慢性病患者的病情迅速惡化。

（三）交通流量監測指標選擇endprint

北京交通發展研究中心從2007年的北京奧運測試賽開始，部署了一套能夠通過一個簡單的數值為市政府和公眾簡單、準確地描述路網運輸系統狀態的監測系統。并為隨后的公交改革效果評價、奧運交通運行保障、高峰交通限行措施研究和實施、緩解交通擁堵治理措施、各年度疏堵工程、“十二五”交通規劃等一系列工作提供了大量數據保障。

系統采用“交通流量指數”作為衡量指標，交通流量指數是道路交通運行指數（也稱道路交通擁堵指數）的簡稱，道路交通運行指數是綜合反映道路網交通運行狀況的指標。交通指數取值范圍為0～10，分為五級。其中0～2，2～4，4～6，6～8，8～10分別對應“暢通”、“基本暢通”、“輕度擁堵”、“中度擁堵”、“嚴重擁堵”五個級別，數值越高表明交通擁堵狀況越嚴重。

北京交通發展研究中心對于交通指數的解釋如表1：

三、監測結果與分析

（一）各監測點空氣污染情況

對北京市各監測城區11月監測數據處理結果見圖1

（二）污染物濃度分析

從圖2中各監測項目的污染指數來看，各污染物濃度平均值均未超標，分擔率較為平均。SO2污染指數很低，介于0.01～0.05之間，CO污染指數在0.11～0.15，甚至能滿足環境空氣質量一級標準要求，NO2污染指數略高，能保證空氣質量基本處于良好的評價標準，這說明在北京市二次污染的情況較輕，光化學煙霧生成量較少；PM10與PM2.5在所有監測點均屬于臨近超標程度，污染相對來說較為嚴重。在此，選取污染指數較高的兩項監測項目即PM10、PM2.5，將其濃度與車流量進行簡單相關分析。

（三）PM10、PM2.5濃度與交通流量相關性分析

1.選取污染指數較高的PM10，將其濃度與交通流量指數進行簡單分析：

從圖中可知，空氣中PM10濃度變化明顯受到交通源的影響。交通源產生PM10有兩個因素，一個是直接排放，另一個是機動車行駛過程中加轉起來的間接排放，圖中可以看出，在北京市交通比較密集的區域，無論是直接排放還是間接排放，對PM10濃度的影響還是比較大的

2.選取污染指數較高的PM2.5，將其濃度與交通流量指數進行簡單分析：

由圖可知，空氣中PM2.5濃度變化明顯受到交通源的影響，圖像反應了在北京市交通比較密集的區域，車流量對PM2.5濃度的影響還是比較大的，綜合兩張圖，PM2.5和PM10相比，車流量對PM2.5的影響程度沒有PM10強，但還是顯示出了車流量情況與兩種污染物的相關關系。

四、結論

1.所有監測點的SO2、CO、NO2、O3、PM10、PM2.5日均值均未超標，且O3的污染指數很低，介于0.05～0.16之間，能滿足《環境空氣質量標準》一級標準要求，說明北京市主城區基本不存在二次污染，光化學煙霧生成量甚微。

2.我們分析了PM2.5和PM10與交通流量的關系。結果顯示：PM10濃度與交通量有較弱的線性相關性，隨著交通量的增大，PM10濃度也呈現出升高趨勢；而PM2.5濃度與車流量有較強相關性，主要是由于各類交通工具在運行過程中使用燃料時向大氣中排放尾氣。

[參 考 文 獻]

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[責任編輯：潘洪志]endprint