上海市道路環(huán)境 PM1、PM2.5和 PM10污染水平*

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.我國道路環(huán)境的顆粒物濃度水平與歐美等發(fā)達國家相比要高得多，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)域進行了為期一周的實時監(jiān)測，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道路環(huán)境中顆粒物污染的影響.

1 監(jiān)測方法

1.1 監(jiān)測點位和監(jiān)測時段

2010年11月1日—7日交通高峰和非高峰時段在上海市陸家嘴功能區(qū)開展道路環(huán)境顆粒物濃度監(jiān)測.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個交通量不同的路段開展了監(jiān)測，所選道路為浦東大道L1(城市主干道，雙向六車道)和棲霞路單行段L2(城市支路)，均為東西走向.

1.2 監(jiān)測儀器及監(jiān)測指標(biāo)

采用2臺DUSTTRAKTMⅡ8530粉塵儀實時測量顆粒物濃度.監(jiān)測指標(biāo)包括ρ(PM1)、ρ(PM2.5)和ρ(PM10).采樣高度為距地面1.0 m.監(jiān)測時長根據(jù)交通信號燈周期(平均約3 min)來設(shè)定.為了研究道路環(huán)境中顆粒物粒徑特征，在L1點進行了不同粒徑顆粒物濃度的平行監(jiān)測.監(jiān)測期間實時記錄道路車流量.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)測期間上海市API指數(shù)值可知，監(jiān)測期間上海市空氣質(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)測期間除11月2日非高峰時段之外，所測時段道路環(huán)境中ρ(PM10)均高于全市日均值，其總體變化趨勢與全市ρ(PM10)日均值變化趨勢一致，說明道路環(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點高峰時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;非高峰時段可吸入顆粒物濃度(ρn(PM10)，下標(biāo)n表示非高峰時段，下同)約為全市日均值的0.72—3.14倍;L2點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點的ρ(PM2.5)變化趨勢與API變化趨勢也較為一致.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點的實時ρ(PM2.5)處于較高的水平.監(jiān)測期間較為清潔的11月3日L1和L2點的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點的ρ(PM2.5)也較11月 3 日有明顯升高，L1 點 ρr(PM2.5)約為 0.154—0.414 mg·m－3，均值為 0.283 mg·m－3;L2 點 ρr(PM2.5)約為 0.117—0.386 mg·m－3，均值為 0.243 mg·m－3;兩監(jiān)測點 ρn(PM2.5)略低于 ρr(PM2.5)，L1 點4 日均值為0.228 mg·m－3，L2 點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 ρr(PM2.5)分別達到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ρn(PM2.5)大大低于 ρr(PM2.5)，僅為 0.289 mg·m－3和 0.274 mg·m－3，說明晨間污染嚴(yán)重.

2.3 ρ(PM1)

根據(jù)監(jiān)測期間的空氣污染程度可將監(jiān)測時段分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 ρr(PM1)最高達到1.268mg·m－3和0.941 mg·m－3，遠遠高于其它監(jiān)測日.

2.4 細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的比例

監(jiān)測期間無論城市主干道監(jiān)測點L1還是城市支路監(jiān)測點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點進行了不同粒徑顆粒物濃度的實時平行監(jiān)測，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點的細(xì)顆粒物比重非常高，區(qū)別于典型的揚塵型顆粒物污染特征.監(jiān)測期間道路環(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點的PM1和PM2.5高污染水平.上海秋冬季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向為北/西北風(fēng)，冷空氣造成降溫的同時也可能帶來上風(fēng)向的污染氣團，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)向為北風(fēng).根據(jù)國家環(huán)保部發(fā)布的全國重點城市空氣質(zhì)量日報，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

交通量對道路交通環(huán)境的影響非常顯著.L1點的交通量遠大于L2點，造成了L1和L2點顯著的顆粒物濃度差異.以早高峰為例，兩個污染日期間 L1點 ρr(PM1)分別比 L2點高出0.327 mg·m－3和0.104 mg·m－3，良好日 L1點 ρr(PM1)濃度則比 L2 點高出0.021—0.034 mg·m－3，而清潔日兩點濃度差較小，L1 點 ρr(PM1)僅比 L2 點高出0.016 mg·m－3.需要特別說明的是，11月1日早高峰L1點細(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，塞車也是重要的影響因素.由于當(dāng)日早高峰L1點所在路段一直塞車，導(dǎo)致大量汽車滯留，造成了11月1日兩點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點開始逐漸減弱并消散.

4 結(jié)論

(1)城市主干道和支路監(jiān)測點的PM10濃度高于全市日均值，尤其是高峰時段.主干道監(jiān)測點L1的ρr(PM10)約為全市日均值的2.08—5.45倍，支路監(jiān)測點 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ρr(PM2.5)分別達到1.454 mg·m－3和1.210 mg·m－3，ρr(PM1)達到 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)達到 0.88，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)達到 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.