昌吉市道路环境颗粒物污染特征研究

金淑聪

（昌吉回族自治州环境监测站 新疆昌吉 831100）

引言

“十五”以来，经济发展快速上升的同时也对环境空气质量造成了不同程度的影响。人类活动成为大气质量污染主要污染源，活动产生的可吸入颗粒物（PMI0）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性污染问题明显突出，雾霾现象的频发，不同程度影响群众工作和生活。通过作者课题《昌吉市灰霾天气大气颗粒物污染特征分析》研究结果表明：扬尘是昌吉市区域空气可吸入颗粒物（PMI0）、细颗粒物（PM2.5）增加的主要原因之一，道路扬尘又是可吸入式颗粒物的主要来源。“大气十条”实施以来，尤其是近几年来，秋冬季大气污染一直处于较高水平，以细颗粒物为代表的颗粒物污染问题较为突出，部分重污染月份连续出现颗粒物严重污染现象。虽然昌吉州的大气污染防治工作取得初步成果，2016 年、2017 年已连续两年大气环境质量均呈现下降趋势，2017 年PM2.5 年均浓度 达到67 微克/立方米，2018 年通过努力，PM2.5 年均浓度较2017 年下降7.5%，PM2.5 平均浓度62微克/立方米。《新疆维吾尔自治区打赢蓝天保卫战三年行动计划（2018-2020 年）》要求，到2020 年昌吉州辖区PM2.5 达到36 微克/立方米。以目前实际情况来看，要完成自治区下达的指标任务形势严峻。

为了给管理者提供正确的决策数据，昌吉州采取移动走航平台。走航检测平台可实现边走边测，能说清污染成因、污染来源、污染趋势，也能及时发现污染源且精确污染源定位，真正做到“测管”协同，在环境监测和环境监察系统都有广泛应用大气污染走航遥感监测车主要用于区域污染分布走航观测、区域污染迁移路径走航观测、区域污染输送断面扫描观测、驻点垂直和扫描观测。走航车系统具备自动设置调整走航线路并结合GIS开展走航观测功能。大气污染走航遥感监测车将监测设备、信息处理、决策支持、通讯指挥等功能集于一体，在各种情况发生时采取快速应对措施，为环境监测提供强有力的监测手段和技术支持。其监测数据可远程控制、在线查看及数据分析。综合数据分析可获悉颗粒物污染程度、类型、来源和时空演变过程。

随着机动车保有量的不断增加，由机动车所引起的道路交通扬尘已日益成为城市大气颗粒物污染的主要来源[2]。道路扬尘是道路上的积尘在一定的动力条件（风力、机动车碾压或人群活动）的作用下，一次或多次扬起并混合，进入环境空气中形成不同粒度的颗粒物。本文利用搭载车辆（执法车、私家车、出租车）搭载环境颗粒物走航观测设备并对指定区域路网进行连续巡航观测。结合道路环境颗粒物走航观测数据分析结果，定期给出走航区域颗粒物浓度分布叠加图，直观展示颗粒物分布，识别道路源高污染区域；通过对各道路颗粒物数据排行，给出倒数前十的街道排名及PM10/PM2.5，精确识别各街道重污染道路及污染类型，建立考核机制，指导昌吉州重点区域开展道路源污染靶向治理工作。基于道路监测数据，开展道路扬尘现场调研，针对重点污染路段问题定位与排查，并制定差别化治理方案和昌吉市道路精细化抑尘方案。

1 研究方法及数据采集

1.1 研究方法

移动走航平台是将大气监测系统专用颗粒物传感器安装在公共营运车辆，利用GPRS 网络将捕捉到的数据和车辆的位置信息上传至物联网智慧化环保监测平台，平台接收、储存、处理数据后，生成装载颗粒物传感器的车辆行驶路线和可视化的大气污染云图。以实现低成本的大数据监测，为精准大气治理提供科学依据。

该系统主要由五部分组成：

（1）移动车载监测设备：能够实现测量PM2.5、PM10 等颗粒物浓度并将数据上传至服务器；

（2）云服务器：负责储存采集得到的海量数据，利用大数据进行数据分析，及时确定局部污染源；

（3）监控中心：大屏显示云图数据、实时报警显示、局部污染源确定显示；

（4）PC 端分析软件：能够数据显示、数据下载、云图数据显示、进行后台数据配置；

（5）手机端APP：能够实时显示车在数据、进行历史回放、显示日道路污染云图，便于及时治理。

1.2 数据采集

2019 年8 月24 日-2019 年9 月2 日期间，利用搭载车辆（执法车、私家车、出租车）搭载环境颗粒物走航观测设备对昌吉市主要道路，包括国控点周边1.5 公里内道路及指定区域路网进行连续巡航观测。结合道路环境颗粒物走航观测数据分析结果，定期给出走航区域颗粒物浓度分布叠加图，直观展示颗粒物分布，识别道路源高污染区域。

2 数据及来源分析

2.1 昌吉市道路扬尘的来源

通过对昌吉市不同乡镇街道路段的中心位置的扬尘源分析研究，可以得出昌吉市各条道路扬尘的污染源主要来源为：

（1）路边土壤在风力作用下带来的扬尘；

（2）机动车行驶轮胎携带的扬尘、车辆内物料洒落等；

（3）部分道路面被碾压翻起的扬尘；

（4）周边生活区垃圾、枯枝落叶等；

（5）城市道路清扫车辆在清扫路面时的扬尘；

（6）建筑工地使用的大型土方运输车辆；

（7）大气降尘等。

2.2 昌吉市道路环境颗粒物污染情况

“十三五”期间，新疆沙尘暴活动较为频繁，大气降尘使路面灰尘明显增多；新疆气候干燥，尤其是春、秋季风速较大，特别是乡村和城市没有硬化的路面在风力的作用下路面上的尘土容易悬浮，附近土壤无组织扬尘的悬浮量增大，进入道路的颗粒物增多；道路运输及道路施工由于砂石放及其他垃圾堆放、运输车身带泥、车辆遗撒等进入道路的颗粒物也增多，上述情况均可导致交通扬尘排放量大，贡献浓度相对较高。

8 月24 日-9 月2 日将走航监测期间PM10 污染最重的前10 条道路进行统计（以1km 为计）（如表1 所示），昌吉市道路环境中PM10 浓度明显高于PM2.5，且大部分道路环境中PM10/PM2.5 值大于4，粗颗物污染尤为突出，其中S115 道路环境中PM10 浓度最高达到300μg/m3，污染最为明显。

表1 8月24日-9月2日PM10污染最重的10条路段

昌吉市道路环境中PM10 平均浓度为48μg/m3，PM2.5 平均浓度为16μg/m3，PM10/PM2.5 为3.0，属于典型粗颗粒物污染[3]。（注：PM10/PM2.5>2.5 典型粗颗粒物污染；PM10/PM2.5<1.5 典型细颗粒物污染；PM10/PM2.5 越大，说明粗颗粒物越多，扬尘越严重），由走航期间PM10 污染云图（图1）可见，昌吉市污染相对较为严重路段主要在主城区外部，尤其是S115，S115 路段主要是建筑工地使用的大型土方运输车辆、货运车辆较多，很多运输车辆在运输过程中起尘，车胎带泥带土上路，导致此路段污染相对严重；天山路一段污染也较重。

图1 8月24日-9月2日PM10走航污染云图

道路扬尘的排放主要与路面尘负荷、车流量、车辆行驶速度和车辆重量有关[4]。路面尘负荷是指单位面积路面上所能收集到的颗粒状物质的量是个变量。当各类尘土进入道路，同时路面尘又不断地以各种方式减少，最终形成一个动态平衡。道路面上的尘土若不能及时清扫，在车辆的碾压、扰动下，会形成道路扬尘。

2.3 国控站点周边1.5公里内重点污染路段

国控点周边1.5km 内污染较重的路段有：州监测站站点附近的天山路（昌吉市和平医院附近路段）、青年北路（三玲豫剧茶园附近路段）和新区政务中心站点附近的乌伊公路（明山诊所附近路段）。当刮东南风时，污染路段将对新区政务中心站点造成影响；当刮西北风时，污染路段将对州监测站站点造成影响。将国控点周边1.5km 内道路环境浓度与全部监测道路均值进行比较列于表2。

表2 8月24日-9月2日国控点周边道路数据

数据显示，州监测站周边道路环境劣于新区政务中心周边，且州监测站周边道路环境PM10 浓度高于所有道路均值，应加强周边道路扬尘管控。

2.4 污染时段分布

以天山路和和田东路为例，监测期间天山路道路环境浓度通常高于所有道路均值水平（图3 中散点值多高于曲线值），尤其是8 月28-31 日期间（图2）特别明显；而和田东路浓度则普遍低于所有道路均值水平（图3）。

图2 天山路(和平医院-门诊东北路段)PM10 浓度时间序列

图3 和田东路PM10 浓度时间序列

可见，不同时间区间各道路的颗粒物污染程度也不同的，应根据具体情况采取相应抑尘措施[5]。

结语

（1）当刮东南风时，污染路段将对新区政务中心站点造成影响；当刮西北风时，污染路段将对州监测站造成影响，而昌吉市常年主导风为西北风，建议对以上路段给予重点关注，加强相关管控力度。

（2）州监测站周边道路环境劣于新区政务中心周边，且州监测站周边道路环境PM10 浓度高于所有道路均值，应加强周边道路扬尘管控。

（3）由PM10 均值日时间序列可知，昌吉市道路环境中PM10 均值在上午10-11 时和夜间22-23 时出现高值，可能与早高峰、晚高峰或夜间货物运输有关，建议相关管理部门提前采取抑尘措施并加大管理力度。

（4）从源头减少扬尘污染，建议建设单位在施工之前，按照《扬尘污染防治管理规定》的要求设置好围挡，对工地内的行车道路进行硬化，防治车辆在拉运工地使用土方及建筑材料时起尘，在工地车辆的出入口安装清洗设备，对进出工地的车辆轮胎进行清洗，对车身车槽进行清理覆盖，保证车辆在上路前清洁，避免在运输过程中产生扬尘污染。

（5）减少路面尘土来源量和及时清扫尘土垃圾是控制道路扬尘的主要措施，其次是降低车速、减少车流量和限制重载车辆通过，最后利用机械式的水冲洗为主的清扫方式，也是控制道路扬尘产生的主要措施。