交通道路環境大氣氮氧化物監測技術淺議

張云鳳,張 媛（貴州省黔東南州環境監測中心站,貴州 黔東南556000）

交通道路環境大氣氮氧化物監測技術淺議

張云鳳,張 媛
（貴州省黔東南州環境監測中心站,貴州 黔東南556000）

摘 要：汽車尾氣成為當今時代大氣環境又一重要的污染源，結合本人對相關環境大氣監測規范的學習和工作實踐經驗，闡述幾點城市交通道路及公路環境空氣氮氧化物監測應注意的問題，為城市交通道路及公路環境空氣氮氧化物監測布點及采樣提供參考。

關鍵詞：交通道路；環境大氣；氮氧化物；監測

隨著國民經濟高速發展，城市化進程加快，汽車消費越來越成為人們生活和消費熱點，數量與日劇增，汽車尾氣排放量激增，2013年機動車尾氣排放量約1362萬噸，氮氧化物排放量640.5萬噸[1]，對公路及城市交通道路空氣污染十分嚴重, 并已成為我國城市化進程中亟待解決的環境問題之一。本文結合交通道路大氣環境和汽車尾氣排放污染特點，淺述交通道路環境大氣氮氧化物監測技術要點。

1 大氣氮氧化物的特點

一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）是造成大氣污染的主要氮氧化物。兩者在空氣中通過復雜的光化學反應后達到化學平衡。

光化學煙霧是大氣中的碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在太陽輻射作用下發生一系列光化學反應，如：NO轉化為NO2，形成O3； CH、NO·、O等自由基和O3氧化產醛、酮、醇、酸等產物以及重要的中間產物-RO2、?HO2、?RCO等自由基。過氧自由基引起NO向NO2的轉化，并導致O3和PΑN等生成，因而產生光化學煙霧。

2 城市交通道路及公路環境空氣氮氧化物監測布點方法

由于大氣中的NOx存在濃度與氣溫、氣壓、太陽輻射、風速[2-3]、水汽等環境要素相關性十分明顯，交通道路及城市干道大氣環境具有獨特的特征，因此，城市干道及公路環境大氣氮氧化物監測采樣點的布設應注意以下幾點:

（1） 進行監測前必須進行現場調查，即進行監測布點前應對即將進行監測的城市交通道路及公路周邊的地形地勢、地理特征，氣候特點、建筑或障礙物的幾何尺寸等進行勘察；查找資料，了解監測區域風頻、風向、風速等氣象條件，常年平均溫度、干濕度、逆溫和大氣穩定度變化規律等。

（2）設置可反映被監測城市交通道路及公路因汽車尾氣影響周圍環境空氣質量、污染水平及污染物分布及擴散情況的采樣點。

（3）采樣點應盡量避開圍墻、高樓附近、存在渦流的區域、城市交叉道路，設置在地勢開闊、道路平直的路段。

（4）對街道峽谷、開闊道路和交叉道路要根據各自的小氣候特點進行布點采樣。有試驗顯示[4]，城市道路汽車尾氣污染物擴散高度與兩側建筑物高度相當，平行風有利于污染物的擴散，在建筑物的背風面污染物濃度最高，當上風向建筑物高度大于下風向建筑物高度時，污染物易在道路附近集聚，不易擴散，但上升至下風向建筑物高度時，污染物迅速擴散；當上風向建筑物高度小于下風向建筑物高度時，污染物最大濃度出現在上風向建筑物背風面上側。

城市街道峽谷中氣體污染物擴散主要與街道峽谷的形狀以及峽谷上方風向有很大關系[5], 因而在不同類型的街道峽谷中, 采樣點的布設也會存在相應的差異, 且應綜合考慮街道峽谷內迎風面和背風面以及垂直梯度上污染物質量濃度的差異. 研究顯示, 在街道峽谷中, 污染物質量濃度沿高度的變化基本呈上低下高的趨勢, 且當高度達到30m 以上時, 質量濃度的變化差異開始明顯縮小至一定高度后, 質量濃度基本不再發生變化[6-7]。 因此, 采樣點可以布設于街道峽谷兩側相對應的位置, 包括地面點和高層點。

3 監測采樣的時點選擇

（1）選擇合適的采樣時期和時段。

（2）道路車流量和風力會對氮氧化物濃度產生極大影響，因此，應在道路車流量達到一般正常狀況是進行采樣，避免車流擁堵高峰或夜間車流十分疏緩時段，采樣時應避開大風。

（3）汽車尾氣主要污染物成分與太陽輻射密切相關，太陽輻射強弱決定地面臭氧、NO、NO2濃度變化規律[8]，采樣應選擇在太陽輻射相對較弱的天氣條件及時點進行，避免太陽強輻射影響采集樣品的代表性。

（4）大氣中的水汽即對到達地面的太陽紫外輻射變化有影響, 從而影響與水汽有關的各種光化學過程的實現，應選擇在大氣水汽適宜的氣候條件下進行采樣。

（5）二氧化氮溶于水形成硝酸酸霧和氣溶膠：3NO2+H2O=2HNO3+NO，影響采集樣品中氮氧化物總含量，采樣不應在雨天進行。

4 采樣頻次

參照HJ/Τ55-2000與相關研究[9]，結合城市交通道路及公路環境特點，城市交通道路及公路環境空氣氮氧化物監測采樣頻次為3次/天，每天9:00-10:00，14:00-15:00，20:00-21:00，每次采樣1h。為了捕捉最高濃度點時間分布時，采樣時間可按實際需要適當延長。

參考文獻：

[1] 2013年中國環境狀況公報.

[2]李莉, 束炯等.上海市氮氧化物污染與氣象條件關系特征分析[J]. 安全與環境學報,2004,4(01):36-39.

[3]白建輝 王庚辰等，大氣中的水汽對太陽紫外輻射消光的可能機制分析[J].大氣科學 1995,5(19):380-384.

[4]周洪昌，楊佩昆.城市街道汽車排放物擴散過程的風洞試驗[J].同濟大學學報，1994,3(22):306-310.

[5]王寶民,柯詠東,桑建國.城市街谷大氣環境研究進展[J].北京大學學報:自然科學版, 2005,41(01):146-153.

[6]呂萍, 袁九毅. 蘭州城區街道峽谷內流場及機動車排放污染物擴散規律研究[J].蘭州大學學報:自然科學版,2002,38(06):117-120.

[7]張予燕,李修剛,張偉.南京市街道峽谷機動車尾氣污染特點和環境容量分析[J].環境監測管理與技術,2002,14(05):11-13。

[8]白建輝,王明星等.鼎湖山臭氧、氮氧化物和太陽可見光輻射相互關系的研究[J]. 環境科學學報 ，2000,2(20):173-178.

[9]宋凌艷,馬民濤.唐山市區大氣環境中氮氧化物的監測與分析[J].環境科學與管理，2009,7(34):29-36.