基于在線監測的上海市閔行區道路揚塵濃度變化規律探究

收稿日期：2024-03-29

基金項目：基于在線監測探究閔行區道路揚塵濃度變化規律（2022MHZ006）。

作者簡介：趙赟沁（1995—），男，上海人。研究方向：生態環境。

摘要：以2020—2022年上海市閔行區70個道路揚塵在線監測點位監測數據為基礎，同時結合同時段、同區域大氣微站獲取的可吸入顆粒物濃度、氣象參數、環境統計納管企業污染物排放量和車流量等數據，開展相關性分析，研究道路揚塵在線監測技術在大氣環境質量監測中的應用，分析道路揚塵濃度變化，探索道路揚塵變化規律和主要影響因子。結果表明，道路揚塵在線監測數據具有較好的科學性和準確性，上海市閔行區道路揚塵濃度呈逐年下降趨勢，春季與冬季高，夏季與秋季低，晝間高、夜間低。道路揚塵濃度變化與車流量、氣象等因素較為密切，與環境統計企業廢氣污染物排放量無關。

關鍵詞：道路揚塵；在線監測；濃度變化；相關性分析；上海市閔行區

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.038

Exploration of the variation law of road dust concentration in Minhang District， Shanghai City based on online monitoring

ZHAO Yunqin， WANG Ying

（Minhang District Environmental Monitoring Station of Shanghai City， Shanghai 201199， China）

Abstract： Based on the monitoring data of 70 online monitoring points for road dust in Minhang district， Shanghai city from 2020 to 2022， correlation analysis is conducted on the concentration of inhalable particulate matter， meteorological parameters， environmental statistics， pollutant emissions from enterprises， and vehicle flow obtained from atmospheric micro stations in the same region during the contract period， and the application of online monitoring technology for road dust in atmospheric environmental quality monitoring is studied， and the changes in road dust concentration are analyzed to explore the patterns and main influencing factors of road dust changes. The results indicate that the online monitoring data of road dust has good scientificity and accuracy， and the dust concentration on roads in Minhang district， Shanghai city has been decreasing year by year， with higher levels in spring and winter， lower levels in summer and autumn， and higher levels during the day and lower levels at night. The changes in road dust concentration are closely related to factors such as traffic flow and meteorology， and are not related to the emissions of exhaust pollutants from environmental statistics enterprises.

Keywords： road dust; online monitoring; concentration changes; correlation analysis; Minhang district， Shanghai city

上海市閔行區地處長江三角洲東南前沿，位于上海市腹部，形似一把鑰匙，南北最長約為30 km，東西最寬約為32 km。閔行區面積為372.79 km2，占上海市面積的5.86%，東與徐匯區、浦東新區相接，南靠黃浦江與奉賢區相望，西與松江區、青浦區接壤，北與長寧區、嘉定區毗鄰。吳淞江流經北境，黃浦江縱貫南北，將上海市閔行區分為浦東、浦西兩部分。閔行區是上海市主要對外交通樞紐，是上海市西南部的主要工業基地、科技及航天新區，第二產業和第三產業均有一定占比，在道路揚塵的研究上具有代表性。因此，有必要結合在線監測數據，分析上海市閔行區道路揚塵濃度變化規律。

1 監測儀器、點位與方法

1.1 監測儀器

在線自動監測設備主要由粉塵儀、海康球形攝像機、數據采集及傳輸系統、市電及鋰電池轉換供電系統等組件構成，可以實時監測道路環境中揚塵濃度。本設備使用光散射法進行顆粒物的測定，給粉塵照射光時，在粉塵物理性質一定的條件下，粉塵的散射光強度與質量濃度成正比，將散射光強度轉換成脈沖計數，即可測出粉塵的相對質量濃度，通過預置的質量濃度轉換系數，便可直接顯示粉塵質量濃度[1-2]。顆粒物測定濃度范圍為0.001～10.000 mg/m3，測定分辨率為0.001 mg/m3。

1.2 監測點位

采用上海市閔行區70個道路揚塵在線監測點位的監測數據，這些點位分布在上海市閔行區的主要道路上，詳細分布如圖1所示。

1.3 監測方法

揚塵在線監測系統每分鐘采樣1次，自動進行檢測分析，按照《污染物在線監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ 212—2017）定義的在線監測儀器和數據采集傳輸儀之間的傳輸格式進行數據上傳。每小時取有效分鐘監測數據的平均值進行評價，日均值為當日時段內有效小時數據的算術平均值，月均值為當月時間段內有效日數據的算術平均值。系統在線數據采集率在90%以上，符合在線監測設備數據采集率的要求[3-4]。

2 應用分析

為分析道路揚塵在線監測技術在大氣環境質量監測中的應用，證明道路揚塵在線監測數據的可靠性，將道路揚塵監測數據與同時段、同區域空氣微站測得的可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）數據進行對比分析。數據分析使用SPSS Statistics 25.0軟件，采用斯皮爾曼相關系數進行評價。

如表1所示，2020—2022年道路揚塵濃度日均值與同時段、同區域PM10濃度日均值顯著相關，道路揚塵濃度日均值與同時段、同區域PM2.5濃度日均值也顯著相關；2020—2022年，道路揚塵濃度日均值與PM2.5的相關性均強于同時段、同區域道路揚塵濃度日均值與PM10的相關性；2020—2022年，道路揚塵濃度日均值與PM2.5的相關系數排序為2022年＞2021年＞2020年，道路揚塵濃度日均值與PM10的相關系數排序為2022年＞2021年＞2020年。

3 數據分析

上海市閔行區道路揚塵監測數據分析涉及3項內容。一是時間變化特征，二是空間變化特征，三是典型監測點位污染溯源。

3.1 時間變化特征分析

3.1.1 年均數據分析

2020—2022年，上海市閔行區道路揚塵年平均濃度分別為0.076 mg/m3、0.065 mg/m3、0.065 mg/m3，整體呈下降趨勢。2018—2019年，上海市閔行區道路揚塵年平均濃度分別為0.119 mg/m3、0.095 mg/m3。總體來看，上海市閔行區道路揚塵年平均濃度下降趨勢更加明顯。隨著各類政策文件和治理工程的落地，上海市閔行區道路揚塵污染情況逐年減輕。2019—2022年，上海市閔行區道路揚塵年平均濃度下降率分別為20.1%、20.0%、14.5%和0.0%，呈逐年降低趨勢。這說明道路揚塵治理閾值開始顯現，現有道路揚塵防治措施的治理效果開始減弱，要采取更有針對性的污染防治措施。

3.1.2 季度變化分析

為明確不同季節道路揚塵濃度變化，經綜合考慮，采用氣候統計學常用的概念定義四季，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。2020年，上海市閔行區道路揚塵濃度季度最高值出現在冬季，為0.077 mg/m3，較年平均濃度高7%；最低值出現在秋季，為0.062 mg/m3，較年平均濃度低13.9%。2021年，上海市閔行區道路揚塵濃度季度最高值出現在冬季，為0.085 mg/m3，較年平均濃度高28.8%；最低值出現在夏季，為0.049 mg/m3，較年平均濃度低25.8%。2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度季度最高值出現在冬季，為0.072 mg/m3，較年平均濃度高14.3%；最低值出現在秋季，為0.055 mg/m3，較年平均濃度低12.7%。除2020年夏季道路揚塵濃度明顯偏高外，上海市閔行區道路揚塵濃度大體呈春季與冬季高、夏季與秋季低的變化趨勢，這與丁艷純[5]的研究結果基本一致。2020年上海市閔行區夏季PM2.5平均濃度為37 μg/m3，遠高于2021年的27 μg/m3和2022年的29 μg/m3，原因可能為PM2.5與道路揚塵的相關性較高，外部大環境影響較大。

3.1.3 月均變化分析

2020年，上海市閔行區道路揚塵濃度月均高值出現在1月、5月和12月，最高值出現在1月，為0.129 mg/m3，較年平均濃度高69.7%；低值出現在9月、10月和11月，最低值出現在9月，為0.06 mg/m3，較年平均濃度低21.1%。從環比來看，5月道路揚塵濃度增幅最高，為32.4%，12月次之，為28.6%；2月道路揚塵濃度降幅最高，為40%，3月次之，為17.9%。

2021年，上海市閔行區道路揚塵濃度月均高值出現在1月、3月和12月，最高值出現在3月，為0.084 mg/m3，較年平均濃度高29.2%；低值出現在7月、8月和9月，最低值出現在7月，為0.044 mg/m3，較年平均濃度低32.3%。從環比來看，11月道路揚塵濃度增幅最高，為33.3%，3月次之，為25.4%；7月道路揚塵濃度降幅最高，為22.8%，2月次之，為18.3%。

2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度月均高值出現在1月、2月和3月，最高值出現在1月，為0.099 mg/m3，較年平均濃度高52.3%；低值出現在8月、9月和10月，最低值出現在10月，為0.051 mg/m3，較年平均濃度低21.5%。從環比來看，11月道路揚塵濃度增幅最高，為17.6%，12月次之，為15%；2月道路揚塵濃度降幅最高，為27.3%，4月次之，為19.7%。

2020—2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度月均值呈冬春季高于夏秋季的變化特征。其間，道路揚塵濃度從5月開始逐漸下降，揚塵濃度處于較低且平穩的水平，自10月起，道路揚塵濃度開始上升并持續整個冬季。冬季氣溫低，氣候干燥，大氣層結構穩定，不利于揚塵沉降。2月，上海市閔行區道路揚塵濃度快速下降，因為春節期間易揚塵場所基本處于停工狀態。

3.1.4 日均值分析

2020年，上海市閔行區道路揚塵濃度日均高值出現在星期日和星期一，最高值出現在星期日，為0.085 mg/m3，較日平均濃度高11.8%；低值出現在星期三和星期五，最低值出現在星期三，為0.07 mg/m3，較日平均濃度低7.9%。2021年，上海市閔行區道路揚塵濃度日均高值出現在星期二和星期五，最高值出現在星期五，為0.072 mg/m3，較日平均濃度高10.8%；低值出現在星期一和星期三，最低值出現在星期三，為0.06 mg/m3，較日平均濃度低7.7%。2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度日均高值出現在星期一和星期二，最高值出現在星期二，為0.072 mg/m3，較日平均濃度高10.8%；低值出現在星期四和星期五，最低值出現在星期五，為0.058 mg/m3，較日平均濃度低10.8%。

3.2 空間變化特征分析

2020年，上海市閔行區道路揚塵濃度高值出現在吳涇鎮、馬橋鎮、新虹街道及莘莊鎮，最高值出現在吳涇鎮，為0.098 mg/m3，較年平均濃度高28.9%；低值出現在古美街道、江川路街道、浦江鎮及梅隴鎮，最低值出現在古美街道，為0.065 mg/m3，較年平均濃度低14.5%。2021年，上海市閔行區道路揚塵濃度高值出現在馬橋鎮、七寶鎮、梅隴鎮及浦江鎮，最高值出現在馬橋鎮，為0.081 mg/m3，較年平均濃度高24.6%；低值出現在莘莊鎮、浦錦街道、顓橋鎮及新虹街道，最低值出現在莘莊鎮，為0.053 mg/m3，較年平均濃度低18.5%。2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度高值出現在梅隴鎮、馬橋鎮、七寶鎮和吳涇鎮，最高值出現在梅隴鎮，為0.072 mg/m3，較年平均濃度高10.7%；低值出現在莘莊鎮、浦錦街道、顓橋鎮及江川路街道，最低值出現在莘莊鎮，為0.054 mg/m3，較年平均濃度低16.9%。2020—2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度高值出現在馬橋鎮、吳涇鎮、七寶鎮和新虹街道，最高值為馬橋鎮的0.08 mg/m3，較3年平均值高15.9%；低值出現在顓橋鎮、莘莊鎮、古美街道和江川路街道，最低值為顓橋鎮的0.063 mg/m3，較3年平均值低8.7%。

3.3 典型監測點位污染溯源分析

將上海市閔行區70個監測點位的2020—2022年道路揚塵濃度均值從高到低排序，選取歷年濃度均在前15位的1個點位（虹梅南路—東川路）和歷年濃度均在后15位的2個點位（碧江路—鳳慶路、顓興東路—都會路）開展污染溯源分析，研究不同車型車流量對道路揚塵濃度的影響。受社會環境因素影響，2022年上海市閔行區車流量數據嚴重失真，這里僅取2020—2021年車流量數據加以分析。3個監測點位2020—2021年車流量數據涉及貨車、客車和集卡車。車流量是道路揚塵濃度的影響因素之一，高濃度點位虹梅南路—東川路3種車型的車流量及總車流量均遠高于低濃度點位碧江路—鳳慶路。除貨車外，其余車型車流量及總車流量均高于低濃度點位顓興東路—都會路。

使用SPSS Statistics 25.0軟件，采用斯皮爾曼相關系數，對2020—2021年3個監測點位的不同車型車流量、總車流量與道路揚塵月均濃度進行對比分析，結果如表2所示。

虹梅南路—東川路3種車型車流量及總車流量與道路揚塵濃度均成正相關，相關系數的排名為客車流量＞集卡車流量＞總車流量＞貨車流量；除了集卡車流量以外，碧江路—鳳慶路貨車流量、客車流量及總車流量與道路揚塵濃度均成正相關；顓興東路—都會路僅集卡車流量與道路揚塵濃度成正相關，貨車流量、客車流量以及總車流量與道路揚塵濃度呈負相關。由此可知，車流量越大，其與道路揚塵濃度的相關性越強；反之，道路揚塵濃度更易被其他因素影響。

4 結語

2020—2022年，上海市閔行區道路揚塵年平均濃度分別為0.076 mg/m3、0.065 mg/m3、0.065 mg/m3，整體呈下降趨勢。除2020年夏季道路揚塵濃度明顯偏高外，上海市閔行區道路揚塵濃度大體呈春季與冬季高、夏季與秋季低的變化趨勢。其間，道路揚塵濃度從5月開始逐漸下降，揚塵濃度處于較低且平穩的水平，自10月起，道路揚塵濃度開始上升并持續整個冬季。上海市閔行區道路揚塵濃度日均高值出現日不固定，隨機性較強。2020—2022年，上海市閔行區道路揚塵濃度高值出現在馬橋鎮、吳涇鎮、七寶鎮和新虹街道，最高值為馬橋鎮的0.08 mg/m3，較3年平均值高15.9%；低值出現在顓橋鎮、莘莊鎮、古美街道和江川路街道，最低值為顓橋鎮的0.063 mg/m3，較3年平均值低8.7%。典型監測點位污染溯源分析顯示，上海市閔行區道路揚塵濃度與車流量有明顯關系。其中，高濃度點位虹梅南路—東川路常年車流量較大，大型車輛較多，周邊路況普遍較差，存在破損或凹凸不平情況，更易導致道路揚塵平均濃度和瞬時濃度偏高。因此，可結合實際情況對車流量較大的路口進行分流，防止車流量較大導致道路揚塵濃度持續偏高，并及時對破損路面進行修復。

參考文獻

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