如何更好的使空氣質量監測系統與城市交通軌道相融合

華路捷 劉京 郭強 關艷紅

摘 要：交通運輸是世界范圍內空氣污染的主要來源，但人們通常忽略了公共交通對空氣質量的影響。隨著城市交通建設的加快，公共交通設施也趨于完善，其對城市環境的影響越來越大。在本文中，我們以一種主要類型的公共交通設施——城市軌道交通為例分析其對城市空氣質量的影響，并淺析通過制定《城市軌道交通空氣質量監測規范》將城市軌道交通與空氣質量監測系統結合起來。

關鍵詞：空氣污染;軌道交通;空氣監測;環境保護

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A

0 引言

暴露于空氣污染中會對健康造成重大不利影響。世衛組織最近的研究估計，城市空氣污染每年造成全世界640萬人的健康問題。然而，盡管人們普遍承認汽車污染對健康的不利影響，但對公共交通（如城市軌道交通）對空氣污染的影響知之甚少。城軌交通是歷史悠久的一種公共交通類別，我國城市軌道交通的發展起步較晚，最早的城軌交通雛形出現于舊時代的上海和重慶等地。事實說明，在經濟高速發展的今天，城市居民的環保意識也逐步抬頭，人們對空氣質量的重視度也不斷提高。

1 城市軌道交通系統建設現狀

進入21世紀以來，越來越多的城市建立起了自己的城市軌道交通系統，一些城市的城軌系統已經非常成熟，發揮著城市公共運輸的主要職能，是都市交通圈中的核心系統。城軌交通體系可以分為以下幾個種類：城區鐵路、地鐵以及城市輕軌。其中輕軌部分又可以細分為：電車、磁懸浮列車、導軌電車等。

除了交通和環境經濟學家對本文的課題感興趣外，城市軌道交通設施是否對城市空氣質量產生了顯著影響這一問題具有重大的現實意義。全球110多個城市每天有1.55億人乘坐城市軌道交通系統出行，公共補貼的軌道交通基礎設施投資持續增長（國際公共交通協會，2019年）。僅2015年以來，世界各地有37個城市規劃建設了自己的城市軌道交通系統，其中包括印度德里、阿聯酋迪拜以及中國廈門。事實上，軌道交通倡導者和政策制定者經常指出軌道交通基礎設施的環境效益，以證明這些重大投資的合理性。例如，到2025年，通過將地鐵系統規模從554公里增加到703公里，北京“公共交通城市”的計劃將把空氣污染降低到2008年水平以下。

2 城市軌道交通系統對環境的影響

在環境和公共交通運輸文獻中，公共交通運輸被廣泛認為是空氣污染的重要來源之一。更具體地說，有一部分溫室氣體和空氣污染物的排放被認為來自城市軌道交通：2018年，軌道交通運輸占城市能源使用產生的二氧化碳（CO2）排放量的近十分之一，五分之一的公共交通相關污染物排放來自軌道交通。此外，在交通擁堵嚴重的地區，這些污染水平尤其高。傳統的軌道交通運輸產生一系列污染物排放，高濃度的污染物對城市居民構成危害。最常見的污染物是不同粒級的顆粒物（pm10和pm2.5）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和二氧化碳（CO2）。軌道車輛使用的內燃機不一定會產生所有這些污染物，但這些發動機的一些排放物與空氣中的其他顆粒物結合后，會與更復雜的分子（如臭氧O3）發生反應，并對人類健康產生負面影響。

以廈門市為例，在2005—2015年期間，廈門的空氣質量在全國各城市中名列前茅。污染源清單顯示，城市軌道交通運營車輛的排放物是幾種有害污染物的重要來源。清單顯示，軌道車輛分別占CO和NOX排放量的13%和9%，而pm2.5和SO2排放量分別僅占0.6%和4%。為了應對交通部門對空氣污染日益增長的擔憂，廈門環保局多年來實施了各種法規。這些標準包括對新制造的軌道交通車輛的CO和NOX尾氣排放進行限制的性能標準。根據這些標準，制造商通過引入更高效的燃油噴射、化油器系統或催化轉化器，提高了軌道交通車輛的環保性。同時，國家層面于2009年、2016年和2020年引入了重新制定的燃油（RFG）法規，以降低汽油和柴油中的硫含量。此外，燃油消費稅收入還用于資助與空氣質量相關的各種項目，包括軌道車輛檢查和維護，改裝微粒過濾器等的補貼。

一些研究調查了軌道交通系統排放的污染物對空氣質量的影響，并報告了對健康的潛在影響。pm10和pm2.5與呼吸能力下降、哮喘病情加重以及嚴重的心肺損害有關。氮氧化物（NOX），尤其是二氧化氮（NO2），會影響呼吸系統，加重現有的肺炎或支氣管炎病例，而高濃度的NOX會嚴重損害肺組織。二氧化硫（SO2）可加重呼吸或心血管疾病的現有癥狀。一氧化碳（CO）是最常見的中毒類型之一。它可以阻止氧氣向細胞的運輸，導致頭暈、頭痛和惡心，高濃度下甚至會導致昏迷和死亡。

3 解決方案

3.1 《城市軌道交通空氣質量監測規范》的編制意義

全球范圍內的許多國家都十分注重城市軌道交通運營對于環境和空氣質量的作用。世界公共交通協會為此成立了專門的科學和技術理論委員會，其中所要研究的核心就是如何構造道路環境影響的評價模型。為了有效地評價我國城市軌道交通污染物排放和擴散對車輛空氣質量的危害，一些發達國家針對軌道交通行業中車輛尾氣污染物排放及擴散情況進行了大量實驗和研究，并在實踐中構建了一系列車輛污染物排放及擴散模型。目前，我國許多大中型城市已經建立起相應的城市空氣質量監測系統。不幸的是，城市軌道交通網絡與空氣質量監測系統的融合度還不足，很多城市的空氣監測系統中沒有考慮軌道交通的影響，因此未將軌道交通納入檢測范圍。除此外，即使有些地方將軌道交通納入空氣質量監測系統，也往往因為監測項目不合理、不匹配的原因，不能客觀地反映軌道交通對空氣質量造成的影響。國內一些城市如北京、重慶、廈門對各自的軌道交通系統的運行進行了空氣質量監測，確定了其運營時產生的主要排放物的類別、采樣流程、時間和頻率、影響權重等，受限于相關部門尚未提出城市軌道交通環境空氣質量監測的技術標準及相關文件，各城市只能根據自身特點（如氣候特征等）建立專屬的監測體系，監測數據只對該城市范圍內有效，而對其他城市沒有指導意義。此外，一些地方環保部門出于本地區的實際需要，擬定了一些較簡易的技術流程，但形成不了通用的規范章程。因此，有必要制定城市軌道交通環境空氣質量監測技術的規范章程，讓更多城市在開展城市軌道交通空氣質量監測的時候有章可循，使空氣質量監測系統與城市軌道交通相結合。

3.2 《城市軌道交通空氣質量監測規范》的主要內容

《城市軌道交通空氣質量監測規范》類似于國內其他監測技術章程，主要由規范管理范圍、專業用語、監測流程、采樣、取樣及保存、按權重分析樣品等組成。這之中，采樣和取樣與其他空氣質量檢測技術章程有較大區別，需要忠實反映城市軌道附近的空氣質量。

3.3 典型交通道路環境空氣質量監測布點

采樣點的布設一直是城市軌道交通空氣質量監測中最為關注的問題，采樣點的成功與否與采樣的有效性、數據和結果密切相關，在整個監測過程中都至關重要。根據城市軌道交通環境空氣質量監測的適用范圍可知，軌道交通環境空氣質量監測的目的是了解典型運行軌道的空氣質量狀況及其對周圍環境的影響。因此，監測點布設應遵循以下原則：

（1）選擇采樣點前必須對現場及軌道周邊環境進行調查。（2）設置可反映所監測軌道交通范圍內空氣質量、水污染水平及污染物分布且便于采樣的采樣點。除交叉軌道外，采樣點應設置在車速均勻的路段。（3）背景采樣點的設置應遠離運行軌道且周邊無其他污染源。（4）各采樣點的設置條件應盡可能一致，且周圍環境狀況也應相對穩定。（5）各采樣點必須嚴格實施質量保障措施。

3.4 監測項目

《城市軌道交通空氣質量監測規范》中，國家環境空氣質量監測網絡的強制性項目主要包括SO2、NO2、pm10、CO和O3，選擇性測量包括TSP、Pb、F和有毒有害有機物。與一般的空氣質量監測不同，城市軌道交通空氣質量監測的主要污染源來自軌道車輛啟動時產生的氣體和行駛過程中產生的粉塵。軌道車輛排放的主要污染物包括氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物、鉛和顆粒物。因此，在典型城市交通道路的空氣質量監測項目中，應充分考慮軌道車輛尾氣的排放特性。

4 結論

中國的城市化率正在不斷增加，經濟發展和我國人民生活水平也正在不斷提高，軌道交通車輛的數量將會繼續增長，其尾氣對交通安全影響也會日益突出。如何提高城市生態環境和空氣質量，構建宜居型城市，已經成為未來我國在城市建設中所面臨的重大命題。但是，我國對于城市軌道交通車輛和環境監測還是缺乏相應規范化的文件，因此對于相關的監測工作并沒有任何章節可循，這對于軌道交通車輛、城市軌道交通以及對于城市環境空氣質量監測工作都沒有什么幫助。《城市軌道交通空氣質量監測規范》的編制有望于填補這一空白，為各級環保部門和其他單位對中國典型的城市軌道交通運營環境空氣質量監測活動提供了規范依據和指導。

參考文獻：

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