烏魯木齊市城市交通車流量與環(huán)境空氣中污染物濃度相關(guān)性分析
導(dǎo)讀:：隨著烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城區(qū)擴(kuò)張，機(jī)動車保留量迅猛增長，城市交通和車流量對城區(qū)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了全方位的影響。本文對烏魯木齊機(jī)動車保有量和車流量對NO2、CO和O3等環(huán)境空氣質(zhì)量要素的影響和其之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，NO2和CO作為機(jī)動車尾氣的直接產(chǎn)物，其變化規(guī)律與車流量變化規(guī)律高度吻合，O3的變化規(guī)律要滯后于前者。
關(guān)鍵詞：烏魯木齊，機(jī)動車，尾氣，環(huán)境空氣，相關(guān)性
1.前言
烏魯木齊市為新疆維吾爾自治區(qū)的首府，也是全區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，烏魯木齊的交通運(yùn)輸業(yè)也發(fā)展迅速。烏魯木齊市的機(jī)動車輛保有量增長迅猛，截止2008年，烏魯木齊市的機(jī)動車保有量達(dá)251,446輛[1]，每年還保持著大于10%的增長速度？焖僭黾拥臋C(jī)動車在給廣大市民工作生活帶來便利，但同時(shí)由于車輛水平、燃油質(zhì)量、道路條件等因素的影響，機(jī)動車尾氣污染已成為城市重要的空氣污染源之一，對環(huán)境的影響越來越嚴(yán)重且分布集中，烏魯木齊城區(qū)空氣污染類型已逐步由煤煙型向煤煙和機(jī)動車混和型污染轉(zhuǎn)化。因此，對機(jī)動車尾氣污染的控制與治理，將成為改善全市城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量的重要任務(wù)。
城市道路建設(shè)滯后于城市擴(kuò)張速度，造成交通擁擠，機(jī)動車輛怠速時(shí)間增加，使車輛每百公里耗油量升高，單位里程排出的污染物增多。低空排放的NOx、CO、PM10和CmHn濃度持續(xù)上升，車輛噪聲也會對社會生活產(chǎn)生影響，這些都是影響城市環(huán)境質(zhì)量的重要因素。因此，進(jìn)行烏魯木齊市交通污染現(xiàn)狀研究，制定市區(qū)交通污染綜合防治對策具有重要意義。
2.研究區(qū)域情況簡介
烏魯木齊市市區(qū)地形起伏較大，東南西三面環(huán)山，北面為平緩的沖積平原，地勢東南高，西北低，自然坡度12‰～15‰，海拔680～920米。烏魯木齊市城區(qū)的東南為老城區(qū)，而新城區(qū)位于城區(qū)西北，整個(gè)城區(qū)布局呈狹長分布，紅山和雅瑪里克山在城區(qū)中央形成瓶頸，最窄處僅800米寬，很大程度上限制了城市的發(fā)展。由于地形限制和城區(qū)發(fā)展程度不一，烏魯木齊市整個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)呈狹長谷狀，網(wǎng)絡(luò)連通性差，南北道路坡度較大，城區(qū)南部的老城區(qū)交通比較擁擠。
與其他類似規(guī)模的大城市相比，烏魯木齊市的公共交通在城市客運(yùn)系統(tǒng)中的地位更加重要。根據(jù)2002年的調(diào)查，烏魯木齊市各類公共交通(不含出租車)的日平均運(yùn)量達(dá)170萬人次，公共交通出行比重占全市出行總量的30%左右[2]中心。
表1 烏魯木齊市2004-2008年機(jī)動車保有量變化
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
2007年 |
2008年 |
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公路運(yùn)輸工具 |
164631 |
167302 |
182132 |
211563 |
233503 |
251446 |
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民用汽車 |
141232 |
142418 |
153471 |
179830 |
210292 |
225980 |
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載客汽車 |
78316 |
78740 |
96027 |
110953 |
129237 |
151730 |
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摩托車 |
11577 |
11547 |
12001 |
15920 |
6978 |
7301 |
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根據(jù)烏魯木齊市2009年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，烏魯木齊機(jī)動車輛以各種客貨汽車為主環(huán)境保護(hù)，占機(jī)動車輛的90%以上。
3.實(shí)驗(yàn)與分析手段
3.1 NO2
采用2208型化學(xué)發(fā)光法氮氧化物分析儀
標(biāo)準(zhǔn)量程：0-500ppb;
噪聲：<1ppb;
最低檢出限：<1ppb;
精度：示值的1%。
3.2CO
采用3208型氣體過濾相關(guān)法CO分析儀
標(biāo)準(zhǔn)量程：0-1000ppm;
噪聲：±0.05ppm;
最低檢出限：<0.1ppm;
精度：±0.1ppm。
3.3O3
采用1208型紫外光度法O3分析儀
標(biāo)準(zhǔn)量程：0-1000ppb;
噪聲：±1ppb;
最低檢出限：<0.1ppb;
精度：±0.5ppb。
3.4 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)來源為烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站大會堂、鐵路局和收費(fèi)所三個(gè)環(huán)境空氣監(jiān)測站點(diǎn)2009年非采暖季(4月~10月)常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用Microsoft excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
4.結(jié)果與討論
4.1城市交通和機(jī)動車尾氣對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響
圖1 NO2、O3與車流量的日變化規(guī)律
從上圖可以看出，NO2、O3在0:00~10:00之間與車流量的變化規(guī)律相似，都是在夜間處于較低的水平，隨著早上上班的高峰期車流量增多和太陽升起，NO2和O3迅速升高;在0:00~19:00之間，車流量與NO2經(jīng)歷了一個(gè)從波峰—波谷—波峰的階段，高峰期過后，車流量減少并穩(wěn)定，此時(shí)，NO2濃度隨著太陽紫外線照射強(qiáng)度的增加，光化學(xué)反應(yīng)增加，NO2在陽光照射下會發(fā)生光解反應(yīng)，釋放出游離氧原子，極不穩(wěn)定的氧原子O和空氣中的氧氣分子O2化合生成O3[3]，因此，此時(shí)間段內(nèi)O3濃度不斷增高，而NO2濃度則相應(yīng)降低。19:00之后，車流量逐漸減少，日照強(qiáng)度降低，光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度隨之降低，O3濃度下降，NO2濃度升高。 NO2+
NO+O(3P) O(3P)+O2+M
O 3+M NO+ O 3
N O 2+ O 2
圖2 CO與車流量的日變化規(guī)律上圖是CO與車流量之間的變化規(guī)律對比，CO與NO2這兩種污染物均為機(jī)動車燃料燃燒的直接產(chǎn)物。CO在紫外線的照射下，會與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳和O3，也是O3的前體物環(huán)境保護(hù)，因此，CO與NO2濃度的日變化規(guī)律相似。 CO+OH
CO2+H H+O2
HO2 HO2+NO
NO2+OH NO2+O2+hv
NO+O3 總反應(yīng)方程式: CO+2O2+h
CO2+O34.2 NO2與車流量的時(shí)空相關(guān)性
表2 烏魯木齊環(huán)境空氣監(jiān)測站點(diǎn)NO2與年均車流量的相關(guān)性
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年份 |
大會堂 |
鐵路局 |
收費(fèi)所 |
車流量 |
|
2005 |
0.053 |
0.061 |
0.053 |
1991 |
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2006 |
0.065 |
0.065 |
0.063 |
2030 |
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2007 |
0.066 |
0.067 |
0.068 |
2202 |
|
2008 |
0.062 |
0.060 |
0.073 |
2662 |
|
2009 |
0.068 |
0.064 |
0.072 |
3346 |
|
r |
0.58 |
-0.08 |
0.74 |
- |
上表是烏魯木齊現(xiàn)有的三個(gè)空氣自動監(jiān)測站點(diǎn)近年來NO2與年均車流量變化的相關(guān)性，大會堂和收費(fèi)所兩個(gè)站點(diǎn)受車流量影響較大，其NO2監(jiān)測值與車流量呈正相關(guān)，且均大于0.50，具有較強(qiáng)的相關(guān)性，而鐵路局的NO2測值與車流量呈負(fù)相關(guān)，其絕對值小于0.3。因此，大會堂和收費(fèi)所兩個(gè)空氣自動監(jiān)測站點(diǎn)可用于監(jiān)測和評估機(jī)動車尾氣對城市環(huán)境空氣質(zhì)量影響，而鐵路局站點(diǎn)此作用不明顯。5. 結(jié)論與建議
1)城區(qū)NO2、CO每日濃度變化規(guī)律與車流量變化規(guī)律高度吻合，夜間處于較低水平，隨著晝間車流量高峰期和太陽照射強(qiáng)度增加而上升，在早上交通高峰期(9:00-10:00)和夜間交通高峰期后(23:00-24:00)達(dá)到一天的最高值;作為前兩者的后續(xù)產(chǎn)物，O3出現(xiàn)峰值的時(shí)間(15:00左右)滯后于NO2和CO，此時(shí)也是太陽紫外線照射最強(qiáng)烈的時(shí)刻。 2)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，烏魯木齊市環(huán)境空氣中的NO2濃度與車流量呈正相關(guān)，說明在非采暖季NO2
參考文獻(xiàn)：
[1]烏魯木齊市統(tǒng)計(jì)局.烏魯木齊統(tǒng)計(jì)年鑒2009[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2009,237.
[2]李宏斌,陳必壯.中國非主流城市交通規(guī)劃模型建立的一種模式—以烏魯木齊市城市交通規(guī)劃模型為例[J].城市交通,2004,2(3),32.
[3]唐孝炎等.大氣環(huán)境化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1990,60-65.
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