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《環(huán)境污染與防治雜志》2015年第十一期

摘要

2014年秋季在天津市主城區(qū)布設(shè)88個(gè)道路降塵采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置2個(gè)采樣高度，共采集176個(gè)樣品。利用重量法計(jì)算得到降塵負(fù)荷，使用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究了天津市秋季道路降塵的分布特征。結(jié)果表明：（1）1．5m處的降塵負(fù)荷中位值高于2．5m處；（2）不同道路類型的降塵負(fù)荷為外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；（3）東西走向道路的南北兩側(cè)的降塵負(fù)荷差異顯著，這可能與采樣期間的主導(dǎo)風(fēng)向有關(guān)。

關(guān)鍵詞

道路降塵；降塵負(fù)荷；分布特征

天津市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，交通問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題日益凸顯［1］。尤其從2013年我國(guó)北方大范圍霧霾事件發(fā)生以來(lái)，人們對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量備加關(guān)注。道路揚(yáng)塵作為城市空氣顆粒物的重要來(lái)源之一，對(duì)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量的影響較大，其通過(guò)干濕沉降降落在道路附近。因此，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有通過(guò)道路降塵開(kāi)展道路揚(yáng)塵的研究，并通過(guò)道路降塵負(fù)荷來(lái)研究道路揚(yáng)塵排放清單。道路降塵采樣簡(jiǎn)單、方便、安全［2］，因此道路降塵的研究日顯重要［3－9］。道路降塵的研究通常采用降塵法，該方法是模擬自然狀況下道路揚(yáng)塵的沉降過(guò)程而設(shè)計(jì)的一種采樣方法。根據(jù)收集容器加入介質(zhì)的不同，分為干法、濕法和玻璃球法3種。由于不同方法的目的、收集地點(diǎn)和時(shí)間間隔不同，3種方法均有各自的應(yīng)用。筆者采用干法收集天津市道路降塵，以分析天津市道路降塵的分布規(guī)律和特征，為研究天津市道路降塵的采樣規(guī)范提供技術(shù)支撐。

1樣品采集和處理

1．1采樣儀器和工具采用定制的聚氯乙烯（PVC）材質(zhì)的降塵缸，內(nèi)徑、外徑、高分別為15、16、30cm，外形為圓柱體，缸底平整。其他儀器和工具包括瓷坩堝、搪瓷盤(pán)、感量0．1mg的分析天平、20目以及200目泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩、樣品袋、毛刷、鑷子、研缽、喉箍、套筒、卷尺、手持全球定位系統(tǒng)（GPS）定位儀。

1．2采樣點(diǎn)布設(shè)根據(jù)《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》，將天津市南開(kāi)區(qū)道路劃分為外環(huán)線、快速路、主干道、次干道、支路共5種類型［10－11］。每種類型道路選擇2～3條，每條道路選擇1～2個(gè)路段，共選擇11個(gè)路段。本實(shí)驗(yàn)借鑒美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）公布的AP－42道路積塵采樣方法，為避免風(fēng)速、風(fēng)向變化對(duì)采樣結(jié)果的影響，在每個(gè)路段兩側(cè)的路燈桿上分別布設(shè)采樣點(diǎn)，根據(jù)采樣路段的長(zhǎng)度確定采樣點(diǎn)的位置［12－13］。為避免降塵量少而影響到后續(xù)研究處理的弊端，每個(gè)路段確定8個(gè)采樣點(diǎn)，共88個(gè)采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)確定后，考慮到道路降塵研究的目的是其對(duì)人體健康的影響，因此確定呼吸帶高度1．5m為采樣高度；另外，為了研究不同高度處道路降塵的差異性，分別在1．5、2．5m（指降塵缸上邊緣距地面的高度）布設(shè)降塵缸，共放置176個(gè)降塵缸。為防止雨水沖刷及人為破壞，在降塵缸外壁貼上標(biāo)簽，標(biāo)簽上寫(xiě)有單位名稱、用途等字樣，再用透明膠帶包裹標(biāo)簽。降塵缸均對(duì)著道路一側(cè)放置并避開(kāi)路口、公司門口、公交站、施工路段等局部污染源。同時(shí)，在南開(kāi)大學(xué)理化樓的樓頂和天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心樓頂各放置8個(gè)降塵缸，用來(lái)收集城市大氣降塵，作為對(duì)照［14－21］。

1．3采樣周期天津市秋季為9－11月，其中10月為秋季典型月份。同時(shí)，考慮到天津市11月15日開(kāi)始供暖，可能會(huì)對(duì)樣品的塵質(zhì)量和組分造成影響。因此，本研究于9月16日開(kāi)始采樣，11月初結(jié)束采樣。

1．4樣品采集（1）采樣前，將降塵缸清洗干凈，并于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)陰干，貼好標(biāo)簽，罩上塑料袋，直到把降塵缸綁在路燈桿后再取下塑料袋，開(kāi)始收集樣品。（2）采樣時(shí)，記錄好放置降塵缸的地點(diǎn)、缸號(hào)、起始時(shí)間。收集降塵缸樣品，應(yīng)盡量選擇持續(xù)無(wú)降水且降塵缸內(nèi)較干燥的時(shí)間。如果降塵缸內(nèi)部較干燥，直接用毛刷將降塵掃入樣品袋中并帶回實(shí)驗(yàn)室；如果降塵缸底部有水或較潮濕而無(wú)法直接掃塵，則用超純水和刷子將含水的降塵收入容器中帶回到實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，核對(duì)采樣地點(diǎn)、缸號(hào)，并記錄收降塵缸的時(shí)間，罩上塑料袋。

1．5實(shí)驗(yàn)室分析將樣品放入干燥器中平衡3d，用鑷子將樹(shù)葉、垃圾、昆蟲(chóng)等取出，然后將其（如含水降塵經(jīng)陰干后呈塊狀，則用研缽輕輕研磨）分別通過(guò)20、200目篩子，并記錄200目篩子下塵質(zhì)量。

2結(jié)果分析與討論

降塵負(fù)荷利用重量法（見(jiàn)式（1））計(jì)算，每月以30d計(jì)。

2．1不同高度降塵負(fù)荷的比較不同高度的降塵負(fù)荷見(jiàn)圖1。由圖1可知，1．5m處的降塵負(fù)荷中位值高于2．5m處，這與1．5m離地面更近、更易接到道路揚(yáng)塵有關(guān)。通過(guò)對(duì)各采樣點(diǎn)不同高度的降塵負(fù)荷運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行單樣本的K－S檢驗(yàn)可知，P＞0．01，則數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。然后進(jìn)行配對(duì)樣本的T檢驗(yàn)可知，P＜0．05，說(shuō)明各采樣點(diǎn)不同高度處的降塵負(fù)荷的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。再運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析可知，P＜0．01，說(shuō)明不同高度處的降塵負(fù)荷呈線性相關(guān)關(guān)系，具體見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，大部分點(diǎn)位1．5m處的降塵負(fù)荷高，少數(shù)點(diǎn)位2．5m處的降塵負(fù)荷高，這可能與采樣點(diǎn)的周圍環(huán)境和人為因素有關(guān)。

2．2不同道路類型降塵負(fù)荷的比較對(duì)于不同道路類型而言，1．5、2．5m處降塵負(fù)荷均值的關(guān)系一致（見(jiàn)圖3），均表現(xiàn)為外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道。其中，外環(huán)線與快速路較高，主要是因?yàn)檫@兩種類型的道路車流量大、車速快而使地面積塵容易揚(yáng)起所致；主干道、支路和次干道的降塵負(fù)荷較接近且較小，這主要跟該3種類型道路車速慢而使地面積塵不易揚(yáng)起有關(guān)。支路降塵負(fù)荷高于次干道降塵負(fù)荷的原因，可能與支路道路積塵較多有關(guān)。FAN等［22］和樊守彬等［23］對(duì)北京道路降塵負(fù)荷研究得出的結(jié)論是快速路＞主干道＞次干道＞支路，與本研究的結(jié)果基本一致。對(duì)于不同道路類型而言，均表現(xiàn)出1．5m處的降塵負(fù)荷高于2．5m處的降塵負(fù)荷。這主要是由于1．5m處比2．5m處更接近地面，車輛行駛以及風(fēng)向、風(fēng)速等氣候因素或人為條件帶起的路面揚(yáng)塵會(huì)更容易進(jìn)入較低處即1．5m處的降塵缸，而且較大的顆粒物更容易進(jìn)入低處的降塵缸所致。

2．3道路兩邊降塵負(fù)荷的比較將5種道路類型11條道路按照東西和南北走向分為兩類。運(yùn)用SPSS軟件分別對(duì)東西、南北走向的道路降塵負(fù)荷進(jìn)行單樣本的K－S檢驗(yàn)，并分別進(jìn)行配對(duì)樣本的T檢驗(yàn)。結(jié)果表明，南北走向道路P＝0．06＞0．05，說(shuō)明這5條道路的東西兩側(cè)降塵負(fù)荷的差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；東西走向道路P＝00．04＜0．05，說(shuō)明這6條道路的南北兩側(cè)的降塵負(fù)荷的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，再運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析可知，P＜0．01，說(shuō)明這6條東西走向道路南北兩側(cè)的降塵負(fù)荷呈線性相關(guān)，見(jiàn)圖4。之所以南北兩側(cè)的降塵負(fù)荷差異顯著，這可能與采樣時(shí)間段內(nèi)天津市主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)有關(guān)（見(jiàn)圖5）。

3結(jié)論與展望

（1）不同高度處降塵負(fù)荷分析表明，1．5m處的降塵負(fù)荷中位值高于2．5m處；同時(shí)，可以根據(jù)不同高度處降塵負(fù)荷得到的關(guān)系式可知，由于1．5m處更接近人體的呼吸帶、與人體關(guān)系更為密切，以后可只分析研究1．5m處的降塵負(fù)荷數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)2．5m處的降塵負(fù)荷，從而使研究方案更方便、易行、安全。（2）不同道路類型降塵負(fù)荷比較得出的結(jié)果是外環(huán)線＞快速路＞主干道＞支路＞次干道；且每種道路類型的降塵負(fù)荷均表現(xiàn)為1．5m處高于2．5m處。（3）對(duì)于道路兩側(cè)的降塵負(fù)荷比較可知：南北走向道路的東西側(cè)的降塵負(fù)荷差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以后的分析研究可以只選擇道路一側(cè)來(lái)代替整條道路；對(duì)于東西走向的道路南側(cè)不同高度處的降塵負(fù)荷可以根據(jù)得到的南北兩側(cè)的降塵負(fù)荷之間對(duì)應(yīng)的關(guān)系式和所對(duì)應(yīng)的道路北側(cè)不同高度處的降塵負(fù)荷來(lái)分別預(yù)測(cè)，從而大大提高了研究方案的安全性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。

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作者：李樹(shù)立 姬亞芹 朱振宇 張?jiān)娊?張亞飛 趙靜波 趙杰 單位：南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 國(guó)家環(huán)境保護(hù)城市空氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室