成都市典型建筑工地揚塵污染特征研究

宋丹林，黃鳳霞，陳 燕，譚欽文，田 紅

(1.成都市環境保護科學研究院，成都 610072；2. 成都市機動車排氣污染防治技術保障中心，成都 610066)

1 引 言

揚塵污染會引起能見度的下降并影響周邊區域空氣質量[1-2]，顆粒物源解析結果顯示揚塵對PM10的貢獻超過了20%[3-4]，且在春季的貢獻率顯著提高，建筑工程施工階段的揚塵污染是城市主要大氣污染問題之一[6]，國內在較多的城市開展了揚塵排放特征的研究[7-8]。成都作為一個快速發展的內地城市，隨著城市建設強度的增大，建筑施工工地揚塵排放量也大，本研究通過同時開展揚塵在線監測和手工重量法離線監測，分析建筑工地揚塵排放現狀及時空分布特征。

2 材料與方法

2.1 測試點位

本次測試工地位于成華區崔家店路52號，測試期間工地處于主體，裝飾裝修階段，建筑面積約為25萬m2。此次測試共設4個監測點，測試工地基本信息見表1，其中1#和2#點位在線監測和手工重量法監測設備共同測試，3#和4#點位只用手工重量法監測設備測試。此次比對測試的時間為2015年1月28日～2月9日，共持續13天。

表1 測試工地基本情況Tab.1 Main information of construction site

2.2 測試方法

此次測試過程中主要采用了兩種方法，在線監測和手工重量法離線監測，同時引入了國控監測子站數據進行比對

2.2.1 在線監測

在線監測能實現連續自動的監測，采集到的數據更加的準確和及時有效[9]，具有高時間分辨率的特點。本次在線監測儀器為揚塵在線監測設備，測試指標為TSP、PM10、PM2.5，主要測試方法為光散射法，測試時間為24h連續監測，時間分辨率為1min。監測設備采用2G/3G公共無線數據傳輸網絡進行遠程數據傳輸，每臺設備均自帶無線數據通信模塊。

2.2.2 離線監測

PM2.5的手工監測重量法是國際上普遍列為標準方法(或參考方法) ，它是PM2.5監測質量保證的重要手段[10]。本次手工離線監測儀器為青島明華的MH1200型全自動大氣/顆粒物采樣器，沖擊式切割采樣頭，采樣濾膜為玻璃纖維濾膜，濾膜直徑為90mm，測試指標為TSP、PM10、PM2.5，手工重量法測試參照《環境空氣總懸浮顆粒物的測定—重量法》(GBT15432-1995)和《環境空氣中PM10和PM2.5的測定—重量法》(HJ618-2011)執行。

2.2.3 國控點監測

通過在成都市環境監測中心站網站獲取國控點(十里店)逐小時監測數據，數據包括PM10和PM2.5。

2.2.4 氣象資料

由于本次測試過程中，未單獨現場測試氣象參數，主要采用同期溫江站(氣象國控站)觀測的氣象數據對測試期間的氣象條件進行分析。

3 結果與討論

3.1 在線監測與國控監測點比較分析

測試期間成都市主導風向為東北風，4個測試點位中，2#處于上風向，1#處于下風向，3#和4#垂直于主導風向。通過將揚塵在線監測設備測試PM10和PM2.5小時均值數據及日均值數據與國控監測點(十里店)數據進行對比，見圖2和圖3，可以看出上、下風向揚塵在線監測設備PM10和PM2.5監測值與國控監測點(十里店)數據之間變化趨勢十分接近，且呈現出較好的相關性，上風向(2#)、下風向(1#)PM10日均值總體較國控監測點(十里店)數據分別高出23%和21%，上風向(2#)、下風向(1#)PM2.5日均值總體較國控監測點(十里店)數據分別高出19%和12%。

圖3 在線監測PM2.5與國控監測點(十里店)數據變化趨勢圖Fig.3 Comparison of PM2.5 between on-line monitoring in construction sites and the national monitoring and controlling sites(Shilidian)

3.2 在線監測與手工監測比較分析

圖4是上、下風向總顆粒物的對比圖，可以看出，各揚塵在線監測設備測試的上風向(2#)、下風向(1#)總顆粒物(TSP)濃度普遍高于手工監測數據，其中上風向(2#)高出1.35倍，下風向(1#)高出0.84倍。在線監測設備測試的總顆粒物比手工監測的濃度高的原因，一方面可能由于監測方法的差異，另一方面可能由于在線監測設備測試的是總顆粒物，而手工監測測試的是TSP(是指空氣動力學直徑小于100μm的顆粒物)。

圖4 在線監測總顆粒物濃度與手工監測數據變化趨勢圖Fig.4 Comparison of TSP by on-line monitoring and manual methods in construction sites

圖5是上、下風向PM10的濃度對比圖，可以看出上、下風向揚塵在線監測設備測試PM10監測值與手工監測數據之間變化趨勢較接近，上風向(2#)、下風向(1#)PM10日均值總體較手工監測數據分別低19%和33%。

圖6為上、下風向PM2.5的濃度對比圖，可以看出，揚塵在線監測設備測試PM2.5監測值與手工監測數據之間呈現出較好的相關性，變化趨勢也比較接近，上風向(2#)、下風向(1#)PM2.5日均值總體較手工監測數據分別低24%和20%。

圖5 在線監測PM10濃度與手工監測數據變化趨勢圖Fig.5 Comparison of PM10 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

圖6 在線監測PM2.5濃度與手工監測數據變化趨勢圖Fig.6 Comparison of PM2.5 by on-line monitoring and manual methods in construction sites

3.3 在線監測揚塵排放規律

通過對測試工地不同測試點位監測結果分析，工地揚塵排放呈現如下時間和空間變化特征。

3.3.1 揚塵排放空間變化規律

施工工地在線監測數據見表2，在線監測結果顯示，上風向(2#)總顆粒物、PM10和PM2.5日均濃度分別為650μg/m3、140μg/m3和88μg/m3；下風向(1#)總顆粒物、PM10和PM2.5日均濃度分別為659μg/m3、138μg/m3、83μg/m3，圖7為測試工地上、下風向在線監測顆粒物日均濃度趨勢變化圖，工地上風向和下風向各個粒徑污染物測試結果比較接近，且日變化趨勢較一致。

表2 施工工地在線測試數據統計表Tab.2 Statistical table of on-line monitoring data in construction sites (μg/m3)

圖7 上風向(2#，左)和下風向(1#，右)在線監測顆粒物日均濃度趨勢變化Fig.7 The trend of daily average concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.2 揚塵排放時間變化規律

圖8為測試工地上、下風向測試期間(2015年1月28日～2月9日)揚塵小時均濃度均值變化圖，上下風向變化趨勢基本一致，上午7:00～11:00之間顆粒物濃度出現明顯峰值，夜間從18:00過后呈現明顯上升，可能與氣象擴散條件以及工地的施工活動有關系。

圖8 上風向(2#)和下風向(1#)在線監測顆粒物小時濃度變化趨勢Fig.8 The trend of hour concentration of particulate matter at up-wind(2#：left) and down-wind(1#：right) by on-line monitoring

3.3.3 典型時段揚塵排放規律

圖9為2015年1月29日測試工地顆粒物分鐘濃度變化趨勢，圖10為小時濃度變化趨勢圖，其中上風向(2#)在7：00～8:00之間總顆粒物、PM10和PM2.5均出現了兩個明顯峰值，下午16:00過后揚塵污染呈現上升的趨勢，上風向(2#)臨近工地內部道路，是工地運渣車主要進出通道，從監測期間的視頻錄像來看，夜間雖然工地主體施工停止，但運渣車活動比較頻繁，揚塵排放與工地現場車輛進出有密切關系[11]，這也是夜間部分時段顆粒物濃度上升的主要原因。下風向(1#)在下午16:00～19:00之間出現了典型的峰值，尤其是19:00左右尤為明顯，下風向(1#)為工地的大門，是施工進出的主要通道，19:00左右是工人下班時間點，可能與工地內工人活動有一定關系。

圖9 典型時段在線監測顆粒物分鐘濃度變化Fig.9 The trend of minutes concentration of particulate matter on a typical day

圖10 典型時段在線監測顆粒物小時濃度變化Fig.10 The trend of hour concentration of particulate matter on a typical day

4 結 論

4.1 在線測試的總顆粒物、PM10和PM2.5日均值在工地上風向和下風向測試濃度比較接近，小時平均值在上下風向變化趨勢基本一致，建筑施工工地揚塵污染在不同監測點位的差異相對較小；

4.2 揚塵排放時間變化規律明顯，與氣象因素和施工活動、運渣車進出等人為因素有密切的關系；

4.3 在線監測設備測試的上風向(2#)、下風向(1#)總顆粒物(TSP)濃度普遍高于手工監測濃度(這與監測方法和監測對象有關)，上、下風向PM10、 PM2.5揚塵在線監測設備監測值與手工監測數據之間變化趨勢較接近，上風向(2#)、下風向(1#)PM10日均值總體較手工監測數據分別低19%和33%，PM2.5日均值總體較手工監測數據分別低24%和20%。