贛州市章貢區(qū)交通干線空氣污染狀況調(diào)查與分析

周炳亮，林 芬，邱 偉，張小康，饒紹奇，劉金林，何汶欽，劉 彤

（1.贛南醫(yī)學(xué)院2015級本科預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)；2.贛南醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生與健康管理學(xué)院；3.贛南醫(yī)學(xué)院，江西 贛州 341000）

隨著世界新時(shí)代的到來，城市化和工業(yè)化進(jìn)展急劇加速，大氣污染問題已經(jīng)成為現(xiàn)階段最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一[1-3]。研究表明，我國空氣質(zhì)量指數(shù)（Air quality index，AQI）月均值和AQI年均值在空間上均存在高-高集聚（“高污染”）和低-低集聚（“低污染”）兩類集聚區(qū)域，整體呈現(xiàn)出“北高南低”的南北區(qū)域分異格局，以PM2.5、PM10、O3為主的污染物結(jié)構(gòu)影響了區(qū)域AQI[4]；多個(gè)對地區(qū)空氣污染的研究發(fā)現(xiàn)[5-9]，其整體的空氣質(zhì)量比以往有好轉(zhuǎn)，但顆粒物和O3污染在部分地區(qū)仍在持續(xù)甚至有上升趨勢，而道路交通相關(guān)的因素在其中起了重要的作用。交通干線作為一個(gè)城市的交通運(yùn)輸主動(dòng)脈，對外交通的最重要通道，儼然成為城市空氣污染的重要來源之一，交通相關(guān)空氣污染狀況也被廣泛研究[10-17]，且有研究表明，其污染程度高于非交通點(diǎn)位，而機(jī)動(dòng)車和氣象指標(biāo)是這一現(xiàn)象的主要因素[12-13]。

贛州市城市化建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)日益增強(qiáng)，進(jìn)入城市化快速發(fā)展時(shí)期[18]。直至2018年底，贛州全市民用汽車保有量944 675輛，比上年末增長18.3%，私人汽車保有量886 381輛，比上年增長18.3%[19]。而城市化建設(shè)和汽車保有量的不斷增加，可能使贛州交通干線空氣質(zhì)量不斷惡化。本研究擬通過分析贛州市章貢區(qū)交通干線空氣污染狀況和影響因素，發(fā)現(xiàn)其交通干線的污染現(xiàn)況、規(guī)律和影響因素，為采取措施制定環(huán)境規(guī)劃和有關(guān)的管理、防治對策提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備分光光度計(jì)（uvBluestar）、分析天平（MP200B）、干燥箱（UFHOPLUS）、恒溫水浴箱（XMTD-204）、冰箱（BCD-290W）、電爐（DL-1）、小流量大氣采樣器（TMP-1500）、氣溫-氣濕儀（京制02240130）、風(fēng)速儀（AVM-07）、氣壓計(jì)（91NO3147）噪音計(jì)（TES-1357）、照度計(jì)（AR-813）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 現(xiàn)場監(jiān)測采用功能分區(qū)布點(diǎn)法將贛州市章貢區(qū)分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)1區(qū)、商業(yè)2區(qū)、居民區(qū)和對照區(qū)5個(gè)功能分區(qū)，在各分區(qū)分別選擇工業(yè)一路、文清路、五指峰路、創(chuàng)新大道公交車站臺(tái)和贛南醫(yī)學(xué)院黃金校區(qū)三四棟門口作為采樣點(diǎn)，在各季節(jié)選擇有代表性的3 d，監(jiān)測各點(diǎn)大氣穩(wěn)定的夜間、不穩(wěn)定的中午和中等穩(wěn)定的黃昏的車流量（中、大型和小型機(jī)動(dòng)車）、氣象指標(biāo)、噪聲，并采集空氣中的SO2、NO2和O3，以得到各污染物的1 h平均濃度。

1.2.2 污染物的采集與測定方法按GB/T15435《環(huán)境空氣二氧化氮的測定》Saltzman法測定NO2濃度；按GB/T15262《環(huán)境空氣二氧化硫的測定》甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法測定SO2濃度；按GB/T15437《環(huán)境空氣臭氧的測定》靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法測定O3濃度[20]。其中采用的吸收液分別是二氯化汞鹽溶液（SO2）、對氨基苯磺酸-鹽酸萘乙二胺混合液（NO2）和靛藍(lán)二磺酸鈉溶液（O3），并均以0.5 L·min-1流量采氣20 min。

1.2.3 國控點(diǎn)位數(shù)據(jù)收集資料來源江西省贛州市氣象局網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)，從中篩選2018年9月至2019年8月5個(gè)國控點(diǎn)位（通天巖、地委、市圖書館、氣象局和華堅(jiān)鞋城）各時(shí)點(diǎn)AQI值和其包含的6種污染物濃度，收集得365天各時(shí)點(diǎn)各指標(biāo)濃度值。

1.3 評價(jià)方法按GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》環(huán)境空氣污染物基本項(xiàng)目濃度限值對所有污染物濃度進(jìn)行評價(jià)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 22.0軟件整理所有數(shù)據(jù)，對國控點(diǎn)位與采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析、簡單線性分析和t檢驗(yàn)，對影響因素進(jìn)行多元線性分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 采樣點(diǎn)污染物時(shí)空分布分析如表1所示，各分區(qū)的SO2濃度在冬季處于較高值，秋季相對較低，工業(yè)區(qū)在夏季濃度明顯高于其他區(qū)；NO2濃度在各分區(qū)整體呈春低夏高的趨勢，居民區(qū)與工業(yè)區(qū)在夏季出現(xiàn)極高值，商居1區(qū)在秋冬季濃度高且商居2區(qū)在冬季與其持平；對照區(qū)O3濃度在冬季相對低而其他季節(jié)高，其他區(qū)呈現(xiàn)出夏季高而其他季相對較低且平穩(wěn)的趨勢。

表1 采樣點(diǎn)三污染物時(shí)空變化特征/±s

表1 采樣點(diǎn)三污染物時(shí)空變化特征/±s

季節(jié)春污染物SO2 NO2 O3夏SO2 NO2 O3秋SO2 NO2 O3冬SO2 NO2 O3工業(yè)區(qū)49.03±22.70 4.30±4.00 8.77±5.69 89.97±30.58 46.60±19.23 51.30±42.28 36.00±20.81 10.00±2.00 14.07±24.36 69.80±1.70 5.93±4.28 4.80±5.43商居1區(qū)32.90±21.93 2.67±2.52 8.07±4.00 31.43±33.28 24.40±11.63 43.03±18.14 2.17±3.75 32.17±15.10 3.93±6.12 55.50±11.85 22.60±18.81 4.43±5.11商居2區(qū)26.33±18.13 2.10±2.52 12.77±1.61 12.67±11.37 26.90±12.56 47.60±23.61 22.33±9.07 11.87±7.05 10.60±0.66 61.23±11.48 28.50±4.90 1.40±1.64居民區(qū)45.67±9.85 2.83±4.91 3.30±3.40 50.83±39.02 47.20±10.81 45.33±7.25 66.67±20.82 3.33±5.77 3.33±5.77 71.53±20.72 8.50±2.00 4.37±3.80對照區(qū)45.27±12.50 2.90±0.35 28.67±3.51 32.63±8.90 27.13±5.69 33.5±3.74 14.67±15.04 9.07±1.86 35.00±3.00 64.23±8.77 6.37±1.59 0.97±0.95

2.2 國控點(diǎn)位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述分析

2.2.1 AQI日均值變化如圖1所示，AQI日均值在10～100之間呈現(xiàn)周期性W～脈沖型波動(dòng)規(guī)律，一年內(nèi)85天空氣質(zhì)量為良，其余時(shí)間為優(yōu)。2018年9—10月日均值大部分在30～60，偶爾出現(xiàn)低值；2018年11月AQI值持續(xù)從60降至15；隨后2018年12月—2019年1月間AQI日均值15～100，在優(yōu)（0～50）和良（50～100）之間有較大波動(dòng)；2019年3月AQI日均值15～60，波動(dòng)幅度較小且逐漸上升，空氣質(zhì)量以優(yōu)為主；2019年4—8月AQI日均值20～60，波動(dòng)平緩，空氣質(zhì)量以優(yōu)為主。

圖1 國控點(diǎn)位AQI日均值變化趨勢

2.2.2 AQI值的時(shí)空分布如圖2所示，各點(diǎn)位一天內(nèi)的AQI值變化趨勢基本一致，在一天中呈現(xiàn)兩個(gè)峰值（12時(shí)和22時(shí)）和兩個(gè)谷值（5時(shí)和18時(shí)）；AQI平均值絕大部分時(shí)間低于50，空氣質(zhì)量為一級優(yōu)；華堅(jiān)鞋城（工業(yè)區(qū)）的AQI值全天略高于其他點(diǎn)位，且在22時(shí)左右達(dá)到最高值，空氣質(zhì)量為二級良；而通天巖（對照區(qū)）的AQI值全天略低于其他點(diǎn)位，即空氣質(zhì)量相對最優(yōu)。

圖2 AQI值時(shí)空分布圖

2.2.3 6大污染物月均值變化如圖3所示，參考《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012），PM10在秋冬季的平均濃度高于一級限值，其他污染物濃度均值在采樣點(diǎn)及國控點(diǎn)位均符合一級標(biāo)準(zhǔn)；CO濃度在1—2月略上升，其他時(shí)間較為穩(wěn)定且處于低水平；NO2、PM2.5和PM10濃度在2018年9月—2019年1月緩慢升高，2月驟降后小幅上升，而后至8月持續(xù)緩慢下降；在各污染物中O3濃度起伏波動(dòng)最大，在12月濃度最低，8—10月相對維持峰值水平；SO2濃度從2018年9月—2019年2月持續(xù)緩慢下降至最低值，而后又緩慢上升，其全年濃度變化不大。

圖3 國控點(diǎn)位各污染物月平均濃度變化

2.3 采樣點(diǎn)與國控點(diǎn)位對比分析

2.3.1 三大污染物對比描述如圖4～圖6所示，SO2濃度在春夏季波動(dòng)較大，秋季濃度大部分較低且變化平緩，交通干線的濃度普遍略高于對應(yīng)國控點(diǎn)位；兩來源的NO2濃度軌跡基本吻合，但夏季采樣點(diǎn)濃度反超國控點(diǎn)位，不同于其他季節(jié)國控點(diǎn)位濃度略高于采樣點(diǎn)，夏季濃度波動(dòng)較大，而春季濃度相對低且變化平緩；O3在國控點(diǎn)位的濃度普遍略高于采樣點(diǎn)，春夏呈逐漸上升趨勢，到秋季又開始下降且趨于平穩(wěn)。但交通干線上三種污染物在夏季均出現(xiàn)一個(gè)異常高值。

圖4 兩來源SO2濃度季節(jié)變化趨勢

圖5 兩來源NO2濃度季節(jié)變化趨勢

圖6 兩來源O3濃度季節(jié)變化趨勢

2.3.2 三大污染物相關(guān)性及差異分析如表2所示，使用 SPSS 22.0 軟件對兩來源的 SO2、NO2、O3濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，可認(rèn)為三種污染物在國控點(diǎn)位和采樣點(diǎn)濃度有正相關(guān)關(guān)系（r=0.574，P＜0.05；r=0.757，P＜0.05；r=0.932，P＜0.05）；再對三種污染物進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)，可認(rèn)為三種污染物兩來源的總體均數(shù)存在差異（分別為t=9.429，P＜0.05；t=?3.76，P＜0.05；t=?10.22，P＜0.05）。所以在統(tǒng)計(jì)學(xué)上兩來源數(shù)據(jù)呈正線性相關(guān)關(guān)系同時(shí)也存在一定的差異。

表2 兩來源SO2、NO2、O3濃度配對t檢驗(yàn)分析結(jié)果

2.4 交通干線空氣污染影響因素分析

2.4.1 采樣點(diǎn)各影響因素描述性分析如表3所示，贛州在夏秋季氣溫極高，可達(dá)40℃以上，但冬春季氣溫不會(huì)低于零下，且一天中晝夜溫差較大，而各區(qū)溫度高低和趨勢大致相同；照度的變化趨勢與溫度相似，由于贛州晴天居多，四季平均照度較高，且夏秋季晴天的中午可達(dá)極高值；氣濕值較高，平均在50%，各區(qū)在秋冬季相對低；各區(qū)氣壓大小差異較小且變化趨勢相似，均在夏季較低，冬季較高；地勢平坦且大型車輛多的工業(yè)區(qū)和居民區(qū)起風(fēng)頻繁，平均風(fēng)速較大，其他各區(qū)交通干線起風(fēng)受車流影響，風(fēng)速均值差異不大；工業(yè)區(qū)和居民區(qū)大中型車遠(yuǎn)多于其他區(qū)，而商業(yè)區(qū)和商居區(qū)以小型車為主，各區(qū)車流量在黃昏較大，在車流量高峰期，兩個(gè)商業(yè)區(qū)會(huì)頻繁出現(xiàn)堵車的現(xiàn)象；其他區(qū)對比對照區(qū)的噪聲瞬時(shí)最大值明顯更高，在80分貝以上，現(xiàn)場觀察到噪聲主要來源于過往的車輛，對兩者進(jìn)行相關(guān)性分析，r=0.607，P＜0.05，可認(rèn)為兩者間有正相關(guān)關(guān)系。

表3 各影響因素的時(shí)空變化特征/±s

表3 各影響因素的時(shí)空變化特征/±s

分區(qū)工業(yè)區(qū)商居1區(qū)商居2區(qū)居民區(qū)對照區(qū)季節(jié)春夏秋冬 春夏秋冬 春夏秋冬 春夏秋冬 春夏秋冬氣溫/℃10.5±0.4 33.1±0.8 24.3±6.0 8.0±2.2 7.8±1.6 36.5±6.8 25.7±5.5 12.8±2.8 7.2±0.3 36.1±3.5 25.7±4.7 11.0±1.5 8.3±1.1 34.5±1.8 26.3±4.2 10.7±4.0 8.6±1.6 33.6±2.0 19.1±1.9 9.7±5.9氣濕/%56.6±5.8 55.6±3.4 49.0±11.0 39.7±2.6 64.0±6.9 49.5±19.6 49.8±12.9 58.6±11.8 66.3±3.7 49.6±11.4 49.0±9.5 61.1±12.6 68.2±2.2 52.9±6.6 64.7±2.1 45.3±12 68.6±2.5 55.4±7.7 68.6±1.9 45.9±18.8氣壓/kpa 100.4±0.3 98.8±0.1 100.7±0.03 101.5±0.2 100.9±0.1 99.2±0.2 100.7±0.1 100.8±0.1 101.0±0.1 99.2±0.2 100.7±0.1 100.9±0.3 100.3±0.1 99.0±0.1 100.7±0 101.1±0.2 100.3±0.1 98.9±0.1 100.5±0.1 101.2±0.3風(fēng)速/m·s-1 0.6±0.5 1.0±0.5 0.8±0.4 1.5±1.1 0.2±0.2 1.5±1.0 0.8±0.4 0.4±0.5 0.1±0.3 0.5±0.3 0.5±0.3 0.9±1.6 1.8±0.7 0.7±0.3 0.9±0.4 0.5±0.8 0.6±1.0 0.6±0.5 0.5±0.1 0.8±0.9照度/lux 11 021±12 565 23 939±32 505 89910±148021 20 512±18 219 6 712±6 772 39 821±61 717 7 478±7 263 8 148±11 836 3 814±5 546 36 167±59 919 36 715±61 365 6 557±11 345 6 071±7 590 16 567±13 520 11 366±14 667 32 531±45 036 5 928±6 565 17 690±15 594 8 991±13 857 35 145±37 847噪聲/dB 84.7±1.5 86.2±2.1 83.6±1.5 86.9±3.9 77.6±3.4 81.4±1.0 65.7±1.8 85.2±0.9 82.7±0.5 82.0±0.6 80.6±1.5 84.1±2.2 81.3±1 87.1±3 84.7±2 89±0.4 69.2±1.8 69.1±1.5 56.6±3.1 66.3±3.3大車（輛/時(shí)）197.3±32.7 224±8.6 160±15 118.7±16.8 33.3±1.9 38.7±9.4 58±22.9 38.7±16.4 29.3±5 40±15 32±11.3 24.7±14.8 145.3±18 140±11.8 142.8±16.2 148±26.1 4±3.3 6.7±5 18±14.7 1.3±1.9小車（輛/時(shí)）546.7±156.9 512±199.9 428±88.9 288±22.9 742.7±169 825.3±100.2 771.3±57.7 760.7±41.5 630.7±181.4 644±163.7 640±140.7 478±76.2 766.7±143.7 722.7±199.7 739.2±169.0 808.0±226.9 86.7±18.6 56±25 130±15 40±15

2.4.2 各影響因素多元線性回歸分析以AQI為因變量（y），氣溫（x1）、氣濕（x2）、氣壓（x3）、風(fēng)速（x4）、小型車輛（x5）、季節(jié)（x6）、照度（x7）、噪聲（x8）和大型車輛（x9）為自變量進(jìn)行多元線性回歸分析。整體分析得整體的相關(guān)系數(shù)r=0.899，決定系數(shù)R2=0.808，校正決定系數(shù)為0.763；方差分析（整體模型檢驗(yàn)）F=17.813，P＜0.05，表明模型差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；再對其進(jìn)行逐步回歸分析，逐步剔除后，如表4所示第5個(gè)模型中所有變量的偏回歸系數(shù)及常數(shù)項(xiàng)的假設(shè)檢驗(yàn)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即氣溫、氣濕、氣壓、風(fēng)速、小型車輛和季節(jié)是國控點(diǎn)位與交通干線空氣質(zhì)量差異的主要影響因素；而只有風(fēng)速的斜率為負(fù)，是空氣質(zhì)量的保護(hù)因素；根據(jù)變量進(jìn)入和剔除條件，照度、噪聲和大型車輛被剔除而未進(jìn)入回歸方程；綜合上述分析結(jié)果，可得回歸方程：y=?598.741+1.579x1+0.436x2+5.788x3?4.061x4+0.118x5+4.570x6。

表4 各影響因素的逐步線性回歸分析結(jié)果a

3 討 論

3.1 空氣污染狀況本文分析了贛州市章貢區(qū)2018年9月至2019年8月交通干線及國控點(diǎn)位污染狀況與趨勢。研究結(jié)果顯示，兩來源的污染物濃度均符合二級標(biāo)準(zhǔn)；交通干線污染物濃度整體上春季相對平穩(wěn)，而夏冬季相對波動(dòng)大且均存在較高值[14]；國控點(diǎn)位AQI一年內(nèi)85天（23.3%）的值高于50，主要集中在1月、2月和12月，在一天中呈現(xiàn)兩個(gè)峰值（12時(shí)和22時(shí)）和兩個(gè)谷值（5時(shí)和18時(shí)）[21]；交通干線的SO2、NO2濃度高于國控點(diǎn)位，這與多個(gè)地區(qū)交通空氣污染研究結(jié)果一致[12-15]。但夏季SO2、NO2濃度出現(xiàn)異常高于國控點(diǎn)位的值，結(jié)合贛州道路建設(shè)和氣象因素等的條件，該日所監(jiān)測交通干線上很可能出現(xiàn)光化學(xué)煙霧事件，確切情況需要更深入地探究。

3.2 交通干線空氣污染影響因素分析的影響因素中氣溫、氣濕、氣壓、風(fēng)速、季節(jié)和小型車輛對空氣質(zhì)量的影響有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明交通干線的污染主要受氣象和機(jī)動(dòng)車的影響[13]。雖然各污染物指標(biāo)均處于正常水平，但在現(xiàn)場監(jiān)測過程中能明顯感受到車流量大的交通干線短時(shí)污染仍然不小，車輛高速行駛帶起大量顆粒物且排放大量尾氣[16-17]；尤其是施工路段，道路擁擠，車輛停留時(shí)間長不斷產(chǎn)生污染物；因贛州地理位置原因，盛夏無遮攔的道路地面溫度高達(dá)45℃，照度可達(dá)260 Klux，容易造成逆溫，各季節(jié)晝夜溫差大，污染物容易在降溫而濕度增加夜晚聚集而擴(kuò)散緩慢導(dǎo)致空氣中污染物較高；同時(shí)分析得交通干線噪聲與車輛有正相關(guān)關(guān)系，其帶來的噪聲極其影響人們正?；顒?dòng)，工業(yè)區(qū)、國道旁居民區(qū)大型車輛多而噪聲影響最嚴(yán)重。

3.3 建議為了保障公眾健康，建議增加交通干線空氣質(zhì)量和PANs的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以防止和防治交通干線可能出現(xiàn)的空氣污染和光化學(xué)污染。在氣象因素影響上，相關(guān)部門應(yīng)做出被動(dòng)應(yīng)對空氣污染的方法，如相應(yīng)增加道路清理、降塵次數(shù)。對于車輛等人為影響因素，可采取主動(dòng)應(yīng)對方法，如路段限行、交通管制、限速和禁止鳴笛等。在城市建設(shè)的同時(shí)更加重視其帶來的污染并作有效處理措施，如濕式作業(yè)、增加綠化建設(shè)等。同時(shí)應(yīng)引起廣大市民關(guān)注，減少私家車出行，出行盡量戴口罩和避免長時(shí)間停留在交通干線上等。