秋季道路降塵分布特征范文

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《環(huán)境污染與防治雜志》2015年第十一期

摘要

2014年秋季在天津市主城區(qū)布設88個道路降塵采樣點，每個采樣點設置2個采樣高度，共采集176個樣品。利用重量法計算得到降塵負荷，使用SPSS進行統(tǒng)計分析，研究了天津市秋季道路降塵的分布特征。結(jié)果表明：（1）1．5m處的降塵負荷中位值高于2．5m處；（2）不同道路類型的降塵負荷為外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；（3）東西走向道路的南北兩側(cè)的降塵負荷差異顯著，這可能與采樣期間的主導風向有關(guān)。

關(guān)鍵詞

道路降塵；降塵負荷；分布特征

天津市經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，交通問題和環(huán)境問題日益凸顯［1］。尤其從2013年我國北方大范圍霧霾事件發(fā)生以來，人們對大氣環(huán)境質(zhì)量備加關(guān)注。道路揚塵作為城市空氣顆粒物的重要來源之一，對周邊環(huán)境空氣質(zhì)量的影響較大，其通過干濕沉降降落在道路附近。因此，國內(nèi)外已經(jīng)有通過道路降塵開展道路揚塵的研究，并通過道路降塵負荷來研究道路揚塵排放清單。道路降塵采樣簡單、方便、安全［2］，因此道路降塵的研究日顯重要［3－9］。道路降塵的研究通常采用降塵法，該方法是模擬自然狀況下道路揚塵的沉降過程而設計的一種采樣方法。根據(jù)收集容器加入介質(zhì)的不同，分為干法、濕法和玻璃球法3種。由于不同方法的目的、收集地點和時間間隔不同，3種方法均有各自的應用。筆者采用干法收集天津市道路降塵，以分析天津市道路降塵的分布規(guī)律和特征，為研究天津市道路降塵的采樣規(guī)范提供技術(shù)支撐。

1樣品采集和處理

1．1采樣儀器和工具采用定制的聚氯乙烯（PVC）材質(zhì)的降塵缸，內(nèi)徑、外徑、高分別為15、16、30cm，外形為圓柱體，缸底平整。其他儀器和工具包括瓷坩堝、搪瓷盤、感量0．1mg的分析天平、20目以及200目泰勒標準篩、樣品袋、毛刷、鑷子、研缽、喉箍、套筒、卷尺、手持全球定位系統(tǒng)（GPS）定位儀。

1．2采樣點布設根據(jù)《城市道路設計規(guī)范》，將天津市南開區(qū)道路劃分為外環(huán)線、快速路、主干道、次干道、支路共5種類型［10－11］。每種類型道路選擇2～3條，每條道路選擇1～2個路段，共選擇11個路段。本實驗借鑒美國環(huán)境保護署（EPA）公布的AP－42道路積塵采樣方法，為避免風速、風向變化對采樣結(jié)果的影響，在每個路段兩側(cè)的路燈桿上分別布設采樣點，根據(jù)采樣路段的長度確定采樣點的位置［12－13］。為避免降塵量少而影響到后續(xù)研究處理的弊端，每個路段確定8個采樣點，共88個采樣點。采樣點確定后，考慮到道路降塵研究的目的是其對人體健康的影響，因此確定呼吸帶高度1．5m為采樣高度；另外，為了研究不同高度處道路降塵的差異性，分別在1．5、2．5m（指降塵缸上邊緣距地面的高度）布設降塵缸，共放置176個降塵缸。為防止雨水沖刷及人為破壞，在降塵缸外壁貼上標簽，標簽上寫有單位名稱、用途等字樣，再用透明膠帶包裹標簽。降塵缸均對著道路一側(cè)放置并避開路口、公司門口、公交站、施工路段等局部污染源。同時，在南開大學理化樓的樓頂和天津市環(huán)境監(jiān)測中心樓頂各放置8個降塵缸，用來收集城市大氣降塵，作為對照［14－21］。

1．3采樣周期天津市秋季為9－11月，其中10月為秋季典型月份。同時，考慮到天津市11月15日開始供暖，可能會對樣品的塵質(zhì)量和組分造成影響。因此，本研究于9月16日開始采樣，11月初結(jié)束采樣。

1．4樣品采集（1）采樣前，將降塵缸清洗干凈，并于實驗室內(nèi)陰干，貼好標簽，罩上塑料袋，直到把降塵缸綁在路燈桿后再取下塑料袋，開始收集樣品。（2）采樣時，記錄好放置降塵缸的地點、缸號、起始時間。收集降塵缸樣品，應盡量選擇持續(xù)無降水且降塵缸內(nèi)較干燥的時間。如果降塵缸內(nèi)部較干燥，直接用毛刷將降塵掃入樣品袋中并帶回實驗室；如果降塵缸底部有水或較潮濕而無法直接掃塵，則用超純水和刷子將含水的降塵收入容器中帶回到實驗室。同時，核對采樣地點、缸號，并記錄收降塵缸的時間，罩上塑料袋。

1．5實驗室分析將樣品放入干燥器中平衡3d，用鑷子將樹葉、垃圾、昆蟲等取出，然后將其（如含水降塵經(jīng)陰干后呈塊狀，則用研缽輕輕研磨）分別通過20、200目篩子，并記錄200目篩子下塵質(zhì)量。

2結(jié)果分析與討論

降塵負荷利用重量法（見式（1））計算，每月以30d計。

2．1不同高度降塵負荷的比較不同高度的降塵負荷見圖1。由圖1可知，1．5m處的降塵負荷中位值高于2．5m處，這與1．5m離地面更近、更易接到道路揚塵有關(guān)。通過對各采樣點不同高度的降塵負荷運用SPSS軟件進行單樣本的K－S檢驗可知，P＞0．01，則數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。然后進行配對樣本的T檢驗可知，P＜0．05，說明各采樣點不同高度處的降塵負荷的差異有統(tǒng)計學意義。再運用SPSS軟件進行Pearson相關(guān)性分析可知，P＜0．01，說明不同高度處的降塵負荷呈線性相關(guān)關(guān)系，具體見圖2。從圖2可以看出，大部分點位1．5m處的降塵負荷高，少數(shù)點位2．5m處的降塵負荷高，這可能與采樣點的周圍環(huán)境和人為因素有關(guān)。

2．2不同道路類型降塵負荷的比較對于不同道路類型而言，1．5、2．5m處降塵負荷均值的關(guān)系一致（見圖3），均表現(xiàn)為外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道。其中，外環(huán)線與快速路較高，主要是因為這兩種類型的道路車流量大、車速快而使地面積塵容易揚起所致；主干道、支路和次干道的降塵負荷較接近且較小，這主要跟該3種類型道路車速慢而使地面積塵不易揚起有關(guān)。支路降塵負荷高于次干道降塵負荷的原因，可能與支路道路積塵較多有關(guān)。FAN等［22］和樊守彬等［23］對北京道路降塵負荷研究得出的結(jié)論是快速路＞主干道＞次干道＞支路，與本研究的結(jié)果基本一致。對于不同道路類型而言，均表現(xiàn)出1．5m處的降塵負荷高于2．5m處的降塵負荷。這主要是由于1．5m處比2．5m處更接近地面，車輛行駛以及風向、風速等氣候因素或人為條件帶起的路面揚塵會更容易進入較低處即1．5m處的降塵缸，而且較大的顆粒物更容易進入低處的降塵缸所致。

2．3道路兩邊降塵負荷的比較將5種道路類型11條道路按照東西和南北走向分為兩類。運用SPSS軟件分別對東西、南北走向的道路降塵負荷進行單樣本的K－S檢驗，并分別進行配對樣本的T檢驗。結(jié)果表明，南北走向道路P＝0．06＞0．05，說明這5條道路的東西兩側(cè)降塵負荷的差異沒有統(tǒng)計學意義；東西走向道路P＝00．04＜0．05，說明這6條道路的南北兩側(cè)的降塵負荷的差異有統(tǒng)計學意義，再運用SPSS軟件進行Pearson相關(guān)性分析可知，P＜0．01，說明這6條東西走向道路南北兩側(cè)的降塵負荷呈線性相關(guān)，見圖4。之所以南北兩側(cè)的降塵負荷差異顯著，這可能與采樣時間段內(nèi)天津市主導風向為南風有關(guān)（見圖5）。

3結(jié)論與展望

（1）不同高度處降塵負荷分析表明，1．5m處的降塵負荷中位值高于2．5m處；同時，可以根據(jù)不同高度處降塵負荷得到的關(guān)系式可知，由于1．5m處更接近人體的呼吸帶、與人體關(guān)系更為密切，以后可只分析研究1．5m處的降塵負荷數(shù)據(jù)來預測2．5m處的降塵負荷，從而使研究方案更方便、易行、安全。（2）不同道路類型降塵負荷比較得出的結(jié)果是外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；且每種道路類型的降塵負荷均表現(xiàn)為1．5m處高于2．5m處。（3）對于道路兩側(cè)的降塵負荷比較可知：南北走向道路的東西側(cè)的降塵負荷差異沒有統(tǒng)計學意義，以后的分析研究可以只選擇道路一側(cè)來代替整條道路；對于東西走向的道路南側(cè)不同高度處的降塵負荷可以根據(jù)得到的南北兩側(cè)的降塵負荷之間對應的關(guān)系式和所對應的道路北側(cè)不同高度處的降塵負荷來分別預測，從而大大提高了研究方案的安全性、靈活性、經(jīng)濟性。

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作者：李樹立 姬亞芹 朱振宇 張詩建 張亞飛 趙靜波 趙杰 單位：南開大學環(huán)境科學與工程學院 國家環(huán)境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室