國道兩側環境空氣中NO2的污染特征分析

黨鳳霞 張焱 張麗珍

摘 要：通過對107國道兩側環境空氣中NO2濃度的監測和數據分析，得出NO2濃度分布與距離呈負相關關系，與車流量呈負相關關系，綠化帶對NO2有吸收、隔擋作用，而且在一定風速段內其吸收凈化作用隨風速的加大而有所降低。在沒有綠化帶的地段，NO2濃度分布隨風速加大而降低；有了綠化帶的吸收、隔擋作用，當風速變化在0～2.5m/s時，綠化帶內區域NO2濃度分布隨風速加大而增高。

關鍵詞：NO2；國道；污染特征；綠化帶

中圖分類號 R134 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）02-77-04

Analysis on Characteristics of NO2 Pollution on Both Sides of National Highway

Dang Fengxia1 et al.

（1Hebei Biqing Environmental Protection Science and Technology CO.Ltd，Shijiazhuang 050011，China）

Abstract：Through the monitoring of NO2 concentration in ambient air on both sides of national highway 107 and data analysis，it showed that on both sides of the national highway， NO2 concentration was negatively correlated with the distance，and positively with traffic flow.Green belt can absorb and block NO2 and below certain wind speed the absorption and purification decreased while wind speed increased. On both sides of national highway，without green belt，it shows that the higher the wind speed，the less NO2 density. With the absorbing and blocking of green belt，when the wind speed changes from zero to 2.5m/s，NO2 density distribution increases while wind speed goes higher.

Key words：NO2；National highway；Pollution characteristics；Green belt

1 引言

根據相關報道[1]，截至2014年底，中國公路通車總里程達到446.39萬km，其中，高速公路里程達11.19萬km，一級公路8.54萬km。隨著國民經濟的發展，我國交通網絡越來越健全，機動車保有量逐年增加，機動車尾氣對環境的影響也越來越突出。機動車尾氣的氮氧化物排放已經成為我國氮氧化物污染的第二大來源[2]。機動車在啟動時，在火花塞電火花放電的作用下，位于火花塞附近的空氣中的氮氣和氧氣反應生產一氧化氮，即N2+O2=2NO（放電）；NO在空氣中很容易被氧化而生成二氧化氮：2NO+O2=2NO2。研究公路兩側環境空氣中NO2的污染特征，對于采取有效的措施預防、治理機動車尾氣污染具有重要的參考意義。

陳克軍等[3]通過對重慶市成渝高速公路3個收費站NO2濃度的分析指出，交通環境中NO2主要來自機動車尾氣，車流量越大交通沿線的NO2濃度越大；天氣條件對交通沿線污染物擴散有影響，風速越大，氣體污染物容易擴散，交通沿線的NO2濃度就會降低。周瑞[4]通過對淮鹽高速公路附近敏感點的監測研究，得出NO2平均濃度與風速均呈不顯著負相關，與車流量呈顯著正相關。李震宇等[5]通過對滬杭甬高速公路兩側環境空氣中NOx分布濃度及其遞減規律的研究表明，調整公路兩側的NOx濃度取決于距離、車流量和天氣條件，距離越遠濃度越低，車流量較少時濃度較低，晴朗的天氣有助于NOx的擴散，公路兩側的濃度往往較高。

2 監測方法

2.1 監測地點 本次研究選擇107國道作為研究對象，采樣地點設在石家莊市滹沱河北部約1.5km處路東，監測因子為NO2。107國道起點為北京廣安門，終點為廣東深圳文錦渡口岸，全程2 698km。這條國道經過北京、河北、河南、湖北、湖南和廣東6個省份。監測點所處路段為一級公路設計，雙向四車道，路基寬約25m，是石家莊市的主要出市口之一。監測點所在區域位于石家莊市區與正定縣城之間，周圍距離化肥廠、熱電廠等污染企業均較遠，附近無NO2工業污染源，區域NO2污染源主要來自交通車輛。

2.2 監測時間及頻率 第一次監測：監測時間為2014年冬季1月8～10日，選擇在沒有綠化帶隔擋、吸收的情況下進行監測，垂直于道路設置4個監測點，分別為距離路邊14m、38m、61m、84m處。第二次監測：監測時間為2014年夏季8月20日、22日、23日，選擇在有綠化帶隔擋、吸收的情況下進行監測，垂直于道路設置3個監測點，分別為距離路邊1m、20m、50m處。綠化帶為人工種植，采用喬、灌、草結合的綠化體系，寬度約50m，距離路邊20m和50m的2個監測點均處于綠化帶內。2次監測的采樣頻率均為每天的8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00。每次采樣1h。

2.3 測定方法 參照中華人民共和國國家標準《環境空氣二氧化氮的測定》（GB/T15435-1995），采用便攜式空氣采樣器進行采樣，采用分光光度計進行分析測定[6]。

3 結果與分析

3.1 監測結果 第一次在無綠化帶隔擋、吸收的情況下各監測點位監測值在0.030～0.119mg/m3，第二次在有綠化帶隔擋、吸收的情況下各監測點位監測值在0.015L～0.049mg/m3，均滿足《環境空氣質量標準》（GB3095-1996）中二級標準[7]，其中最大監測值的標準指數為0.496，相當于標準值的49.6%。監測結果見表1。監測采樣期間同時記錄了國道的車流量，107國道無隔擋情況下監測期間車流量在2 017～2 331輛/h，其中均以小型車為主，小型車比例為57.9%～59.3%；有隔擋情況下監測期間車流量在2 203～2 964輛/h，也均以小型車為主，小型車比例為59.6%～62.5%。監測期間的車流量超過了陳克軍、周瑞、李震宇等在高速公路監測時的車流量，依據交通部《公路工程技術標準》（JTG B-2003），四車道一級公路遠景設計年限的年平均日交通量約為15 000～30 000輛小客車。參照曹立峰的研究統計結果[8]，高峰小時車流量為日交通量的6%～10.3%，本次監測期間的交通量已接近高峰小時交通量，由此可見，在沒有其它氮氧化物污染源影響的情況下，一級公路兩側附近區域NO2濃度可滿足環境標準要求，不會對人們日常的生產、生活造成明顯不利影響。

3.2 相關性分析

3.2.1 NO2濃度與距離的相關性分析 根據本次研究監測數據，監測結果與距離的相關分析見表2、表3和圖1、圖2。從無隔擋監測和有隔擋情況下監測結果都可以看出，NO2小時平均濃度均隨離路邊距離的增加而降低，此結果與李震宇等的研究結果相同。通過線性分析，無隔擋監測時的線性系數為-0.034，有隔擋情況下監測時的線性系數為-0.039；無隔擋監測期間NO2小時平均濃度隨離路邊距離的增加而降低的線性趨勢與有隔擋情況下監測期間相比相對較平緩。分析認為，出現這種情況的原因主要是有隔擋情況下監測期間正值監測區域的夏季，路邊綠化帶枝葉茂盛，除污染物的擴散稀釋，綠化帶對汽車尾氣的吸附、隔擋作用減輕了NO2的污染。

3.2.2 NO2濃度與車流量的相關性分析 本次研究NO2濃度與車流量的相關性分析見圖3、圖4。第一次無隔擋監測期間的最大小時車流量是最小值的1.16倍，上下浮動小于68輛/h，NO2濃度隨車流量的變化趨勢并不明顯。第二次有隔擋監測期間的最大小時車流量是最小值的1.35倍，上下浮動小于392輛/h，NO2濃度隨車流量的增加呈不明顯增高趨勢。陳克軍等監測期間最大小時車流量是最小值的2倍以下，因此，車流量與NO2濃度呈明顯的正相關關系。

3.2.3 NO2濃度與風速的相關性分析 本次研究各個監測點位NO2濃度與風速的相關性分析見圖5、圖6。從圖5、6可以看出：（1）無隔擋的情況下，監測點位NO2濃度隨風速的增加的變化，總體趨勢都是隨風速的增加NO2濃度降低。分析原因主要是因為隨著風速的增加污染物的擴散能力增加。此結果與陳克軍、周瑞等的研究結果基本相同。（2）有隔擋的情況下，監測點位NO2濃度隨風速的增加的變化，總體趨勢是隨風速的增加NO2濃度增加。監測期間風速小于2.5m/s，綠化帶仍有一定的隔擋作用，但由于風速的增加使綠化帶的吸收吸附作用反而減弱，阻滯在綠化帶內的污染物既不能得到有效的擴散，也不能被植物進行有效的吸收，致使綠化帶內的監測點的NO2濃度增加。

4 討論與結論

（1）本次研究監測選擇的地區為城郊、無工業氮氧化物污染源的地區，雖然監測結果均不超標，但最大值已達二類環境空氣標準值的49.6%，占標率較高，因此，應采取積極有效的措施控制機動車尾氣對環境的影響。從降低污染來源考慮，減少機動車尾氣排放，尾氣凈化的途徑主要有2條[9]：一是改進發動機結構、改善燃燒狀況等機內凈化；二是利用催化反應、熱反應等機外凈化，在汽車的排氣系統中安裝各種凈化裝置，用化學方法減少汽車尾氣中的污染物。從源頭上減少機動車氮氧化物的產生。

（2）植物修復化學性大氣污染的主要過程是持留和去除。持留過程涉及植物截獲、吸附、滯留等，去除過程包括植物吸收、降解、轉化、同化等[10]。通過植物的吸收、轉化，將氮氧化物轉化為為N2或植物體內的氮素從而達到凈化空氣的目的。綠化帶植物對NO2的吸收、持留隔擋作用跟風速有關，在靜風或小風條件下，NO2在綠化帶內持留時間較長，植物有較充分的時間進行吸收、同化等作用進而達到去除NO2的效果，污染物濃度相對較低；隨著風速的增加，空氣流動有所增加，影響了綠化植物對NO2的吸收去除作用，但由于風速較?。ㄐ∮?.5m/s），綠化帶的持留作用阻礙了NO2向外界的進一步擴散，使其滯留在綠化帶內，因此使綠化帶內NO2濃度隨風速的加大反而增高。

（2）通過監測分析表明，國道兩側環境空氣中的濃度與距離、車流量、風速、綠化帶的設置等均有關。NO2濃度隨距離增加而降低，隨車流量的增加而增高；在不設綠化帶的空曠地帶，NO2濃度隨風速的加大而降低；綠化帶對NO2有明顯的去除、隔擋作用，在交通干線兩側設置喬、灌、草結合的綠化帶是減輕汽車尾氣污染的有效措施。

參考文獻

[1]輝煌60年：中國公路通車總里程60年增長45倍[EB/OL].[2009-08-16].http：//www.gov.cn/jrzg/2009-08/16/content_1393479.htm.

[2]吳曉青.我國大氣氮氧化物污染控制現狀存在的問題與對策建議[J].中國科技產業，2009（8）：13-16.

[3]陳克軍，趙德志，張蘭軍.高速公路環境空氣中NO2的污染特征分析[J].公路交通技術，2005.（6）：134-137.

[4]周瑞.淮鹽高速公路對沿線大氣環境的影響研究[D].南京：南京林業大學，2008.

[5]李震宇，許強.高速公路兩側氮氧化物的分布特征[J].中國環境監測，2001，17（4）：52-55.

[6]國家環境保護局科技標準司.大氣環境分析方法標準工作手冊[S].1998.

[7]國家環境保護局，國家技術監督局.環境空氣質量標準 GB3095-1996[S].北京：中國環境科學出版社，1996.

[8]曹立峰.論城市道路交通量統計及預測[J].城市道橋與防洪，2005（2）：19-21.

[9]孫洪昌.汽車尾氣中有害氣體的來源與防治措施[J].中國環保產業，1997（4）：24-26.

[10]駱永明，查宏光，寧靜，等.大氣污染的植物修復[J].土壤，2002（3）：113-119. （責編：張宏民）