北京市典型道路空气中挥发性有机物污染特征与模拟

【摘要】我国高速增长的机动车保有量对城市交通道路环境的空气质量造成严重影响。挥发性有机物(VOCs)是城市交通道路的主要污染物之一。由于受机动车队特征与流量、街道地形特征和气象条件等因素的影响,城市交通道路空气中VOCs的浓度水平呈现一定的动态变化。深入分析不同条件下道路VOCs的污染特征、排放强度与扩散规律,对交通道路VOCs的有效控制具有重要的现实意义。本文选取交通道路空气中VOCs的主要代表物非甲烷烃(NMHCs)及苯系物(BTEX)为研究对象,考察了不同季节北京市和广州市开阔道路、交叉道路和街道峡谷等3种典型街道中NMHCs和BTEX污染物的浓度变化特征。结果表明,北京市夏季道路空气中的NMHCs和BTEX浓度高于其他三个季节的相应浓度。不同类型交通道路的NMHCs和BTEX浓度则呈现街道峡谷>交叉道路>开阔道路的特征。夏季NMHCs除早晚时段出现峰值外,正午时段浓度也明显升高,这与夏季正午气温高机动车燃油挥发性排放增加有关。广州市夏季NMHCs的浓度水平明显高于北京市同期的NMHCs的浓度,这与广州夏季高温天气造成的NMHCs挥发增强及日照时间长造成的植物源NMHCs排放增多有关。广州市不同类型道路BTEX浓度的相对关系与北京市的情况不同,呈现开阔道路>街道峡谷>交叉道路的特征,这与所选取开阔道路为广州市城区主干道有关。污染物的相关性分析结果表明,北京市交通道路空气中NMHCs与BTEX及BTEX各组分浓度之间均存在较好的正相关关系。NMHCs和各BTEX浓度与各自的背景值相关性很高,表明城市整体的污染物浓度水平对道路空气中的污染物浓度影响较大；交通流量与BTEX相关性相对较弱,这与B/T值在多数情况下大于1的结果相符。冬季时期BTEX的背景浓度降低,在交通道路BTEX浓度中的贡献减小,因此3种类型道路空气的B/T值均小于1,即空气中BTEX污染物主要来自局部道路交通。通过基于参数敏感性分析的MOBILE6.2简化方案,计算了北京市机动车的NMHCs和苯排放因子,并采用CALINE4和OSPM等模型分别模拟了开阔道路和交叉道路以及街道峡谷中NMHCs和苯的扩散过程。结果表明,在MOBILE6.2的各项输入参数中,评估年份、温度、登记分布、里程分布、平均速度、I/M项目和雷氏蒸汽压属于机动车非甲烷烃和苯排放因子的敏感性参数；芳香烃含量、苯含量和E300则是机动车苯排放因子的敏感性参数。通过基于参数敏感性分析的MOBILE6.2输入简化方案计算得到的北京市机动车NMHCs和苯排放因子仍具有较高的准确度。采用CALINE4模拟城市中心区的线源污染扩散时,车流量、风速和风向为道路空气污染扩散的敏感性参数。CALINE4对开阔道路和交叉道路非甲烷烃和苯浓度的模拟值与实测值具有较好的相关性。采用OSPM模拟城市街道峡谷内的机动车污染扩散时,风速和风向为污染扩散的敏感性参数。OSPM模型对街道峡谷非甲烷烃和苯浓度的模拟值与实测值具有较好的相关性,但当对照点的苯浓度较高时,OSPM的最终模拟值出现正向偏差。
【作者】王宇；
【导师】孙德智；
【作者基本信息】北京林业大学，生态环境工程，2014，博士
【关键词】城市交通道路；挥发性有机物；污染特征；排放因子；扩散模拟；

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