北京工业大学 北京 100124
摘要：近年来，北京市雾霾污染成为了公众越来越关心的环境问题。造成这一现象的原因有很多，但是机动车尾气排放物是其中一个不可忽视的因素。为了研究PM2.5在街道的横向扩散对周围的环境影响，本文使用PM2.5手持测量仪器，选择在适当的条件下，在北京市几条典型道路的横断面上设置测量点，采集每个点的PM2.5浓度的值，对污染物横向扩散规律进行研究，通过处理得出PM2.5浓度变化曲线，对不同条件下得到的曲线进行对比分析。
关键词：PM2.5；城市交通；雾霾天气
1 引言
随着中国经济的发展，全国性的环境恶化问题日益严重，对人类健康及社会发展造成了巨大的危害。其中，又以北京市雾霾天气频发最为典型。据相关研究表明，机动车尾气排放是PM2.5的一个主要污染源。机动车排放尾气中污染物对空气质量及居民健康的影响已经成为了一个不容忽视的问题。
PM2.5是指粒径小于等于2.5μm的大气颗粒物，又称为可吸入颗粒物，长期吸入PM2.5会对人体健康产生极大危害。而就目前的城市道路来说，行人和骑行者仍然在出行中占很大的比例，而且他们主要活动在机动车周围，因此受到的机动车尾气污染危害更加严重。
目前国内外对于空气污染物的研究大多集中于范围较大区域内污染物的扩散。相对于整个城市的PM2.5分布情况，尤其是在一条街道内，由道路中央机动车尾气排放产生的PM2.5对道路横向非机动车和行人以及路旁小区内的研究还是比较空缺。本文期望得出污染物在街道平面上的扩散规律，为行人和骑行者出行提供建议，减轻污染物对其的危害。
2 实验方法
本研究使用博朗通手持式PM2.5检测仪BR-Smart-126，对北京市一条快速路，一条主干路以及一个路口的横断面进行PM2.5浓度测量。测量时选择天气晴朗，微风，分为早高峰，平峰，晚高峰三个时间段。
在进行数据采集时是在一条路段（路口）的横断面上进行的。以中央分隔带为坐标原点O，向两侧延展。本实验选择了一条主干路，一条快速路以及一个路口进行测量，具体采集点布置如图所示：
（1）南磨房路（平乐园-窑洼湖桥，主干路），见图1。
（2）东四环（窑洼湖桥-四方桥，快速路），见图2。
（3）九龙山路口（交叉路口），见图3。
（1）南磨房路段PM2.5浓度扩散规律
本文在2016年3月30日、4月7日、4月25日~29日在南磨房路段测得的所有数据共19组进行汇总分析，见图4。
由以上图表我们可以发现，对于南磨房路段的19组数据来说，PM2.5浓度最高值在道路中央隔离带处有1次，距中央隔离带20米处一次，距中央隔离带30米处有15次，距中央隔离带50米处有2次。距中央隔离带30米处PM2.5浓度最高的频率为78.9%。
就南磨房路来说，由于车流量不大，车辆行驶比较顺畅，在这种情况下车辆行驶可能产生的风将道路上汽车尾气排放的PM2.5由道路中央吹向两侧，使得道路两侧的PM2.5浓度要高于道路中央的PM2.5浓度。这一距离经分析后得出是在距道路中央20-30米处。20-30米处将部分人行道以及路边绿化设施包括在内。对于部分行人来说，在人行道上受到的PM2.5的危害反而更大，在距道路中央30米内，PM2.5浓度呈逐渐上升趋势。
（2）东四环路段PM2.5浓度扩散规律
本文在2016年3月30日、4月7日、4月15日、4月25日~29日在东四环路段测得的所有数据共21组进行汇总分析，见图5。
由以上图表，我们可以发现，相比于南磨房路段，东四环路段中波形更多的是凸形波。就凹形波而言，PM2.5浓度最大值出现在距中央隔离带30-40米处（在所有的非凸形波共7组数据中，5组PM2.5浓度最大值出现在40米处，4组出现在30米处）。就凸形波而言，PM2.5浓度由中央隔离带处向两侧递减，由中央到40米-50米处，PM2.5浓度会下降10μg/m3左右。
（3）九龙山路口PM2.5浓度扩散规律
本文在2016年4月25日~29日在九龙山路口测得的所有数据共14组进行汇总分析，见图6。
就九龙山路口而言，PM2.5浓度由中央隔离带处向两侧递减，通过上折线图我们可以发现，在20-50米处PM2.5浓度下降很快，50-100米PM2.5浓度下降趋势减缓，而且在道路40米处，PM2.5浓度会下降10μg/m3左右。
车辆在路口处经常需要停车等待红灯，在高峰时期城市快速路经常发生拥堵情况，由燃料不完全燃烧以及车速过慢无法形成气流，在微风的天气条件下，PM2.5产生量大并且无法向两边扩散，使得道路中央较高然后向两边扩散。道路中央到路边50米范围内PM2.5浓度下降比较快，50米之外PM2.5浓度下降较缓慢。同时，我们可以发现在距中央40米-50米处，PM2.5浓度较中央下降10μg/m3左右。
4 结语
对实验数据进行数据处理与分析，我们认为对于快速路、主干路以及路口的PM2.5扩散规律是不同的，对于城市快速路以及路口，波形大多为凸形图，距道路越远PM2.5浓度越低，建议将非机动车道以及人行道设置在距中央隔离带40米外；对于主干路，由于波形多成凹形图，在主路附近PM2.5浓度反而比街道两侧低，因此建议将非机动车道以及人行道设置在距中央隔离带30米内。可有效的降低PM2.5对行人以及自行车骑行者的危害。
参考文献：
[1]罗娜娜，赵文吉，晏星，宫兆宁，熊秋林.交通与气象因子对不同粒径大气颗粒物的影响机制研究[J].环境科学.2013，34（10），pp：3741-3748.
基金资助来源：
北京工业大学基础研究基金（No.038000546318503）
论文作者:马鑫旺,魏中华
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/28
标签：浓度论文; 中央论文; 隔离带论文; 道路论文; 路口论文; 路段论文; 污染物论文; 《防护工程》2019年第6期论文;