秋季道路降尘分布特征范文

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《环境污染与防治杂志》2015年第十一期

摘要

2014年秋季在天津市主城区布设88个道路降尘采样点，每个采样点设置2个采样高度，共采集176个样品。利用重量法计算得到降尘负荷，使用SPSS进行统计分析，研究了天津市秋季道路降尘的分布特征。结果表明：（1）1．5m处的降尘负荷中位值高于2．5m处；（2）不同道路类型的降尘负荷为外环线＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；（3）东西走向道路的南北两侧的降尘负荷差异显著，这可能与采样期间的主导风向有关。

关键词

道路降尘；降尘负荷；分布特征

天津市经济快速发展的同时，交通问题和环境问题日益凸显［1］。尤其从2013年我国北方大范围雾霾事件发生以来，人们对大气环境质量备加关注。道路扬尘作为城市空气颗粒物的重要来源之一，对周边环境空气质量的影响较大，其通过干湿沉降降落在道路附近。因此，国内外已经有通过道路降尘开展道路扬尘的研究，并通过道路降尘负荷来研究道路扬尘排放清单。道路降尘采样简单、方便、安全［2］，因此道路降尘的研究日显重要［3－9］。道路降尘的研究通常采用降尘法，该方法是模拟自然状况下道路扬尘的沉降过程而设计的一种采样方法。根据收集容器加入介质的不同，分为干法、湿法和玻璃球法3种。由于不同方法的目的、收集地点和时间间隔不同，3种方法均有各自的应用。笔者采用干法收集天津市道路降尘，以分析天津市道路降尘的分布规律和特征，为研究天津市道路降尘的采样规范提供技术支撑。

1样品采集和处理

1．1采样仪器和工具采用定制的聚氯乙烯（PVC）材质的降尘缸，内径、外径、高分别为15、16、30cm，外形为圆柱体，缸底平整。其他仪器和工具包括瓷坩埚、搪瓷盘、感量0．1mg的分析天平、20目以及200目泰勒标准筛、样品袋、毛刷、镊子、研钵、喉箍、套筒、卷尺、手持全球定位系统（GPS）定位仪。

1．2采样点布设根据《城市道路设计规范》，将天津市南开区道路划分为外环线、快速路、主干道、次干道、支路共5种类型［10－11］。每种类型道路选择2～3条，每条道路选择1～2个路段，共选择11个路段。本实验借鉴美国环境保护署（EPA）公布的AP－42道路积尘采样方法，为避免风速、风向变化对采样结果的影响，在每个路段两侧的路灯杆上分别布设采样点，根据采样路段的长度确定采样点的位置［12－13］。为避免降尘量少而影响到后续研究处理的弊端，每个路段确定8个采样点，共88个采样点。采样点确定后，考虑到道路降尘研究的目的是其对人体健康的影响，因此确定呼吸带高度1．5m为采样高度；另外，为了研究不同高度处道路降尘的差异性，分别在1．5、2．5m（指降尘缸上边缘距地面的高度）布设降尘缸，共放置176个降尘缸。为防止雨水冲刷及人为破坏，在降尘缸外壁贴上标签，标签上写有单位名称、用途等字样，再用透明胶带包裹标签。降尘缸均对着道路一侧放置并避开路口、公司门口、公交站、施工路段等局部污染源。同时，在南开大学理化楼的楼顶和天津市环境监测中心楼顶各放置8个降尘缸，用来收集城市大气降尘，作为对照［14－21］。

1．3采样周期天津市秋季为9－11月，其中10月为秋季典型月份。同时，考虑到天津市11月15日开始供暖，可能会对样品的尘质量和组分造成影响。因此，本研究于9月16日开始采样，11月初结束采样。

1．4样品采集（1）采样前，将降尘缸清洗干净，并于实验室内阴干，贴好标签，罩上塑料袋，直到把降尘缸绑在路灯杆后再取下塑料袋，开始收集样品。（2）采样时，记录好放置降尘缸的地点、缸号、起始时间。收集降尘缸样品，应尽量选择持续无降水且降尘缸内较干燥的时间。如果降尘缸内部较干燥，直接用毛刷将降尘扫入样品袋中并带回实验室；如果降尘缸底部有水或较潮湿而无法直接扫尘，则用超纯水和刷子将含水的降尘收入容器中带回到实验室。同时，核对采样地点、缸号，并记录收降尘缸的时间，罩上塑料袋。

1．5实验室分析将样品放入干燥器中平衡3d，用镊子将树叶、垃圾、昆虫等取出，然后将其（如含水降尘经阴干后呈块状，则用研钵轻轻研磨）分别通过20、200目筛子，并记录200目筛子下尘质量。

2结果分析与讨论

降尘负荷利用重量法（见式（1））计算，每月以30d计。

2．1不同高度降尘负荷的比较不同高度的降尘负荷见图1。由图1可知，1．5m处的降尘负荷中位值高于2．5m处，这与1．5m离地面更近、更易接到道路扬尘有关。通过对各采样点不同高度的降尘负荷运用SPSS软件进行单样本的K－S检验可知，P＞0．01，则数据符合正态分布。然后进行配对样本的T检验可知，P＜0．05，说明各采样点不同高度处的降尘负荷的差异有统计学意义。再运用SPSS软件进行Pearson相关性分析可知，P＜0．01，说明不同高度处的降尘负荷呈线性相关关系，具体见图2。从图2可以看出，大部分点位1．5m处的降尘负荷高，少数点位2．5m处的降尘负荷高，这可能与采样点的周围环境和人为因素有关。

2．2不同道路类型降尘负荷的比较对于不同道路类型而言，1．5、2．5m处降尘负荷均值的关系一致（见图3），均表现为外环线＞快速路＞主干道＞支路＞次干道。其中，外环线与快速路较高，主要是因为这两种类型的道路车流量大、车速快而使地面积尘容易扬起所致；主干道、支路和次干道的降尘负荷较接近且较小，这主要跟该3种类型道路车速慢而使地面积尘不易扬起有关。支路降尘负荷高于次干道降尘负荷的原因，可能与支路道路积尘较多有关。FAN等［22］和樊守彬等［23］对北京道路降尘负荷研究得出的结论是快速路＞主干道＞次干道＞支路，与本研究的结果基本一致。对于不同道路类型而言，均表现出1．5m处的降尘负荷高于2．5m处的降尘负荷。这主要是由于1．5m处比2．5m处更接近地面，车辆行驶以及风向、风速等气候因素或人为条件带起的路面扬尘会更容易进入较低处即1．5m处的降尘缸，而且较大的颗粒物更容易进入低处的降尘缸所致。

2．3道路两边降尘负荷的比较将5种道路类型11条道路按照东西和南北走向分为两类。运用SPSS软件分别对东西、南北走向的道路降尘负荷进行单样本的K－S检验，并分别进行配对样本的T检验。结果表明，南北走向道路P＝0．06＞0．05，说明这5条道路的东西两侧降尘负荷的差异没有统计学意义；东西走向道路P＝00．04＜0．05，说明这6条道路的南北两侧的降尘负荷的差异有统计学意义，再运用SPSS软件进行Pearson相关性分析可知，P＜0．01，说明这6条东西走向道路南北两侧的降尘负荷呈线性相关，见图4。之所以南北两侧的降尘负荷差异显著，这可能与采样时间段内天津市主导风向为南风有关（见图5）。

3结论与展望

（1）不同高度处降尘负荷分析表明，1．5m处的降尘负荷中位值高于2．5m处；同时，可以根据不同高度处降尘负荷得到的关系式可知，由于1．5m处更接近人体的呼吸带、与人体关系更为密切，以后可只分析研究1．5m处的降尘负荷数据来预测2．5m处的降尘负荷，从而使研究方案更方便、易行、安全。（2）不同道路类型降尘负荷比较得出的结果是外环线＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；且每种道路类型的降尘负荷均表现为1．5m处高于2．5m处。（3）对于道路两侧的降尘负荷比较可知：南北走向道路的东西侧的降尘负荷差异没有统计学意义，以后的分析研究可以只选择道路一侧来代替整条道路；对于东西走向的道路南侧不同高度处的降尘负荷可以根据得到的南北两侧的降尘负荷之间对应的关系式和所对应的道路北侧不同高度处的降尘负荷来分别预测，从而大大提高了研究方案的安全性、灵活性、经济性。

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作者：李树立 姬亚芹 朱振宇 张诗建 张亚飞 赵静波 赵杰 单位：南开大学环境科学与工程学院 国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室