論重慶市交通干線空氣質量自動監測站建設

翟崇治,劉 偉,余家燕,黃 偉,劉 萍

(重慶市環境監測中心,401147)

近年來隨著經濟的發展,汽車已大量進入家庭。研究表明道路兩側一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等污染物的濃度較路緣20-50米處高幾倍至幾十倍。主要交通干線兩側局地空氣污染對路邊人群的健康影響越來越突出。歐美等發達國家及我國香港等地非常重視機動車尾氣對空氣的污染,為研究污染狀況,在敏感道路邊建設了專門用于監測交通污染的空氣質量監測系統,也稱“路邊站”,并依據監測結果做了大量相關研究。

1 重慶交通污染自動監測的現狀

重慶市最初的空氣質量自動監測系統建成于八十年代,2002年對“系統”進行了一次全面的改造并進行測點的擴充與聯網。改造后重慶市空氣質量自動監測系統共設有15個自動監測子站。對環境空氣中的PM10、SO2、NOX、NO2、NO、CO、O3以及風速、風向、溫度、壓力參數進行24小時連續自動監測。

然而重慶市現有空氣質量自動監測系統缺少在既交通繁忙有人群活動密集地區的設置監測點位,不能向有關部門提供有價值的交通污染監測數據及相關資料。為此迫切需要在交通繁忙及人群密集活動區建立測點,彌補重慶固定空氣質量監測點位對交通污染監測的不足。

2 交通干線監測站的選點原則

能夠及時有效地獲取交通繁忙、人群活動密集地區空氣質量情況,為環境管理、人體健康研究、交通管理提供科學的決策性依據,并進一步體現環境監測與人體健康的關系。具體選點原則如下:

根據《環境空氣質量監測技術規范》規定:為監測道路交通污染源或其他重要污染源對環境空氣質量影響而設置的污染監控點,應設在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區域[1]。針對道路交通的污染監控點,采樣口距道路邊緣距離不得超過20米[1]。因此路邊監測站一般設于交通繁忙區域同時人群活動的道路邊,采樣高度2-2.5 m左右。以期更好反映汽車排放污染對所測區域的影響。

3 監測參數選擇

3.1 國內外的參數選擇

據調查香港路邊站(銅鑼灣路邊子站)監測PM10、PM2.5、SO2、NOx、O3和CO。北歐一些城市的路邊站采用DOAS儀器可監測SO2,NO2,NO, O3外還可監測苯、甲苯、二甲苯等有機物。歐洲許多城市采用Airpointer儀器監測SO2,NOx,O3和CO污染物及氣象參數。地方不一樣,參數選擇不一樣。

3.2 汽車排放污染物篩選

汽車排放的氣態污染物廢氣中含有150～200種不同的化合物,其主要有害成分為:未燃燒或燃燒不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、酚、過氧化物、有機酸和含鉛、磷汽油所形成的鉛、磷污染等。重要的污染物具體情況如下:

CO是人易中毒且中毒情況多的一種氣體,CO與血紅蛋白的親和能力比氧氣大210倍。當人吸入CO后與血紅蛋白結合形成COHb,形成碳氧血色素,阻礙了血色素輸送氧氣的能力,導致人嚴重缺氧,發生中毒。

NOX等氣體,毒性很強,對人和動物的主要影響部位是呼吸系統,經常不斷的刺激呼吸道黏膜和肺泡時,削弱和破壞了呼吸道的防御功能,降低了身體的免疫力,增加了機體對病菌、病毒的易感性、生長率下降,免疫反應改變及肝組織發生變化等。NO2不易溶于水,易侵入肺胞,破壞肺表面活性物質,使肺胞表面張力增大,吸引毛細血管內水分向間質和肺胞內移動,是肺胞浸沒于水中,而產生肺水腫。

碳氫化合物(HC)主要由燃油氣形成。碳氫化合物是汽油熱氣內毒性最大的有害物,若控制不好,其污染物將達到總污染物的15%～20%;各種牌號的汽油內芳香的碳氫化合物的含量一般為2%～16%。當人們吸入汽油蒸氣后,會引起人的特殊的刺激(似如麻醉)。當中毒嚴重時,將會導致人喪失知覺,并引起痙攣。

臭氧是氮氧化合物、揮發性有機物及一氧化碳等進行光化學反應形成的一種次生污染物。臭氧能削弱人體對細菌和病毒的抵抗力。可造成肺部及呼吸系統管道等的傷害,造成肺功能減退、急慢性障礙性肺部疾病等。

汽車排放的顆粒態污染物主要為細顆粒物,主要來源于排氣系統和運行過程中還產生機械性塵污染,越細的顆粒對人體影響越大,研究表明,細顆粒物濃度即使相對較低也能引起肺功能的改變,引起心血管和呼吸(哮喘)疾病增加。粒徑2.5μm以下的較小顆粒對末稍細支氣管有強烈影響,即使低濃度的顆粒也可造成明顯反應,可形成慢性支氣管炎,細支氣管擴張,肺水腫或支氣管纖維化等癥狀;粒徑1μm以下的微粒特別容易到達肺泡組織,促使肺部的巨噬細胞明顯增加,形成肺氣腫并破壞肺泡。上述影響對于新生兒、兒童、老年人更具有危險性。細粒子中的高毒性成分,如無機的鉛、鎘、砷、鉻、鎳,有機的苯、二噁英、多環芳烴等除損害心肺系統外,還影響人體的皮膚、神經系統,它們的大多數還具有致癌性。

發動機排放氣體中飽含多環芳烴等復雜有機化合物,其中苯并(a)芘是強致癌物質,對人體危害更大。多環芳烴(PAHs)是極易以顆粒物形態存在的一種有機物,它是環境中的化學致癌物,所以格外引起人們的關注,多環芳烴主要產生于有機物的不完全燃燒和熱解過程中,目前發現的多環芳烴已有幾十種。PAHs中的B(a)P的是造成肺癌死亡率增加的重要因素。空氣中PA Hs主要來自城市交通,還有燃煤和焚燒,其中88%來自城市交通。

由此可見,對人危害最大的有CO、NOX、HC、O3、顆粒物、VOC、PA Hs等復雜有機化合物。而空氣中PA Hs的監測及后續相關研究需要多學科研究團隊,目前的技術水平還未發展到可以在線監測PAHs的全自動儀器。根據儀器科學發展的技術水平和建設目的,重慶路邊站主要監測項目為:PM10、PM2.5、NO2、O3、CO、HC。

4 監測方法與儀器選擇

各儀器設備監測方法采用國際標準方法,無國際標準方法的采用國際上權威機構認可的參比方法和等效方法并滿足重慶城市功能及污染水平等的基本要求。PM2..5為β射線吸收法。NO2為化學發光法,CO為紅外法,O3為紫外吸收法[2],HC、VOC為氫火焰離子/光離子檢測法。

5 結語

重慶近年來在經濟建設、城市管理及精神文明建設和環境保護方面都取得了引人矚目的進步,許多方面走在全國前列。重慶的空氣質量自動監測系統建設與運行均處國內先進行列。因此配備的路邊站也應是超前的并具有國際先進水平。對于重慶市環境監測中心站而言,由于擁有先進的實驗室和一支高素質的專業技術隊伍,特別是積累了大量空氣質量自動監測系統運行和管理經驗,通過學習和摸索,一定能使路邊監測站真正發揮出其應有的作用,為重慶的環保增光添色。

[1] 環境空氣質量監測技術規范(試行).

[2] HJ/T193-2005,環境空氣質量自動監測技術規范[S].