成都市典型建筑工地扬尘污染特征研究

宋丹林，黄凤霞，陈 燕，谭钦文，田 红

(1.成都市环境保护科学研究院，成都 610072；2. 成都市机动车排气污染防治技术保障中心，成都 610066)

1 引 言

扬尘污染会引起能见度的下降并影响周边区域空气质量[1-2]，颗粒物源解析结果显示扬尘对PM10的贡献超过了20%[3-4]，且在春季的贡献率显著提高，建筑工程施工阶段的扬尘污染是城市主要大气污染问题之一[6]，国内在较多的城市开展了扬尘排放特征的研究[7-8]。成都作为一个快速发展的内地城市，随着城市建设强度的增大，建筑施工工地扬尘排放量也大，本研究通过同时开展扬尘在线监测和手工重量法离线监测，分析建筑工地扬尘排放现状及时空分布特征。

2 材料与方法

2.1 测试点位

本次测试工地位于成华区崔家店路52号，测试期间工地处于主体，装饰装修阶段，建筑面积约为25万m2。此次测试共设4个监测点，测试工地基本信息见表1，其中1#和2#点位在线监测和手工重量法监测设备共同测试，3#和4#点位只用手工重量法监测设备测试。此次比对测试的时间为2015年1月28日～2月9日，共持续13天。

表1 测试工地基本情况Tab.1 Main information of construction site

2.2 测试方法

此次测试过程中主要采用了两种方法，在线监测和手工重量法离线监测，同时引入了国控监测子站数据进行比对

2.2.1 在线监测

在线监测能实现连续自动的监测，采集到的数据更加的准确和及时有效[9]，具有高时间分辨率的特点。本次在线监测仪器为扬尘在线监测设备，测试指标为TSP、PM10、PM2.5，主要测试方法为光散射法，测试时间为24h连续监测，时间分辨率为1min。监测设备采用2G/3G公共无线数据传输网络进行远程数据传输，每台设备均自带无线数据通信模块。

2.2.2 离线监测

PM2.5的手工监测重量法是国际上普遍列为标准方法(或参考方法) ，它是PM2.5监测质量保证的重要手段[10]。本次手工离线监测仪器为青岛明华的MH1200型全自动大气/颗粒物采样器，冲击式切割采样头，采样滤膜为玻璃纤维滤膜，滤膜直径为90mm，测试指标为TSP、PM10、PM2.5，手工重量法测试参照《环境空气总悬浮颗粒物的测定—重量法》(GBT15432-1995)和《环境空气中PM10和PM2.5的测定—重量法》(HJ618-2011)执行。

2.2.3 国控点监测

通过在成都市环境监测中心站网站获取国控点(十里店)逐小时监测数据，数据包括PM10和PM2.5。

2.2.4 气象资料

由于本次测试过程中，未单独现场测试气象参数，主要采用同期温江站(气象国控站)观测的气象数据对测试期间的气象条件进行分析。

3 结果与讨论

3.1 在线监测与国控监测点比较分析

测试期间成都市主导风向为东北风，4个测试点位中，2#处于上风向，1#处于下风向，3#和4#垂直于主导风向。通过将扬尘在线监测设备测试PM10和PM2.5小时均值数据及日均值数据与国控监测点(十里店)数据进行对比，见图2和图3，可以看出上、下风向扬尘在线监测设备PM10和PM2.5监测值与国控监测点(十里店)数据之间变化趋势十分接近，且呈现出较好的相关性，上风向(2#)、下风向(1#)PM10日均值总体较国控监测点(十里店)数据分别高出23%和21%，上风向(2#)、下风向(1#)PM2.5日均值总体较国控监测点(十里店)数据分别高出19%和12%。

图3 在线监测PM2.5与国控监测点(十里店)数据变化趋势图Fig.3 Comparison of PM2.5 between on-line monitoring in construction sites and the national monitoring and controlling sites(Shilidian)

3.2 在线监测与手工监测比较分析

图4是上、下风向总颗粒物的对比图，可以看出，各扬尘在线监测设备测试的上风向(2#)、下风向(1#)总颗粒物(TSP)浓度普遍高于手工监测数据，其中上风向(2#)高出1.35倍，下风向(1#)高出0.84倍。在线监测设备测试的总颗粒物比手工监测的浓度高的原因，一方面可能由于监测方法的差异，另一方面可能由于在线监测设备测试的是总颗粒物，而手工监测测试的是TSP(是指空气动力学直径小于100μm的颗粒物)。

图4 在线监测总颗粒物浓度与手工监测数据变化趋势图Fig.4 Comparison of TSP by on-line monitoring and manual methods in construction sites

图5是上、下风向PM10的浓度对比图，可以看出上、下风向扬尘在线监测设备测试PM10监测值与手工监测数据之间变化趋势较接近，上风向(2#)、下风向(1#)PM10日均值总体较手工监测数据分别低19%和33%。

图6为上、下风向PM2.5的浓度对比图，可以看出，扬尘在线监测设备测试PM2.5监测值与手工监测数据之间呈现出较好的相关性，变化趋势也比较接近，上风向(2#)、下风向(1#)PM2.5日均值总体较手工监测数据分别低24%和20%。

图5 在线监测PM10浓度与手工监测数据变化趋势图Fig.5 Comparison of PM10 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

图6 在线监测PM2.5浓度与手工监测数据变化趋势图Fig.6 Comparison of PM2.5 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

3.3 在线监测扬尘排放规律

通过对测试工地不同测试点位监测结果分析，工地扬尘排放呈现如下时间和空间变化特征。

3.3.1 扬尘排放空间变化规律

施工工地在线监测数据见表2，在线监测结果显示，上风向(2#)总颗粒物、PM10和PM2.5日均浓度分别为650μg/m3、140μg/m3和88μg/m3；下风向(1#)总颗粒物、PM10和PM2.5日均浓度分别为659μg/m3、138μg/m3、83μg/m3，图7为测试工地上、下风向在线监测颗粒物日均浓度趋势变化图，工地上风向和下风向各个粒径污染物测试结果比较接近，且日变化趋势较一致。

表2 施工工地在线测试数据统计表Tab.2 Statistical table of on-line monitoring data in construction sites (μg/m3)

图7 上风向(2#，左)和下风向(1#，右)在线监测颗粒物日均浓度趋势变化Fig.7 The trend of daily average concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.2 扬尘排放时间变化规律

图8为测试工地上、下风向测试期间(2015年1月28日～2月9日)扬尘小时均浓度均值变化图，上下风向变化趋势基本一致，上午7:00～11:00之间颗粒物浓度出现明显峰值，夜间从18:00过后呈现明显上升，可能与气象扩散条件以及工地的施工活动有关系。

图8 上风向(2#)和下风向(1#)在线监测颗粒物小时浓度变化趋势Fig.8 The trend of hour concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.3 典型时段扬尘排放规律

图9为2015年1月29日测试工地颗粒物分钟浓度变化趋势，图10为小时浓度变化趋势图，其中上风向(2#)在7：00～8:00之间总颗粒物、PM10和PM2.5均出现了两个明显峰值，下午16:00过后扬尘污染呈现上升的趋势，上风向(2#)临近工地内部道路，是工地运渣车主要进出通道，从监测期间的视频录像来看，夜间虽然工地主体施工停止，但运渣车活动比较频繁，扬尘排放与工地现场车辆进出有密切关系[11]，这也是夜间部分时段颗粒物浓度上升的主要原因。下风向(1#)在下午16:00～19:00之间出现了典型的峰值，尤其是19:00左右尤为明显，下风向(1#)为工地的大门，是施工进出的主要通道，19:00左右是工人下班时间点，可能与工地内工人活动有一定关系。

图9 典型时段在线监测颗粒物分钟浓度变化Fig.9 The trend of minutes concentration of particulate matter on a typical day

图10 典型时段在线监测颗粒物小时浓度变化Fig.10 The trend of hour concentration of particulate matter on a typical day

4 结 论

4.1 在线测试的总颗粒物、PM10和PM2.5日均值在工地上风向和下风向测试浓度比较接近，小时平均值在上下风向变化趋势基本一致，建筑施工工地扬尘污染在不同监测点位的差异相对较小；

4.2 扬尘排放时间变化规律明显，与气象因素和施工活动、运渣车进出等人为因素有密切的关系；

4.3 在线监测设备测试的上风向(2#)、下风向(1#)总颗粒物(TSP)浓度普遍高于手工监测浓度(这与监测方法和监测对象有关)，上、下风向PM10、 PM2.5扬尘在线监测设备监测值与手工监测数据之间变化趋势较接近，上风向(2#)、下风向(1#)PM10日均值总体较手工监测数据分别低19%和33%，PM2.5日均值总体较手工监测数据分别低24%和20%。