出租車走航監測系統在大氣顆粒物管控中的應用

摘要：為保障環境空氣質量持續改善，實現精準降塵、精準治霾，日照市建立了一套科學、智能的出租車走航大氣顆粒物監測系統。空氣質量監測作為大氣污染防治的一項基礎性工作，能夠為城市空氣質量改善提供有力的數據支撐。日照市利用出租車走航大氣監測項目，將顆粒物傳感器安裝在出租車頂燈內，利用出租車行駛范圍廣、靈活機動的特點，對城市空氣質量進行實時監測，并生成可視化污染云圖，直觀呈現城區道路污染狀況，指導城市對大氣污染進行精準溯源，及時采取管控措施，實現大氣顆粒物的精細化管理。

關鍵詞：顆粒物；出租車走航監測系統；污染云圖；精細化管控

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.007

Abstract： In order to ensure continuous improvement of environmental air quality and achieve precise dust reduction and haze control， Rizhao City has established a scientific and intelligent monitoring system for atmospheric particulate matter during taxi cruise. Air quality monitoring， as a fundamental work in air pollution prevention and control， can provide strong data support for improving urban air quality. Rizhao City utilizes the atmospheric monitoring project of taxi cruise to install particulate matter sensors in the top lights of taxis， and utilizes the wide driving range and flexibility of taxis to carry out real-time monitoring of urban air quality， and generates a visual pollution cloud map to visually present the pollution status of urban roads， thus guiding cities to accurately trace the source of air pollution， take timely control measures， and achieve refined management of atmospheric particulate matter.

Keywords： particulate matter; taxi cruise monitoring system; pollution cloud map; refined control

道路揚塵與機動車尾氣作為大氣顆粒物的重要來源，對其進行精細化監控和管理是大氣污染防治的一項重要工作。隨著城市建設的不斷發展，固定的監測網絡通常難以捕捉城市空氣質量水平的時空異質性[1]。不同于固定源污染，道路揚塵與機動車尾氣的無組織排放時間和空間具有很大的隨機性和不確定性，其一直是環境管理的難題。固定空氣質量監測站一般采用傳統監測手段，存在維護成本高、監測范圍有限、監測數據密度不足等短板，配備有便攜式空氣質量監測傳感器的車輛為評估城市空氣質量提供了新途徑。

日照市總面積為5 358.57 km2，其中主城區面積約為350 km2，背山面海，地勢中部高、四周低，略向東南傾斜，山地、丘陵、平原相間分布。年均氣溫為12.7 ℃，年均濕度為72%，年平均日照時數為2 533 h，年均降水量為874 mm。2020—2021年，日照市利用出租車走航大氣顆粒物監測系統，對市區的細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）濃度進行實時監測。日照市利用出租車運行時間長、范圍廣、監測結果不受人為干預的特點，在出租車頂燈內安裝大氣顆粒物監測設備，實時監測機動車道路PM2.5、PM10濃度變化，使出租車成為監測道路污染的新平臺，實現大氣顆粒物的多元監測。監測數據實時傳送到云平臺，系統自動繪制道路污染云圖，使得城區道路大氣污染狀況直觀呈現。將收集的數據與固定監測站點的數據結合，開展統計分析，可進一步評估城市空氣質量狀況。

1 出租車走航監測系統概況

1.1 系統規模

目前，日照市已完成出租車走航大氣監測項目建設，對175輛出租車加裝走航監測設備，對主城區道路PM2.5和PM10進行實時監測，每天可以產生210萬組數據，運行軌跡可覆蓋建成區95%以上的機動車道路。安裝車載大氣監測設備時，優先選擇日夜雙班運營的出租車，通過考核獎勵機制最大限度地保證車載大氣監測設備的在線時間和數據的連續有效性[1]。

1.2 系統優勢

日照市現有國家環境空氣監測網國控站點7處、省控站點14處，現有監測站點的數據在時間和空間上密度不足，無法準確體現城市空氣質量水平的時空異質性。現有傳統監測站點點位固定，數據傳輸滯后，存在監測盲區，出租車走航監測能夠24 h覆蓋主城區95%以上的機動車道路，能夠秒級回傳監測數據，能夠節省人力物力，降低監測成本。

1.3 技術手段

運用模擬校準、交叉干擾修正、云校準等數據質量控制方法，保證監測數據的可靠性，對監測區域道路及周邊大氣污染進行大范圍、低成本的高密度精準監控。通過大數據分析，及時發現主城區需要加強揚塵管控的主要路段。同時，將污染云圖與固定標準監測站的官方數據疊加，既可對固定站點的數據進行補充，避免監測死角和盲區，也能確保走航監測數據的可靠性。

1.4 系統效果

出租車走航監測系統云端能夠實時查看出租車的在線數量、實時監測數據（PM2.5、PM10）及其時段均值，生成道路污染云圖，根據不同的時間分辨率對同一位置的數據進行聚合。同時，它能夠同步標準站點的數據進行比對，也能對路段進行污染、清潔排名，實現對道路空氣質量的遠程監控。除道路揚塵監測，出租車走航監測系統也可輻射到道路兩邊的工業企業、建筑工地等，大大擴展監測區域，通過疊加企業、建筑工地等各類污染源信息，結合氣象數據、固定空氣監測站點數據等，找準重點污染區域，精準鎖定污染源頭[2]。通過區縣、鄉鎮（街道）、路段空氣質量統計排名及改善排名，實現環保壓力傳導至最基層，并幫助區縣及各部門確定揚塵污染的具體時段和地點，促進基層環境治理工作落到實處。

2 結果與討論

2.1 道路顆粒物月均濃度分析

分別統計日照市2020年和2021年每月顆粒物的濃度水平，進行污染水平和污染特征分析，如表1所示。2021年，日照市道路顆粒物PM2.5、PM10月均濃度整體呈下降趨勢，全年高值集中在冬春兩季，分別為1月、3月、11月、12月。其中，1—3月、5月、11月PM2.5濃度高于2020年同期水平，2月、3月、11月PM10濃度高于2020年同期水平，其他月份道路顆粒物濃度均低于2020年同期水平。PM2.5與PM10濃度變化基本一致，但PM10變化幅度較大，說明PM10可能受道路影響較大，道路周邊的土石方工地施工、渣土車運輸、機動車尾氣、道路保潔不到位等是影響日照市大氣顆粒物濃度的主要因素。

2.2 道路顆粒物時段分析

分別對2020年和2021年每天同時段PM2.5和PM10濃度進行統計分析，如表2所示。

2021年，日照市PM2.5污染較重的時段為09：00，污染較輕的時段為16：00-17：00。PM2.5小時濃度均值從09：00開始持續下降，16：00-17：00降至最低，然后緩慢升高，各時段PM2.5濃度普遍低于2020年同時段。2021年，日照市PM10污染較重的時段為08：00，污染較輕的時段為14：00-15：00。PM10小時濃度均值從08：00開始持續下降，14：00開始持續升高，21：00至次日03：00濃度較為平穩。2021年與2020年相比，PM2.5整體水平較好，而PM10整體水平較差，日照市應重點加強對粗顆粒物污染的管控。

2.3 重點污染路段顆粒物分析

2021年，日照市東港區城下路隆客批發超市附近35 m路段顆粒物污染最為嚴重。其間，出租車走航監測此路段1 075次，PM2.5濃度均值高達44 μg/m3，PM10濃度均值高達124 μg/m3，遠高于城市均值，該路段屬于顆粒物污染較嚴重的路段。

2.4 出租車走航監測系統與固定站點數據對比分析

出租車走航監測系統可以對固定站點的監測數據進行補充，并與固定站點的監測數據進行對比，確保走航監測數據的可靠性[3]。從環境空氣固定監測站點及其附近道路來看，兩種監測方式的PM2.5與PM10監測數據對比如表3所示。結果表明，出租車走航監測系統數據與環境空氣監測站點數據基本一致，相對偏差一般在10%以內，數據具有良好的可比性與可靠性。

污染較重的路段有農行家屬院北116 m路段、嵐山區巨峰鎮王楠茶業技術服務農民專業合作社南130 m路段、萬斛水暖衛浴西92 m路段、日照山海天旅游度假區管理委員會路段、大董家村4號樓附近37 m路段、萬瑞國際南168 m路段、山海嘉園西122 m路段。出租車走航監測污染云圖能夠精準評價道路交通污染對大氣的影響，提升道路污染評估的準確性。

2.5 管控對策

2.5.1 提高污染治理決策的科學化和精細化水平

以科學手段構建出租車走航監測數據與其他多元數據融合的全方位監控體系，實現環保大數據的互聯互通，全方位感知大氣環境。同時，服務執法體系建設，及時進行異常排放事件報警，開展精確執法，提高監察效率，實現問題精準、時間精準、區位精準、措施精準，推進智慧環保建設，提升環境質量改善速率。

2.5.2 開展高時空分辨率路網揚塵監測，系統評估城市揚塵現狀

出租車走航監測系統可以對道路環境顆粒物進行實時動態監測，其不僅針對道路監測，還可覆蓋道路兩側工礦企業、城鄉結合地帶，定點監測死角。各部門根據數據開展實地考察，并發動出租車司機上傳視頻及照片，確定道路情況、車輛通行狀況及道路周邊工地分布現狀和開工實況，為揚塵治理提供精確依據。

2.5.3 開展道路排名，傳導壓力并調動各部門聯防聯控

利用出租車走航監測數據，疊加固定標準站點監測數據，開展區縣及道路排名，可協助政府部門精確傳導責任壓力，打通道路揚塵管控的“最后一公里”，提高基層環境治理效率。

2.5.4 形成常態化工作機制，夯實揚塵治理技術基礎

定期提交分析報告并形成常態化工作機制，每周為相關部門提供日照市揚塵分布圖、區縣排名及污染排名。隨著監測數據的積累，可梳理揚塵發生規律，持續為日照市揚塵治理提供支持。

2.5.5 完善城際交通走航監測，實現城際顆粒物低成本監控

在城鄉結合地帶、城際之間等地區，因為成本、人員等因素，無法投入足夠的定點設備來開展監測，導致城郊地區污染得不到及時關注和治理。可在城際車輛上安裝監測設備，實現低成本大氣監測，實現城區、重點城郊區域的監測數據全覆蓋[4-5]。

3 結論

出租車走航監測系統的建設大大提高了大氣顆粒物的移動監測能力及大氣污染監管水平，實現道路環境顆粒物的實時動態監測。與2020年相比，2021年日照市PM2.5整體水平較好，而PM10整體水平較差。當前，日照市應重點加強對粗顆粒物污染的管控，重點關注典型污染區域和重點污染道路，提升精細化管理水平，著力強化源頭治理、科學治理、依法治理，突出重點區域、重點領域、重點時段污染管控，為區域空氣質量的持續改善提供技術支撐。

參考文獻

1 司書春，許宏宇，張子珺，等.城市出租車走航大氣監測系統研究：以山東省濟南市為例[J].環境保護，2020（7）：54-58.

2 葛難難.城市空氣污染物的時空相關性研究[D].桂林：廣西師范大學，2019：15-16.

3 胡 清，張建宇，王希銘，等.基于傳感器方法的新型大氣監測技術現狀與發展建議[J].環境與可持續發展，2019（2）：43-46.

4 劉心宇，黃 俊，王 鉞，等.移動監測在城市小尺度污染熱點發現中的應用[J].環境與可持續發展，2019（2）：66-69.

5 王櫓璽.大氣顆粒物中重金屬Cr（Ⅵ）的污染特征研究[D].北京：中國環境科學研究院，2021：11-12.