烏魯木齊市城市交通車流量與環境空氣中污染物濃度相關性分析
導讀:：隨著烏魯木齊市經濟快速發展，城區擴張，機動車保留量迅猛增長，城市交通和車流量對城區環境質量產生了全方位的影響。本文對烏魯木齊機動車保有量和車流量對NO2、CO和O3等環境空氣質量要素的影響和其之間的相關性進行了分析，NO2和CO作為機動車尾氣的直接產物，其變化規律與車流量變化規律高度吻合，O3的變化規律要滯后于前者。
關鍵詞：烏魯木齊，機動車，尾氣，環境空氣，相關性
1.前言
烏魯木齊市為新疆維吾爾自治區的首府，也是全區政治、經濟和文化的中心，隨著經濟的快速發展，烏魯木齊的交通運輸業也發展迅速。烏魯木齊市的機動車輛保有量增長迅猛，截止2008年，烏魯木齊市的機動車保有量達251,446輛[1]，每年還保持著大于10%的增長速度。快速增加的機動車在給廣大市民工作生活帶來便利，但同時由于車輛水平、燃油質量、道路條件等因素的影響，機動車尾氣污染已成為城市重要的空氣污染源之一，對環境的影響越來越嚴重且分布集中，烏魯木齊城區空氣污染類型已逐步由煤煙型向煤煙和機動車混和型污染轉化。因此，對機動車尾氣污染的控制與治理，將成為改善全市城區大氣環境質量的重要任務。
城市道路建設滯后于城市擴張速度，造成交通擁擠，機動車輛怠速時間增加，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濃度持續上升，車輛噪聲也會對社會生活產生影響，這些都是影響城市環境質量的重要因素。因此，進行烏魯木齊市交通污染現狀研究，制定市區交通污染綜合防治對策具有重要意義。
2.研究區域情況簡介
烏魯木齊市市區地形起伏較大，東南西三面環山，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。烏魯木齊市城區的東南為老城區，而新城區位于城區西北，整個城區布局呈狹長分布，紅山和雅瑪里克山在城區中央形成瓶頸，最窄處僅800米寬，很大程度上限制了城市的發展。由于地形限制和城區發展程度不一，烏魯木齊市整個道路網絡呈狹長谷狀，網絡連通性差，南北道路坡度較大，城區南部的老城區交通比較擁擠。
與其他類似規模的大城市相比，烏魯木齊市的公共交通在城市客運系統中的地位更加重要。根據2002年的調查，烏魯木齊市各類公共交通(不含出租車)的日平均運量達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年機動車保有量變化
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
2007年 |
2008年 |
|
公路運輸工具 |
164631 |
167302 |
182132 |
211563 |
233503 |
251446 |
||
|
民用汽車 |
141232 |
142418 |
153471 |
179830 |
210292 |
225980 |
||
|
載客汽車 |
78316 |
78740 |
96027 |
110953 |
129237 |
151730 |
||
|
摩托車 |
11577 |
11547 |
12001 |
15920 |
6978 |
7301 |
||
根據烏魯木齊市2009年鑒統計數據可知，烏魯木齊機動車輛以各種客貨汽車為主環境保護，占機動車輛的90%以上。
3.實驗與分析手段
3.1 NO2
采用2208型化學發光法氮氧化物分析儀
標準量程：0-500ppb;
噪聲：<1ppb;
最低檢出限：<1ppb;
精度：示值的1%。
3.2CO
采用3208型氣體過濾相關法CO分析儀
標準量程：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
標準量程：0-1000ppb;
噪聲：±1ppb;
最低檢出限：<0.1ppb;
精度：±0.5ppb。
3.4 數據分析
數據來源為烏魯木齊市環境監測中心站大會堂、鐵路局和收費所三個環境空氣監測站點2009年非采暖季(4月~10月)常規監測數據，采用Microsoft excel進行數據分析。
4.結果與討論
4.1城市交通和機動車尾氣對大氣環境質量的影響
圖1 NO2、O3與車流量的日變化規律
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經歷了一個從波峰—波谷—波峰的階段，高峰期過后，車流量減少并穩定，此時，NO2濃度隨著太陽紫外線照射強度的增加，光化學反應增加，NO2在陽光照射下會發生光解反應，釋放出游離氧原子，極不穩定的氧原子O和空氣中的氧氣分子O2化合生成O3[3]，因此，此時間段內O3濃度不斷增高，而NO2濃度則相應降低。19:00之后，車流量逐漸減少，日照強度降低，光化學反應強度隨之降低，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律上圖是CO與車流量之間的變化規律對比，CO與NO2這兩種污染物均為機動車燃料燃燒的直接產物。CO在紫外線的照射下，會與空氣中的氧氣發生反應，生成二氧化碳和O3，也是O3的前體物環境保護，因此，CO與NO2濃度的日變化規律相似。 CO+OH
CO2+H H+O2
HO2 HO2+NO
NO2+OH NO2+O2+hv
NO+O3 總反應方程式: CO+2O2+h
CO2+O34.2 NO2與車流量的時空相關性
表2 烏魯木齊環境空氣監測站點NO2與年均車流量的相關性
|
年份 |
大會堂 |
鐵路局 |
收費所 |
車流量 |
|
2005 |
0.053 |
0.061 |
0.053 |
1991 |
|
2006 |
0.065 |
0.065 |
0.063 |
2030 |
|
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 |
- |
上表是烏魯木齊現有的三個空氣自動監測站點近年來NO2與年均車流量變化的相關性，大會堂和收費所兩個站點受車流量影響較大，其NO2監測值與車流量呈正相關，且均大于0.50，具有較強的相關性，而鐵路局的NO2測值與車流量呈負相關，其絕對值小于0.3。因此，大會堂和收費所兩個空氣自動監測站點可用于監測和評估機動車尾氣對城市環境空氣質量影響，而鐵路局站點此作用不明顯。5. 結論與建議
1)城區NO2、CO每日濃度變化規律與車流量變化規律高度吻合，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)達到一天的最高值;作為前兩者的后續產物，O3出現峰值的時間(15:00左右)滯后于NO2和CO，此時也是太陽紫外線照射最強烈的時刻。 2)根據監測結果，烏魯木齊市環境空氣中的NO2濃度與車流量呈正相關，說明在非采暖季NO2
參考文獻：
[1]烏魯木齊市統計局.烏魯木齊統計年鑒2009[M].北京:中國統計出版社,2009,237.
[2]李宏斌,陳必壯.中國非主流城市交通規劃模型建立的一種模式—以烏魯木齊市城市交通規劃模型為例[J].城市交通,2004,2(3),32.
[3]唐孝炎等.大氣環境化學[M].北京:高等教育出版社,1990,60-65.
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