沈俊秀 肖 珊 余 琦 馬蔚純 陳立民

(復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，上海，200433)

道路環(huán)境是城市中顆粒物污染的典型微環(huán)境，同時(shí)又是人群受大氣顆粒物污染暴露的典型微環(huán)境.日復(fù)一日的通勤出行使居民不可避免地要受到道路環(huán)境中顆粒物污染的影響.我國(guó)道路環(huán)境的顆粒物濃度水平與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比要高得多，尤其在交通干線附近的顆粒物水平更為驚人.因此道路環(huán)境的顆粒物污染對(duì)人群暴露的影響較大.

為了研究道路環(huán)境中細(xì)顆粒物污染現(xiàn)狀，在上海市典型的交通繁忙區(qū)域進(jìn)行了為期一周的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，調(diào)查道路環(huán)境中細(xì)顆粒物污染特征以及道路交通對(duì)道路環(huán)境中顆粒物污染的影響.

1 監(jiān)測(cè)方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)時(shí)段

2010年11月1日—7日交通高峰和非高峰時(shí)段在上海市陸家嘴功能區(qū)開(kāi)展道路環(huán)境顆粒物濃度監(jiān)測(cè).陸家嘴功能區(qū)是典型的金融貿(mào)易區(qū)，區(qū)內(nèi)基本沒(méi)有工業(yè)污染物排放，主要的空氣污染源為道路交通源.本研究在2個(gè)交通量不同的路段開(kāi)展了監(jiān)測(cè)，所選道路為浦東大道L1(城市主干道，雙向六車(chē)道)和棲霞路單行段L2(城市支路)，均為東西走向.

1.2 監(jiān)測(cè)儀器及監(jiān)測(cè)指標(biāo)

采用2臺(tái)DUSTTRAKTMⅡ8530粉塵儀實(shí)時(shí)測(cè)量顆粒物濃度.監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括ρ(PM1)、ρ(PM2.5)和ρ(PM10).采樣高度為距地面1.0 m.監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)根據(jù)交通信號(hào)燈周期(平均約3 min)來(lái)設(shè)定.為了研究道路環(huán)境中顆粒物粒徑特征，在L1點(diǎn)進(jìn)行了不同粒徑顆粒物濃度的平行監(jiān)測(cè).監(jiān)測(cè)期間實(shí)時(shí)記錄道路車(chē)流量.從上海氣象局獲得氣象數(shù)據(jù)，從上海市環(huán)保局獲取區(qū)域污染數(shù)據(jù).由監(jiān)測(cè)期間上海市API指數(shù)值可知，監(jiān)測(cè)期間上海市空氣質(zhì)量由輕微-輕度污染(11月1—2日)、優(yōu)(11月3日)轉(zhuǎn)為良好(11月4—7日).

2 道路環(huán)境顆粒物濃度水平

2.1 ρ(PM10)

監(jiān)測(cè)期間除11月2日非高峰時(shí)段之外，所測(cè)時(shí)段道路環(huán)境中ρ(PM10)均高于全市日均值，其總體變化趨勢(shì)與全市ρ(PM10)日均值變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明道路環(huán)境中顆粒物污染受氣象條件和區(qū)域污染水平影響較大.L1點(diǎn)高峰時(shí)段可吸入顆粒物濃度(ρr(PM10)，下標(biāo)r表示早高峰，下同)約為全市日均值的2.08—5.45倍;非高峰時(shí)段可吸入顆粒物濃度(ρn(PM10)，下標(biāo)n表示非高峰時(shí)段，下同)約為全市日均值的0.72—3.14倍;L2點(diǎn)ρr(PM10)約為全市日均值的1.58—4.98 倍，ρn(PM10)約為全市日均值的0.63—2.88倍.

2.2 ρ(PM2.5)

L1和L2點(diǎn)的ρ(PM2.5)變化趨勢(shì)與API變化趨勢(shì)也較為一致.與世界衛(wèi)生組織推薦的PM2.5日均濃度限值(0.025 mg·m－3)相比，L1和L2點(diǎn)的實(shí)時(shí)ρ(PM2.5)處于較高的水平.監(jiān)測(cè)期間較為清潔的11月3日L1和L2點(diǎn)的ρ(PM2.5)約0.045—0.069 mg·m－3，略高于世界衛(wèi)生組織推薦的日均值.在API為良的11月4—7日L1和L2點(diǎn)的ρ(PM2.5)也較11月 3 日有明顯升高，L1 點(diǎn) ρr(PM2.5)約為 0.154—0.414 mg·m－3，均值為 0.283 mg·m－3;L2 點(diǎn) ρr(PM2.5)約為 0.117—0.386 mg·m－3，均值為 0.243 mg·m－3;兩監(jiān)測(cè)點(diǎn) ρn(PM2.5)略低于 ρr(PM2.5)，L1 點(diǎn)4 日均值為0.228 mg·m－3，L2 點(diǎn)4 日均值為0.202 mg·m－3.在API為輕度-輕微污染的11月1—2日L1和L2兩點(diǎn)的ρ(PM2.5)水平都大大高于其它幾日，尤其是11 月1 日L1 和 L2 點(diǎn) ρr(PM2.5)分別達(dá)到1.454 mg·m－3和1.210 mg·m－3.值得注意的是，11 月1—2 日L1 和L2 點(diǎn)ρn(PM2.5)大大低于 ρr(PM2.5)，僅為 0.289 mg·m－3和 0.274 mg·m－3，說(shuō)明晨間污染嚴(yán)重.

2.3 ρ(PM1)

根據(jù)監(jiān)測(cè)期間的空氣污染程度可將監(jiān)測(cè)時(shí)段分3組，清潔日(11月3日)、良好日(11月4—7日)及污染日(11月1—2日).清潔日 L1和 L2點(diǎn)的ρ(PM1)也較低，ρr(PM1)分別為 0.053 mg·m－3和 0.037 mg·m－3;良好日 L1 和 L2 點(diǎn)ρr(PM1)分別在 0.115—0.393 mg·m－3和 0.094—0.372 mg·m－3之間變化，均值分別為 0.251 mg·m－3和 0.225 mg·m－3，而在污染日 L1 和 L2 點(diǎn) ρr(PM1)最高達(dá)到1.268mg·m－3和0.941 mg·m－3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它監(jiān)測(cè)日.

2.4 細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的比例

監(jiān)測(cè)期間無(wú)論城市主干道監(jiān)測(cè)點(diǎn)L1還是城市支路監(jiān)測(cè)點(diǎn)L2的細(xì)顆粒物濃度都呈現(xiàn)較高的水平.為準(zhǔn)確反映道路環(huán)境中細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的比重，在L1點(diǎn)進(jìn)行了不同粒徑顆粒物濃度的實(shí)時(shí)平行監(jiān)測(cè)，結(jié)果如表1所示.

表1 細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的比重

本研究中L1點(diǎn)的細(xì)顆粒物比重非常高，區(qū)別于典型的揚(yáng)塵型顆粒物污染特征.監(jiān)測(cè)期間道路環(huán)境中可吸入顆粒物污染以細(xì)顆粒物為主，而且隨著空氣污染程度的增加，道路環(huán)境中細(xì)顆粒物的比重有所增加.

3 道路環(huán)境中細(xì)顆粒物污染濃度的影響因素

由上述監(jiān)測(cè)結(jié)果并結(jié)合環(huán)境和污染氣象條件以及周邊城市空氣污染情況分析可知，道路環(huán)境細(xì)顆粒物污染濃度的影響因素主要有區(qū)域污染天氣和道路交通排放.

3.1 區(qū)域污染天氣的影響

區(qū)域污染天氣的影響主要體現(xiàn)在11月1—2日的L1和L2點(diǎn)的PM1和PM2.5高污染水平.上海秋冬季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸?西北風(fēng)，冷空氣造成降溫的同時(shí)也可能帶來(lái)上風(fēng)向的污染氣團(tuán)，因此秋冬季節(jié)也是上海全年污染最為集中的季節(jié).11月1—2日上海地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng).根據(jù)國(guó)家環(huán)保部發(fā)布的全國(guó)重點(diǎn)城市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)，11月1日和2日上海及周邊一些城市也出現(xiàn)了輕微或輕度污染，首要污染物均為可吸入顆粒物;位于上海市上風(fēng)向的南通市污染嚴(yán)重，其顆粒物污染水平遠(yuǎn)高于上海及其下風(fēng)向城市;11月3日各地污染水平差異則大大減小.因此，11月1—2日研究區(qū)域內(nèi)的顆粒物高濃度很可能與城市上風(fēng)向的污染輸送有關(guān).

3.2 道路交通排放的影響

交通量對(duì)道路交通環(huán)境的影響非常顯著.L1點(diǎn)的交通量遠(yuǎn)大于L2點(diǎn)，造成了L1和L2點(diǎn)顯著的顆粒物濃度差異.以早高峰為例，兩個(gè)污染日期間 L1點(diǎn) ρr(PM1)分別比 L2點(diǎn)高出0.327 mg·m－3和0.104 mg·m－3，良好日 L1點(diǎn) ρr(PM1)濃度則比 L2 點(diǎn)高出0.021—0.034 mg·m－3，而清潔日兩點(diǎn)濃度差較小，L1 點(diǎn) ρr(PM1)僅比 L2 點(diǎn)高出0.016 mg·m－3.需要特別說(shuō)明的是，11月1日早高峰L1點(diǎn)細(xì)顆粒物的極高濃度不僅源于區(qū)域污染輸送和本地交通繁忙的影響，塞車(chē)也是重要的影響因素.由于當(dāng)日早高峰L1點(diǎn)所在路段一直塞車(chē)，導(dǎo)致大量汽車(chē)滯留，造成了11月1日兩點(diǎn)ρr(PM1)濃度差比11月2日高出0.223 mg·m－3，更是大大高于其它監(jiān)測(cè)日水平.

早晚高峰濃度往往高于非高峰濃度，但在特殊天氣條件(例如11月2日)下污染氣象條件變化造成的早中晚濃度差異可能大大超過(guò)交通量日變化的影響.11月2日早高峰濃度比非高峰濃度高出0.370 mg·m－3左右，而晚高峰濃度則低0.044 mg·m－3左右.其原因在于11月2日晨間霧霾污染從上午9、10點(diǎn)開(kāi)始逐漸減弱并消散.

4 結(jié)論

(1)城市主干道和支路監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM10濃度高于全市日均值，尤其是高峰時(shí)段.主干道監(jiān)測(cè)點(diǎn)L1的ρr(PM10)約為全市日均值的2.08—5.45倍，支路監(jiān)測(cè)點(diǎn) L2的ρr(PM10)約為全市日均值的1.58—4.98倍.

(2)道路環(huán)境中細(xì)顆粒物污染水平較高.污染最嚴(yán)重的11月1日L1和L2點(diǎn)ρr(PM2.5)分別達(dá)到1.454 mg·m－3和1.210 mg·m－3，ρr(PM1)達(dá)到 1.268 mg·m－3和 0.941 mg·m－3.

(3)城市道路環(huán)境中細(xì)顆粒物污染嚴(yán)重.污染日 ρ(PM1)/ρ(PM2.5)達(dá)到 0.88，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)達(dá)到 0.91.

(4)影響道路環(huán)境細(xì)顆粒物污染濃度的因素主要有區(qū)域污染輸送和道路交通排放.