蔡云梅 ,蔡日東 ,梁永健 ,房鑫坤 ,趙金平 ,陳多宏

（1.廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 佛山 510655；2.廣東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，國家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510308；3.廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 廣州 510006）

研究顯示，我國城市空氣污染正由“煤煙型”向“煤煙-機(jī)動(dòng)車”復(fù)合型轉(zhuǎn)化[1]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市擴(kuò)張，城市機(jī)動(dòng)車保有量逐年增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，我國汽油年總產(chǎn)量的80%、柴油年總產(chǎn)量的20%被汽車消耗掉[2]。未來我國機(jī)動(dòng)車仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，新增車用汽柴油將消耗1 億至1.5 億噸[3]。機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)上海中心地區(qū)大氣污染物中一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏姆謸?dān)率分別達(dá)到86%、57%、95%[3]；機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)北京大氣污染物中的一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏姆謸?dān)率分別為64%、47%、74%[4]。PM2.5源解析顯示，28 個(gè)城市交通源平均貢獻(xiàn)率達(dá)21.8%[5]，北京機(jī)動(dòng)車排放對(duì)大氣PM2.5的貢獻(xiàn)率高達(dá)45%[6]，深圳移動(dòng)源排放占細(xì)顆粒物（PM2.5）的貢獻(xiàn)率為52.1%[7]。2011 至2015連續(xù)5 年，全國機(jī)動(dòng)車污染防治年報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，汽車是機(jī)動(dòng)車污染物排放總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的氮氧化物(NOx) 和顆粒物(PM) 超過90%[8]。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國機(jī)動(dòng)車環(huán)境管理年報(bào)》公布的數(shù)據(jù)顯示：2017 年全國機(jī)動(dòng)車一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、顆粒物等污染物排放總量為4359.7 萬噸[4]。其中，一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧趴偭砍^80%，氮氧化物和顆粒物超過90%為汽車尾氣排放[4]。

城市交通環(huán)境中空氣污染造成的健康危害突出。機(jī)動(dòng)車近地面排放，街道峽谷的地形條件以及微氣候特征均會(huì)影響污染物的傳輸擴(kuò)散，在道路邊和城區(qū)車流密集的交通環(huán)境中累積形成高濃度熱點(diǎn)區(qū)域[9]。機(jī)動(dòng)車排放的低空特征，接近于人體呼吸帶，導(dǎo)致其易對(duì)人體呼吸道產(chǎn)生直接刺激，尾氣中的有害物質(zhì)CO，NOx 和PM 等可進(jìn)入肺部深處[1]。大量醫(yī)學(xué)研究表明，長(zhǎng)期暴露在機(jī)動(dòng)車尾氣下，會(huì)對(duì)人的呼吸、免疫系統(tǒng)、心腦血管、生殖系統(tǒng)造成嚴(yán)重傷害并具有誘變和致癌效應(yīng)[3]。交通警察、公交司機(jī)和售票員等長(zhǎng)期暴露于汽車尾氣中的職業(yè)人群健康調(diào)查顯示，這些職業(yè)人群呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)等均受到了不同程度的影響，發(fā)病率較普通人群高[10]。2012 年～2013 年，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)IARC 先后將柴油車排放、顆粒物列為 I 類（致癌性證據(jù)充分的）致癌物[1]。

機(jī)動(dòng)車污染影響空氣質(zhì)量的問題引起越來越多的關(guān)注。交通相關(guān)空氣污染物種類繁多，主要包括顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、臭氧(O3)等[10]。目前，國內(nèi)交通相關(guān)空氣污染的研究主要集中于交通環(huán)境顆粒物污染特征研究，而對(duì)于城市區(qū)域交通環(huán)境空氣污染物的污染特征研究還較少。廣州是珠江三角洲城市圈代表性中心城市，交通路網(wǎng)發(fā)達(dá)，截至2019 年廣州市民用汽車保有量2882296 輛，私人汽車擁有量2234790 輛，其交通污染不容忽視[11]。

綜上所述，為了解廣州市交通排放所帶來的路邊空氣污染狀況，本研究以廣州市路邊站的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析氣態(tài)污染物和顆粒物的變化特征，探索交通活動(dòng)與空氣污染之間的關(guān)系，旨在為交通排放污染防治提供技術(shù)支撐。

一、研究區(qū)域與方法

（一）研究區(qū)域

本研究所涉及的路邊環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)站包括黃沙路邊站、楊箕路邊站，為了進(jìn)行對(duì)比性分析，選取吉祥路城市點(diǎn)位和帽峰山森林公園點(diǎn)位分別作為城市環(huán)境空氣對(duì)照點(diǎn)和背景點(diǎn)，具體信息見表1 及圖1。研究時(shí)間段為2020 年8 月1 日～31 日。

表1 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)及檢測(cè)指標(biāo)一覽表

圖1 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空間分布圖

（二）監(jiān)測(cè)儀器及方法

本研究涉及在線監(jiān)測(cè)污染物包括NO、NO2、NOX、SO2、CO、O3、PM2.5、PM10，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使用各污染物在線監(jiān)測(cè)濃度小時(shí)均值，利用SPSS 20.0 進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析和獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)差異性分析。

（三）質(zhì)量保證和控制

為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，各在線監(jiān)測(cè)儀器均按照國家相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量保證（QA）和質(zhì)量控制（QC）。

二、結(jié)果與分析

（一）路邊環(huán)境空氣污染濃度

各點(diǎn)位污染物濃度（O3除外）：路邊站>城市點(diǎn)位>背景點(diǎn)位，見表2 所示。相關(guān)性分析顯示，路邊站NOX、NO2、NO、PM2.5、PM10、O3、CO 濃度，與吉祥路城市對(duì)照點(diǎn)位、帽峰山城市背景點(diǎn)位分別各自存在顯著的相關(guān)性（P=0.01）。SO2濃度，黃沙與吉祥路城市對(duì)照點(diǎn)位存在顯著相關(guān)性（P=0.05），與帽峰山城市背景點(diǎn)位無顯著相關(guān)性；楊箕與吉祥路城市對(duì)照點(diǎn)位無顯著相關(guān)性，與帽峰山城市背景點(diǎn)位存在顯著相關(guān)性（P=0.01）。差異性分析顯示，路邊站NOX、NO2、NO 濃度均顯著高于吉祥路（城市點(diǎn)位）大；有研究表明機(jī)動(dòng)車尾氣排放顆粒物的峰值粒徑在100nm 以下[11]，這可能是PM10存在顯著差異，而PM2.5無顯著性差異的原因。另外，黃沙路邊站PM10濃度顯著低于楊箕路邊站，可能是因?yàn)闂罨愤呎驹谒胶痛怪笨臻g上都更接近于機(jī)動(dòng)車源。路邊站SO2濃度顯著高于吉祥路（城市點(diǎn)位）和帽峰山（背景點(diǎn)位），反映了機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)路邊環(huán)境空氣的影響，黃沙路邊站SO2濃度低于楊箕路邊站，可能是因?yàn)闂罨愤呎驹谒胶痛怪笨臻g上都更接近于機(jī)動(dòng)車源。路邊環(huán)境空氣中CO 濃度顯著高于吉祥路（城市點(diǎn)位）和帽峰山（背景點(diǎn)位），反映了機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)路邊環(huán)境空氣的影響。路邊環(huán)境空氣中各污染物濃度與城市對(duì)照點(diǎn)位、背景點(diǎn)位差異性和相關(guān)性分析，反映了交通微環(huán)境空氣污染物濃度除了受背景區(qū)域性影響外，主要受局域性污染源影響。廣州黃沙和和帽峰山（背景點(diǎn)位），其中黃沙NOX、NO2、NO 濃度顯著高于楊箕，主要是因?yàn)辄S沙路邊站靠近黃沙水產(chǎn)市場(chǎng)，相對(duì)較多的卡貨車活動(dòng)排放對(duì)氮氧化物貢獻(xiàn)較大。路邊站O3濃度顯著低于城市點(diǎn)位吉祥路，黃沙路邊站、楊箕路邊站O3濃度與城市背景點(diǎn)位帽峰山無顯著性差異，這與交通環(huán)境中機(jī)動(dòng)車排放大量NO 被O3等氧化性氣體氧化為NO2有關(guān)[11]。環(huán)境空氣中PM10濃度，黃沙路邊站和楊箕路邊站顯著高于吉祥路城市點(diǎn)位（P=0.000<0.001）和帽峰山背景點(diǎn)位（P=0.000<0.001）。PM2.5濃度，黃沙路邊站、楊箕路邊站顯著高于帽峰山城市背景點(diǎn)，但與吉祥路城市點(diǎn)位之間無顯著性差異。交通源對(duì)城市大氣顆粒物的影響主要是機(jī)動(dòng)車尾氣排放和交通揚(yáng)塵[12-13]。路邊站環(huán)境空氣中PM10可能受交通揚(yáng)塵影響較大，而PM2.5受機(jī)動(dòng)車尾氣排放活動(dòng)影響較楊箕路邊站環(huán)境空氣中NOX、NO2、NO、PM2.5、PM10濃度低于上海路邊站環(huán)境空氣中相應(yīng)濃度，SO2、CO濃度相近，但廣州路邊站環(huán)境空氣中O3濃度高于上海路邊站[11]。

表2 廣州市路邊站各污染物小時(shí)平均濃度(μg/m3)

（二）路邊環(huán)境空氣晝夜?jié)舛茸兓卣?/h3>

在路邊站環(huán)境空氣中，各污染物24h 濃度變化情況見圖2，其中NOX、NO2、NO、PM10、PM2.5總體呈雙峰特征，O3呈單峰特征，CO、SO2變化不明顯。NOX濃度峰值，黃沙路邊站分別為75μg/m3（6:00）、93μg/m3（22:00），楊箕路邊站分別為97μg/m3（7:00）、60μg/m3（22:00）。PM10峰值濃度，黃沙路邊站分別為46μg/m3（15:00）、56μg/m3（20:00），楊箕路邊站分別 為54μg/m3（13:00）、57μg/m3（19:00）。PM2.5峰值濃度，黃沙路邊站分別為20μg/m3（15:00）、23μg/m3（21:00），楊箕路邊站分別為 22μg/m3（13:00）、24μg/m3（19:00）。CO濃度晝夜變化范圍較小，黃沙路邊站濃度范圍為0.80～0.96μg/m3，楊箕路邊站濃度范圍為0.59～0.82μg/m3。O3濃度晝夜變化，路邊站與城市對(duì)照點(diǎn)吉祥路、城市背景點(diǎn)帽峰山一致，均呈現(xiàn)單峰型分布，黃沙、楊箕、吉祥路和帽峰山O3濃度峰值分別是1282μg/m3（13:00）、119μg/m3（14:00）、160μg/m3（15:00）、131μg/m3（15:00）。SO2濃度晝夜變化范圍較小，黃沙、楊箕、吉祥路和帽峰山SO2濃度范圍分別為7～9μg/m3、10～11μg/m3、5～8μg/m3、4～5μg/m3，日間濃度略高于夜間，變化特征不明顯。路邊站黃沙和楊箕的晝夜變化規(guī)律存在一定的差異性，楊箕晝夜變化主要受出行高峰期影響，黃沙除了受出行交通影響外，還受附近黃沙水產(chǎn)市場(chǎng)卡貨車排放活動(dòng)影響。

圖2 路邊交通環(huán)境空氣中各污染物晝夜變化

（三）路邊環(huán)境空氣周濃度變化特征

如圖3所示，黃沙和楊箕路邊站環(huán)境空氣中各污染物周濃度變化情況不完全一致。PM10、PM2.5、O3一周內(nèi)濃度變化較相似，呈“凹”型，最低濃度在周三，其濃度范圍黃沙站分別是20.67～60.26μg/m3、8.99～22.65μg/m3、31.31～64.61μg/m3，楊箕站分別是24.35～57.22μg/m3、10.41～24.61μg/m3、39.81～72.17μg/m3。NOX、NO2、NO周濃度變化情況類似，呈單峰型，最高濃度在周五，其濃度范圍黃沙站分別是53.31～82.91μg/m3、33.54～46.23μg/m3、10.48～23.59μg/m3，楊箕站分別是44.09～61.07μg/m3、31.45～40.49μg/m3、7.11～13.75μg/m3。SO2、CO周濃度變化較小，黃沙站濃度范圍分別是6.19～9.35μg/m3、0.80～0.90μg/m3，楊箕站分別是10.35～10.88μg/m3、0.66～0.75μg/m3。NOX、NO2、NO、O3、PM10、PM2.5、SO2、CO濃度，經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，周一至周五工作日各污染物的濃度與周六日各污染物的濃度均無顯著性差異（P>0.05）。

圖3 路邊交通環(huán)境空氣中各污染物晝夜變化

三、結(jié)論

路邊站黃沙、楊箕交通微環(huán)境空氣中NOX、NO2、NO、PM10、CO、SO2濃度均顯著高于城市點(diǎn)吉祥路、背景點(diǎn)帽峰山，PM2.5濃度顯著高于背景點(diǎn)帽峰山，但與城市點(diǎn)吉祥路之間無顯著性差異。交通環(huán)境中O3濃度較低，顯著低于城市點(diǎn)，與背景點(diǎn)無顯著性差異。NOX、NO2、NO、CO 濃度黃沙顯著高于楊箕，PM10、SO2黃沙顯著低于楊箕，PM2.5濃度黃沙與楊箕無顯著性差異。路邊環(huán)境空氣中各污染物濃度與城市對(duì)照點(diǎn)、背景點(diǎn)污染物濃度多存在顯著相關(guān)性。交通微環(huán)境空氣中污染物濃度，除了受區(qū)域性背景影響外，主要受局域性污染源排放活動(dòng)影響。

路邊站黃沙、楊箕交通微環(huán)境空氣中NOX、NO2、NO、PM10、PM2.5濃度晝夜變化總體呈雙峰特征，峰值時(shí)間分別在早上7:00 左右和夜間21:00 左右。O3濃度晝夜變化呈單峰特征，峰值多在14:00 左右。CO、SO2濃度晝夜變化不明顯。黃沙、楊箕2 個(gè)路邊站各監(jiān)測(cè)污染物濃度晝夜變化規(guī)律存在一定差異性，主要受局域性污染源排放差異影響，其中黃沙除了受出行車輛影響外，還受附近水產(chǎn)市場(chǎng)相對(duì)較多的卡貨車排放活動(dòng)影響。

工作日（周一～周五）與休息日（周六、日）NOX、NO2、NO、O3、PM10、PM2.5、SO2、CO 濃度均無顯著性差異。