国道两侧环境空气中NO2的污染特征分析

党凤霞 张焱 张丽珍

摘 要：通过对107国道两侧环境空气中NO2浓度的监测和数据分析，得出NO2浓度分布与距离呈负相关关系，与车流量呈负相关关系，绿化带对NO2有吸收、隔挡作用，而且在一定风速段内其吸收净化作用随风速的加大而有所降低。在没有绿化带的地段，NO2浓度分布随风速加大而降低；有了绿化带的吸收、隔挡作用，當风速变化在0～2.5m/s时，绿化带内区域NO2浓度分布随风速加大而增高。

关键词：NO2；国道；污染特征；绿化带

中图分类号 R134 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）02-77-04

Analysis on Characteristics of NO2 Pollution on Both Sides of National Highway

Dang Fengxia1 et al.

（1Hebei Biqing Environmental Protection Science and Technology CO.Ltd，Shijiazhuang 050011，China）

Abstract：Through the monitoring of NO2 concentration in ambient air on both sides of national highway 107 and data analysis，it showed that on both sides of the national highway， NO2 concentration was negatively correlated with the distance，and positively with traffic flow.Green belt can absorb and block NO2 and below certain wind speed the absorption and purification decreased while wind speed increased. On both sides of national highway，without green belt，it shows that the higher the wind speed，the less NO2 density. With the absorbing and blocking of green belt，when the wind speed changes from zero to 2.5m/s，NO2 density distribution increases while wind speed goes higher.

Key words：NO2；National highway；Pollution characteristics；Green belt

1 引言

根据相关报道[1]，截至2014年底，中国公路通车总里程达到446.39万km，其中，高速公路里程达11.19万km，一级公路8.54万km。随着国民经济的发展，我国交通网络越来越健全，机动车保有量逐年增加，机动车尾气对环境的影响也越来越突出。机动车尾气的氮氧化物排放已经成为我国氮氧化物污染的第二大来源[2]。机动车在启动时，在火花塞电火花放电的作用下，位于火花塞附近的空气中的氮气和氧气反应生产一氧化氮，即N2+O2=2NO（放电）；NO在空气中很容易被氧化而生成二氧化氮：2NO+O2=2NO2。研究公路两侧环境空气中NO2的污染特征，对于采取有效的措施预防、治理机动车尾气污染具有重要的参考意义。

陈克军等[3]通过对重庆市成渝高速公路3个收费站NO2浓度的分析指出，交通环境中NO2主要来自机动车尾气，车流量越大交通沿线的NO2浓度越大；天气条件对交通沿线污染物扩散有影响，风速越大，气体污染物容易扩散，交通沿线的NO2浓度就会降低。周瑞[4]通过对淮盐高速公路附近敏感点的监测研究，得出NO2平均浓度与风速均呈不显著负相关，与车流量呈显著正相关。李震宇等[5]通过对沪杭甬高速公路两侧环境空气中NOx分布浓度及其递减规律的研究表明，调整公路两侧的NOx浓度取决于距离、车流量和天气条件，距离越远浓度越低，车流量较少时浓度较低，晴朗的天气有助于NOx的扩散，公路两侧的浓度往往较高。

2 监测方法

2.1 监测地点 本次研究选择107国道作为研究对象，采样地点设在石家庄市滹沱河北部约1.5km处路东，监测因子为NO2。107国道起点为北京广安门，终点为广东深圳文锦渡口岸，全程2 698km。这条国道经过北京、河北、河南、湖北、湖南和广东6个省份。监测点所处路段为一级公路设计，双向四车道，路基宽约25m，是石家庄市的主要出市口之一。监测点所在区域位于石家庄市区与正定县城之间，周围距离化肥厂、热电厂等污染企业均较远，附近无NO2工业污染源，区域NO2污染源主要来自交通车辆。

2.2 监测时间及频率 第一次监测：监测时间为2014年冬季1月8～10日，选择在没有绿化带隔挡、吸收的情况下进行监测，垂直于道路设置4个监测点，分别为距离路边14m、38m、61m、84m处。第二次监测：监测时间为2014年夏季8月20日、22日、23日，选择在有绿化带隔挡、吸收的情况下进行监测，垂直于道路设置3个监测点，分别为距离路边1m、20m、50m处。绿化带为人工种植，采用乔、灌、草结合的绿化体系，宽度约50m，距离路边20m和50m的2个监测点均处于绿化带内。2次监测的采样频率均为每天的8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00。每次采样1h。

2.3 测定方法 参照中华人民共和国国家标准《环境空气二氧化氮的测定》（GB/T15435-1995），采用便携式空气采样器进行采样，采用分光光度计进行分析测定[6]。

3 结果与分析

3.1 监测结果 第一次在无绿化带隔挡、吸收的情况下各监测点位监测值在0.030～0.119mg/m3，第二次在有绿化带隔挡、吸收的情况下各监测点位监测值在0.015L～0.049mg/m3，均满足《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中二级标准[7]，其中最大监测值的标准指数为0.496，相当于标准值的49.6%。监测结果见表1。监测采样期间同时记录了国道的车流量，107国道无隔挡情况下监测期间车流量在2 017～2 331辆/h，其中均以小型车为主，小型车比例为57.9%～59.3%；有隔挡情况下监测期间车流量在2 203～2 964辆/h，也均以小型车为主，小型车比例为59.6%～62.5%。监测期间的车流量超过了陈克军、周瑞、李震宇等在高速公路监测时的车流量，依据交通部《公路工程技术标准》（JTG B-2003），四车道一级公路远景设计年限的年平均日交通量约为15 000～30 000辆小客车。参照曹立峰的研究统计结果[8]，高峰小时车流量为日交通量的6%～10.3%，本次监测期间的交通量已接近高峰小时交通量，由此可见，在没有其它氮氧化物污染源影响的情况下，一级公路两侧附近区域NO2浓度可满足环境标准要求，不会对人们日常的生产、生活造成明显不利影响。

3.2 相关性分析

3.2.1 NO2浓度与距离的相关性分析 根据本次研究监测数据，监测结果与距离的相关分析见表2、表3和图1、图2。从无隔挡监测和有隔挡情况下监测结果都可以看出，NO2小时平均浓度均随离路边距离的增加而降低，此结果与李震宇等的研究结果相同。通过线性分析，无隔挡监测时的线性系数为-0.034，有隔挡情况下监测时的线性系数为-0.039；无隔挡监测期间NO2小时平均浓度随离路边距离的增加而降低的线性趋势与有隔挡情况下监测期间相比相对较平缓。分析认为，出现这种情况的原因主要是有隔挡情况下监测期间正值监测区域的夏季，路边绿化带枝叶茂盛，除污染物的扩散稀释，绿化带对汽车尾气的吸附、隔挡作用减轻了NO2的污染。

3.2.2 NO2浓度与车流量的相关性分析 本次研究NO2浓度与车流量的相关性分析见图3、图4。第一次无隔挡监测期间的最大小时车流量是最小值的1.16倍，上下浮动小于68辆/h，NO2浓度随车流量的变化趋势并不明显。第二次有隔挡监测期间的最大小时车流量是最小值的1.35倍，上下浮动小于392辆/h，NO2浓度随车流量的增加呈不明显增高趋势。陈克军等监测期间最大小时车流量是最小值的2倍以下，因此，车流量与NO2浓度呈明显的正相关关系。

3.2.3 NO2浓度与风速的相关性分析 本次研究各个监测点位NO2浓度与风速的相关性分析见图5、图6。从图5、6可以看出：（1）无隔挡的情况下，监测点位NO2浓度随风速的增加的变化，总体趋势都是随风速的增加NO2浓度降低。分析原因主要是因为随着风速的增加污染物的扩散能力增加。此结果与陈克军、周瑞等的研究结果基本相同。（2）有隔挡的情况下，监测点位NO2浓度随风速的增加的变化，总体趋势是随风速的增加NO2浓度增加。监测期间风速小于2.5m/s，绿化带仍有一定的隔挡作用，但由于风速的增加使绿化带的吸收吸附作用反而减弱，阻滞在绿化带内的污染物既不能得到有效的扩散，也不能被植物进行有效的吸收，致使绿化带内的监测点的NO2浓度增加。

4 讨论与结论

（1）本次研究监测选择的地区为城郊、无工业氮氧化物污染源的地区，虽然监测结果均不超标，但最大值已达二类环境空气标准值的49.6%，占标率较高，因此，应采取积极有效的措施控制机动车尾气对环境的影响。从降低污染来源考虑，减少机动车尾气排放，尾气净化的途径主要有2条[9]：一是改进发动机结构、改善燃烧状况等机内净化；二是利用催化反应、热反应等机外净化，在汽车的排气系统中安装各种净化装置，用化学方法减少汽车尾气中的污染物。从源头上减少机动车氮氧化物的产生。

（2）植物修复化学性大气污染的主要过程是持留和去除。持留过程涉及植物截获、吸附、滞留等，去除过程包括植物吸收、降解、转化、同化等[10]。通过植物的吸收、转化，将氮氧化物转化为为N2或植物体内的氮素从而达到净化空气的目的。绿化带植物对NO2的吸收、持留隔挡作用跟风速有关，在静风或小风条件下，NO2在绿化带内持留时间较长，植物有较充分的时间进行吸收、同化等作用进而达到去除NO2的效果，污染物浓度相对较低；随着风速的增加，空气流动有所增加，影响了绿化植物对NO2的吸收去除作用，但由于风速较小（小于2.5m/s），绿化带的持留作用阻碍了NO2向外界的进一步扩散，使其滞留在绿化带内，因此使綠化带内NO2浓度随风速的加大反而增高。

（2）通过监测分析表明，国道两侧环境空气中的浓度与距离、车流量、风速、绿化带的设置等均有关。NO2浓度随距离增加而降低，随车流量的增加而增高；在不设绿化带的空旷地带，NO2浓度随风速的加大而降低；绿化带对NO2有明显的去除、隔挡作用，在交通干线两侧设置乔、灌、草结合的绿化带是减轻汽车尾气污染的有效措施。

参考文献

[1]辉煌60年：中国公路通车总里程60年增长45倍[EB/OL].[2009-08-16].http：//www.gov.cn/jrzg/2009-08/16/content_1393479.htm.

[2]吴晓青.我国大气氮氧化物污染控制现状存在的问题与对策建议[J].中国科技产业，2009（8）：13-16.

[3]陈克军，赵德志，张兰军.高速公路环境空气中NO2的污染特征分析[J].公路交通技术，2005.（6）：134-137.

[4]周瑞.淮盐高速公路对沿线大气环境的影响研究[D].南京：南京林业大学，2008.

[5]李震宇，许强.高速公路两侧氮氧化物的分布特征[J].中国环境监测，2001，17（4）：52-55.

[6]国家环境保护局科技标准司.大气环境分析方法标准工作手册[S].1998.

[7]国家环境保护局，国家技术监督局.环境空气质量标准 GB3095-1996[S].北京：中国环境科学出版社，1996.

[8]曹立峰.论城市道路交通量统计及预测[J].城市道桥与防洪，2005（2）：19-21.

[9]孙洪昌.汽车尾气中有害气体的来源与防治措施[J].中国环保产业，1997（4）：24-26.

[10]骆永明，查宏光，宁静，等.大气污染的植物修复[J].土壤，2002（3）：113-119. （责编：张宏民）