朱慶會(huì)　韓青云

（焦作市環(huán)境監(jiān)測站河南焦作454000）

探析交通道路大氣氮氧化物監(jiān)測技術(shù)

朱慶會(huì)韓青云

（焦作市環(huán)境監(jiān)測站河南焦作454000）

隨著城市的快速發(fā)展，使城市出現(xiàn)嚴(yán)重污染的主要因素為城市交通工具排放的氮氧化物，城市中國汽車所排放的高濃度有害氣體主要出現(xiàn)在道路兩側(cè)和交通較為密集的區(qū)域，其對于行人的影響作用極大，更會(huì)引發(fā)大量健康問題。但是截至目前為止，我國對于城市交通造成環(huán)境污染的氮氧化物的研究極為有限?；诖耍F(xiàn)對交通道路大氣氮氧化物的監(jiān)測技術(shù)展開探討。

交通道路；大氣氮氧化物；監(jiān)測；技術(shù)

隨著人們生活水平的不斷提升，汽車數(shù)量的快速增加，機(jī)動(dòng)車輛對于城市環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響作用，其主要包括交通擁擠、廢氣排放以及噪聲影響等，汽車尾氣排放更成為當(dāng)前影響全球城市環(huán)境的重要因素。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)得知，全球所有因?yàn)榈V物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物中，機(jī)動(dòng)車的排放量達(dá)到了驚人的50%，而在部分城市空氣中，大約有80%～90%的氮氧化物來自于汽車燃燒物，當(dāng)前可以認(rèn)定，對城市人群健康威脅最大的來源是機(jī)動(dòng)車所產(chǎn)生的大量污染物質(zhì)。本文主要通過對交通道路大氣中氮氧化物含量的監(jiān)測方式和相關(guān)技術(shù)分析，為后期的機(jī)動(dòng)車污染質(zhì)量和尾氣排放濃度監(jiān)測提供相關(guān)方式和數(shù)據(jù)支持。

1　交通道路大氣氮氧化物監(jiān)測技術(shù)

1.1布點(diǎn)方法

1.1.1設(shè)立對照監(jiān)測點(diǎn)

根據(jù)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)模型得知，當(dāng)和監(jiān)測道路垂直距離超過200m，并且不存在其他污染物時(shí)，所監(jiān)測到的污染物濃度已經(jīng)降至可接受水準(zhǔn)，基于此可以在上述范圍內(nèi)選擇對照相應(yīng)的檢測區(qū)域。倘若最終監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置的對照監(jiān)測點(diǎn)所獲得的數(shù)據(jù)相互之間相差超過5%，則說明數(shù)據(jù)失效，應(yīng)當(dāng)按照上述方式重新選取。

1.1.2在開闊型道路中布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

由于開闊型道路兩側(cè)空地面積較大，對于污染空氣擴(kuò)散較為有利。根據(jù)相關(guān)監(jiān)測得知，距離非機(jī)動(dòng)車道距離為1m的位置，氮氧化物的濃度最高，并且距離道路的長度和氮氧化物的濃度成反比。分析周圍路人的自身健康，應(yīng)當(dāng)將人行道設(shè)置于距離道路邊大約3m的位置。

1.1.3在交叉路口布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

在道路交叉路口布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)是因?yàn)樵摰貐^(qū)車輛數(shù)量接近飽和，絕大多數(shù)車輛此時(shí)處于怠速狀態(tài)，周圍建筑物結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此必須在交叉路口拐角以及人行道上布設(shè)相關(guān)監(jiān)測設(shè)備。

1.1.4在街道峽谷區(qū)域布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

在街道峽谷中不同污染氣體的擴(kuò)散往往會(huì)受到峽谷形狀和上方風(fēng)向的巨大影響，其中風(fēng)向和風(fēng)速對于污染物的擴(kuò)散作用影響最大。在無風(fēng)或?qū)嶋H風(fēng)向和道路方向存在夾角時(shí)，污染氣體則會(huì)在峽谷中形成擴(kuò)散斡旋。并在街道中形成爬墻效應(yīng)，最終形成極高濃度的污染區(qū)域，而在背風(fēng)側(cè)污染物濃度則會(huì)較低?；诖?，在街道峽谷中進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮街道的迎風(fēng)面、背風(fēng)面以及垂直梯度等不同位置的污染物濃度的差別，因此應(yīng)當(dāng)在道路兩側(cè)邊緣0.5m～1m的位置設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并在垂直于地面每間隔20m～30m的距離設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。為了保證所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的可比性以及所使用的監(jiān)測方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性，應(yīng)當(dāng)在街道峽谷中設(shè)置一個(gè)斷面，并保證地面點(diǎn)和高層監(jiān)測點(diǎn)都處于所設(shè)置的斷面之上，與此同時(shí)保證兩側(cè)的監(jiān)測點(diǎn)相互之間完全對稱。此外，應(yīng)當(dāng)在建筑物的最高位置布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，并對風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行測定。

1.2采樣時(shí)間設(shè)置

（1）應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)期和時(shí)段進(jìn)行采樣；（2）由于車輛和自然風(fēng)對于氮氧化物的濃度將會(huì)產(chǎn)生較大的影響作用，基于此，應(yīng)當(dāng)在道路車輛基本穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行采樣，從而避免在車輛擁堵或者夜間車流較少時(shí)進(jìn)行采樣，同時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量避開大風(fēng)時(shí)段；（3）汽車尾氣的實(shí)際成分將會(huì)受到太陽輻射的巨大影響，而太陽輻射更會(huì)直接決定地面臭氧以及氮氧化物的變化規(guī)律，因此在實(shí)際采樣過程中應(yīng)當(dāng)選擇太陽輻射較弱的時(shí)段，從而有效減少太陽輻射對于最終采樣質(zhì)量的影響；（4）由于大氣中存在的水蒸氣會(huì)對到達(dá)地面的太陽輻射產(chǎn)生極大地影響，進(jìn)而對水汽相關(guān)光化學(xué)反應(yīng)方程式產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)當(dāng)盡可能在水汽較為適宜的氣候條件下完成采樣；（5）由于二氧化氮和水相溶便會(huì)形成硝酸酸霧和氣溶膠，其對于實(shí)際采樣質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生極大地影響作用，因此不應(yīng)當(dāng)在雨天進(jìn)行采樣。

1.3數(shù)據(jù)收集

為了保證所獲得氮氧化物采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際采樣過程中對NOx、NO2、車流量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、溫度以及車輛速度、車輛類型以及濕度和紫外線強(qiáng)度等進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測。

2　交通道路大氣氮氧化物監(jiān)測評價(jià)技術(shù)

2.1評價(jià)模式

2.1.1采取標(biāo)準(zhǔn)對比模式進(jìn)行分析

在其中融入指數(shù)法、模糊綜合評價(jià)法、等標(biāo)污染負(fù)荷法、灰色聚類法、層次分析法以及B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等多種方式。其中指數(shù)法是標(biāo)準(zhǔn)對比模式中最先使用的一種方法，其基本思想是將氮氧化物監(jiān)測濃度和空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相除，最終借助超標(biāo)情況獲知空氣質(zhì)量。而大氣環(huán)境是一種多因素影響系統(tǒng)，在進(jìn)行空氣質(zhì)量等級評定時(shí)必須充分考慮多種因素。單因子指數(shù)法則是對不同污染物進(jìn)行分別分析，并將其和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，但是無法給出較為明確的總結(jié)。僅通過污染最嚴(yán)重的因子和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對反應(yīng)控制的實(shí)際質(zhì)量，從而掩蓋其他因子對于空氣產(chǎn)生的影響，使得信息存在嚴(yán)重的缺失。為了有效解決該種問題，提出了綜合指數(shù)法，該種方式對于影響空氣質(zhì)量的所有因素進(jìn)行綜合性分析，最終獲得較為明確的空氣質(zhì)量分析結(jié)論。

2.1.2對于城市交通環(huán)境容量的深入評價(jià)

在某一限定區(qū)域內(nèi)，在一定的交通狀況下滿足相關(guān)特定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，設(shè)定時(shí)間內(nèi)所能夠容納的最大機(jī)動(dòng)車數(shù)量稱之為城市交通環(huán)境容量。而其具體數(shù)值往往會(huì)受到自然條件、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)動(dòng)車的種類、所使用的燃料，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的控制條件以及計(jì)算方法等多種因素共同影響。

2.1.3對于暴露系統(tǒng)的評價(jià)

通過對人體接觸環(huán)境空氣中污染物的強(qiáng)度、頻度以及持續(xù)時(shí)間等多種因素的分析，獲得暴露人數(shù)、基本水平、方式以及小環(huán)境中暴露的貢獻(xiàn)率等信息，更可以獲得污染物的類別和強(qiáng)度，從而獲知污染物對人體可能產(chǎn)生的影響作用。通過皮膚進(jìn)入人體的污染物數(shù)量相對于呼吸進(jìn)入體內(nèi)的污染物數(shù)量極少。因此空氣污染物的暴露量是指在設(shè)定時(shí)間內(nèi)通過呼吸進(jìn)行人體的污染物總量。

2.2交通道路空氣中NOx監(jiān)測評價(jià)模式的選擇

由于標(biāo)準(zhǔn)對比模式已經(jīng)在評價(jià)領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用，其實(shí)際研究種類和范圍也得到了大力發(fā)展。

暴露評價(jià)法隨著自己的不斷發(fā)展，已經(jīng)獲得了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，其更具有極為良好的發(fā)展前景，但是由于其評價(jià)周期較長，主要分析人們在較長時(shí)間內(nèi)污染物對于人體以及周圍環(huán)境所產(chǎn)生的巨大影響。但是在車流量變化較大并且氣象條件變化較大等，其對于暴露評價(jià)的獲取必須通過大量實(shí)驗(yàn)和測試實(shí)現(xiàn)，更需要長時(shí)間對其進(jìn)行驗(yàn)證，基于此可以發(fā)現(xiàn)，其并不適用于暴露評價(jià)。

使用微觀城市交通容量法能夠充分考慮到微觀尺度上產(chǎn)生的道路周圍環(huán)境變化，譬如對于道路周圍是否存在建筑物而影響污染物擴(kuò)撒、街谷風(fēng)以及污染物的遷移等，因此其對于當(dāng)前城市交通道路空氣中氮氧化物的評價(jià)極為適用。此外該種方式是以污染物擴(kuò)散模式以及機(jī)動(dòng)車排放因子為基礎(chǔ)反推出設(shè)定道路中所允許的最大車流量，該現(xiàn)象正好與前期研究重點(diǎn)相吻合。此外，需要重點(diǎn)開展交通規(guī)劃方面的工作。因?yàn)槠涔ぷ鲗τ谌藗兊某鲂行枨蟮目臻g分布以及相應(yīng)的交通網(wǎng)絡(luò)分布等多個(gè)方面有關(guān)一定的影響。進(jìn)行合理化的交通規(guī)劃，可以控制好車流的動(dòng)態(tài)運(yùn)行，從而也對城市中的環(huán)境污染有一定的制約，相信通過多方面的配合，我國的城市交通道路的環(huán)境能夠得到改善，促進(jìn)了城市的不斷發(fā)展與建設(shè)。

3　結(jié)語

綜上所述,隨著社會(huì)的發(fā)展，城市車流量的不斷增加，城市空氣污染問題已經(jīng)成為我國城市實(shí)際發(fā)展過程中急需解決的重要問題。通過對城市交通道路空氣中存在的氮氧化物監(jiān)測技術(shù)以及相關(guān)評價(jià)模式的深入研究，選擇使用微觀城市交通容量法對城市交通道路空氣中的氮氧化物污染情況進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，從而為城市發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)管理提供可靠的理論參考。

朱慶會(huì)（1967—），男，漢族，河南省濟(jì)源人，環(huán)境工程大專，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境空氣監(jiān)測。

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