昌吉市道路環境顆粒物污染特征研究

金淑聰

（昌吉回族自治州環境監測站 新疆昌吉 831100）

引言

“十五”以來，經濟發展快速上升的同時也對環境空氣質量造成了不同程度的影響。人類活動成為大氣質量污染主要污染源，活動產生的可吸入顆粒物（PMI0）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區域性污染問題明顯突出，霧霾現象的頻發，不同程度影響群眾工作和生活。通過作者課題《昌吉市灰霾天氣大氣顆粒物污染特征分析》研究結果表明：揚塵是昌吉市區域空氣可吸入顆粒物（PMI0）、細顆粒物（PM2.5）增加的主要原因之一，道路揚塵又是可吸入式顆粒物的主要來源。“大氣十條”實施以來，尤其是近幾年來，秋冬季大氣污染一直處于較高水平，以細顆粒物為代表的顆粒物污染問題較為突出，部分重污染月份連續出現顆粒物嚴重污染現象。雖然昌吉州的大氣污染防治工作取得初步成果，2016 年、2017 年已連續兩年大氣環境質量均呈現下降趨勢，2017 年PM2.5 年均濃度 達到67 微克/立方米，2018 年通過努力，PM2.5 年均濃度較2017 年下降7.5%，PM2.5 平均濃度62微克/立方米。《新疆維吾爾自治區打贏藍天保衛戰三年行動計劃（2018-2020 年）》要求，到2020 年昌吉州轄區PM2.5 達到36 微克/立方米。以目前實際情況來看，要完成自治區下達的指標任務形勢嚴峻。

為了給管理者提供正確的決策數據，昌吉州采取移動走航平臺。走航檢測平臺可實現邊走邊測，能說清污染成因、污染來源、污染趨勢，也能及時發現污染源且精確污染源定位，真正做到“測管”協同，在環境監測和環境監察系統都有廣泛應用大氣污染走航遙感監測車主要用于區域污染分布走航觀測、區域污染遷移路徑走航觀測、區域污染輸送斷面掃描觀測、駐點垂直和掃描觀測。走航車系統具備自動設置調整走航線路并結合GIS開展走航觀測功能。大氣污染走航遙感監測車將監測設備、信息處理、決策支持、通訊指揮等功能集于一體，在各種情況發生時采取快速應對措施，為環境監測提供強有力的監測手段和技術支持。其監測數據可遠程控制、在線查看及數據分析。綜合數據分析可獲悉顆粒物污染程度、類型、來源和時空演變過程。

隨著機動車保有量的不斷增加，由機動車所引起的道路交通揚塵已日益成為城市大氣顆粒物污染的主要來源[2]。道路揚塵是道路上的積塵在一定的動力條件（風力、機動車碾壓或人群活動）的作用下，一次或多次揚起并混合，進入環境空氣中形成不同粒度的顆粒物。本文利用搭載車輛（執法車、私家車、出租車）搭載環境顆粒物走航觀測設備并對指定區域路網進行連續巡航觀測。結合道路環境顆粒物走航觀測數據分析結果，定期給出走航區域顆粒物濃度分布疊加圖，直觀展示顆粒物分布，識別道路源高污染區域；通過對各道路顆粒物數據排行，給出倒數前十的街道排名及PM10/PM2.5，精確識別各街道重污染道路及污染類型，建立考核機制，指導昌吉州重點區域開展道路源污染靶向治理工作。基于道路監測數據，開展道路揚塵現場調研，針對重點污染路段問題定位與排查，并制定差別化治理方案和昌吉市道路精細化抑塵方案。

1 研究方法及數據采集

1.1 研究方法

移動走航平臺是將大氣監測系統專用顆粒物傳感器安裝在公共營運車輛，利用GPRS 網絡將捕捉到的數據和車輛的位置信息上傳至物聯網智慧化環保監測平臺，平臺接收、儲存、處理數據后，生成裝載顆粒物傳感器的車輛行駛路線和可視化的大氣污染云圖。以實現低成本的大數據監測，為精準大氣治理提供科學依據。

該系統主要由五部分組成：

（1）移動車載監測設備：能夠實現測量PM2.5、PM10 等顆粒物濃度并將數據上傳至服務器；

（2）云服務器：負責儲存采集得到的海量數據，利用大數據進行數據分析，及時確定局部污染源；

（3）監控中心：大屏顯示云圖數據、實時報警顯示、局部污染源確定顯示；

（4）PC 端分析軟件：能夠數據顯示、數據下載、云圖數據顯示、進行后臺數據配置；

（5）手機端APP：能夠實時顯示車在數據、進行歷史回放、顯示日道路污染云圖，便于及時治理。

1.2 數據采集

2019 年8 月24 日-2019 年9 月2 日期間，利用搭載車輛（執法車、私家車、出租車）搭載環境顆粒物走航觀測設備對昌吉市主要道路，包括國控點周邊1.5 公里內道路及指定區域路網進行連續巡航觀測。結合道路環境顆粒物走航觀測數據分析結果，定期給出走航區域顆粒物濃度分布疊加圖，直觀展示顆粒物分布，識別道路源高污染區域。

2 數據及來源分析

2.1 昌吉市道路揚塵的來源

通過對昌吉市不同鄉鎮街道路段的中心位置的揚塵源分析研究，可以得出昌吉市各條道路揚塵的污染源主要來源為：

（1）路邊土壤在風力作用下帶來的揚塵；

（2）機動車行駛輪胎攜帶的揚塵、車輛內物料灑落等；

（3）部分道路面被碾壓翻起的揚塵；

（4）周邊生活區垃圾、枯枝落葉等；

（5）城市道路清掃車輛在清掃路面時的揚塵；

（6）建筑工地使用的大型土方運輸車輛；

（7）大氣降塵等。

2.2 昌吉市道路環境顆粒物污染情況

“十三五”期間，新疆沙塵暴活動較為頻繁，大氣降塵使路面灰塵明顯增多；新疆氣候干燥，尤其是春、秋季風速較大，特別是鄉村和城市沒有硬化的路面在風力的作用下路面上的塵土容易懸浮，附近土壤無組織揚塵的懸浮量增大，進入道路的顆粒物增多；道路運輸及道路施工由于砂石放及其他垃圾堆放、運輸車身帶泥、車輛遺撒等進入道路的顆粒物也增多，上述情況均可導致交通揚塵排放量大，貢獻濃度相對較高。

8 月24 日-9 月2 日將走航監測期間PM10 污染最重的前10 條道路進行統計（以1km 為計）（如表1 所示），昌吉市道路環境中PM10 濃度明顯高于PM2.5，且大部分道路環境中PM10/PM2.5 值大于4，粗顆物污染尤為突出，其中S115 道路環境中PM10 濃度最高達到300μg/m3，污染最為明顯。

表1 8月24日-9月2日PM10污染最重的10條路段

昌吉市道路環境中PM10 平均濃度為48μg/m3，PM2.5 平均濃度為16μg/m3，PM10/PM2.5 為3.0，屬于典型粗顆粒物污染[3]。（注：PM10/PM2.5>2.5 典型粗顆粒物污染；PM10/PM2.5<1.5 典型細顆粒物污染；PM10/PM2.5 越大，說明粗顆粒物越多，揚塵越嚴重），由走航期間PM10 污染云圖（圖1）可見，昌吉市污染相對較為嚴重路段主要在主城區外部，尤其是S115，S115 路段主要是建筑工地使用的大型土方運輸車輛、貨運車輛較多，很多運輸車輛在運輸過程中起塵，車胎帶泥帶土上路，導致此路段污染相對嚴重；天山路一段污染也較重。

圖1 8月24日-9月2日PM10走航污染云圖

道路揚塵的排放主要與路面塵負荷、車流量、車輛行駛速度和車輛重量有關[4]。路面塵負荷是指單位面積路面上所能收集到的顆粒狀物質的量是個變量。當各類塵土進入道路，同時路面塵又不斷地以各種方式減少，最終形成一個動態平衡。道路面上的塵土若不能及時清掃，在車輛的碾壓、擾動下，會形成道路揚塵。

2.3 國控站點周邊1.5公里內重點污染路段

國控點周邊1.5km 內污染較重的路段有：州監測站站點附近的天山路（昌吉市和平醫院附近路段）、青年北路（三玲豫劇茶園附近路段）和新區政務中心站點附近的烏伊公路（明山診所附近路段）。當刮東南風時，污染路段將對新區政務中心站點造成影響；當刮西北風時，污染路段將對州監測站站點造成影響。將國控點周邊1.5km 內道路環境濃度與全部監測道路均值進行比較列于表2。

表2 8月24日-9月2日國控點周邊道路數據

數據顯示，州監測站周邊道路環境劣于新區政務中心周邊，且州監測站周邊道路環境PM10 濃度高于所有道路均值，應加強周邊道路揚塵管控。

2.4 污染時段分布

以天山路和和田東路為例，監測期間天山路道路環境濃度通常高于所有道路均值水平（圖3 中散點值多高于曲線值），尤其是8 月28-31 日期間（圖2）特別明顯；而和田東路濃度則普遍低于所有道路均值水平（圖3）。

圖2 天山路(和平醫院-門診東北路段)PM10 濃度時間序列

圖3 和田東路PM10 濃度時間序列

可見，不同時間區間各道路的顆粒物污染程度也不同的，應根據具體情況采取相應抑塵措施[5]。

結語

（1）當刮東南風時，污染路段將對新區政務中心站點造成影響；當刮西北風時，污染路段將對州監測站造成影響，而昌吉市常年主導風為西北風，建議對以上路段給予重點關注，加強相關管控力度。

（2）州監測站周邊道路環境劣于新區政務中心周邊，且州監測站周邊道路環境PM10 濃度高于所有道路均值，應加強周邊道路揚塵管控。

（3）由PM10 均值日時間序列可知，昌吉市道路環境中PM10 均值在上午10-11 時和夜間22-23 時出現高值，可能與早高峰、晚高峰或夜間貨物運輸有關，建議相關管理部門提前采取抑塵措施并加大管理力度。

（4）從源頭減少揚塵污染，建議建設單位在施工之前，按照《揚塵污染防治管理規定》的要求設置好圍擋，對工地內的行車道路進行硬化，防治車輛在拉運工地使用土方及建筑材料時起塵，在工地車輛的出入口安裝清洗設備，對進出工地的車輛輪胎進行清洗，對車身車槽進行清理覆蓋，保證車輛在上路前清潔，避免在運輸過程中產生揚塵污染。

（5）減少路面塵土來源量和及時清掃塵土垃圾是控制道路揚塵的主要措施，其次是降低車速、減少車流量和限制重載車輛通過，最后利用機械式的水沖洗為主的清掃方式，也是控制道路揚塵產生的主要措施。