交通道路环境大气氮氧化物监测技术浅议

张云凤,张 媛（贵州省黔东南州环境监测中心站,贵州 黔东南556000）

交通道路环境大气氮氧化物监测技术浅议

张云凤,张 媛
（贵州省黔东南州环境监测中心站,贵州 黔东南556000）

摘 要：汽车尾气成为当今时代大气环境又一重要的污染源，结合本人对相关环境大气监测规范的学习和工作实践经验，阐述几点城市交通道路及公路环境空气氮氧化物监测应注意的问题，为城市交通道路及公路环境空气氮氧化物监测布点及采样提供参考。

关键词：交通道路；环境大气；氮氧化物；监测

随着国民经济高速发展，城市化进程加快，汽车消费越来越成为人们生活和消费热点，数量与日剧增，汽车尾气排放量激增，2013年机动车尾气排放量约1362万吨，氮氧化物排放量640.5万吨[1]，对公路及城市交通道路空气污染十分严重, 并已成为我国城市化进程中亟待解决的环境问题之一。本文结合交通道路大气环境和汽车尾气排放污染特点，浅述交通道路环境大气氮氧化物监测技术要点。

1 大气氮氧化物的特点

一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）是造成大气污染的主要氮氧化物。两者在空气中通过复杂的光化学反应后达到化学平衡。

光化学烟雾是大气中的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在太阳辐射作用下发生一系列光化学反应，如：NO转化为NO2，形成O3； CH、NO·、O等自由基和O3氧化产醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物-RO2、•HO2、•RCO等自由基。过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O3和PΑN等生成，因而产生光化学烟雾。

2 城市交通道路及公路环境空气氮氧化物监测布点方法

由于大气中的NOx存在浓度与气温、气压、太阳辐射、风速[2-3]、水汽等环境要素相关性十分明显，交通道路及城市干道大气环境具有独特的特征，因此，城市干道及公路环境大气氮氧化物监测采样点的布设应注意以下几点:

（1） 进行监测前必须进行现场调查，即进行监测布点前应对即将进行监测的城市交通道路及公路周边的地形地势、地理特征，气候特点、建筑或障碍物的几何尺寸等进行勘察；查找资料，了解监测区域风频、风向、风速等气象条件，常年平均温度、干湿度、逆温和大气稳定度变化规律等。

（2）设置可反映被监测城市交通道路及公路因汽车尾气影响周围环境空气质量、污染水平及污染物分布及扩散情况的采样点。

（3）采样点应尽量避开围墙、高楼附近、存在涡流的区域、城市交叉道路，设置在地势开阔、道路平直的路段。

（4）对街道峡谷、开阔道路和交叉道路要根据各自的小气候特点进行布点采样。有试验显示[4]，城市道路汽车尾气污染物扩散高度与两侧建筑物高度相当，平行风有利于污染物的扩散，在建筑物的背风面污染物浓度最高，当上风向建筑物高度大于下风向建筑物高度时，污染物易在道路附近集聚，不易扩散，但上升至下风向建筑物高度时，污染物迅速扩散；当上风向建筑物高度小于下风向建筑物高度时，污染物最大浓度出现在上风向建筑物背风面上侧。

城市街道峡谷中气体污染物扩散主要与街道峡谷的形状以及峡谷上方风向有很大关系[5], 因而在不同类型的街道峡谷中, 采样点的布设也会存在相应的差异, 且应综合考虑街道峡谷内迎风面和背风面以及垂直梯度上污染物质量浓度的差异. 研究显示, 在街道峡谷中, 污染物质量浓度沿高度的变化基本呈上低下高的趋势, 且当高度达到30m 以上时, 质量浓度的变化差异开始明显缩小至一定高度后, 质量浓度基本不再发生变化[6-7]。 因此, 采样点可以布设于街道峡谷两侧相对应的位置, 包括地面点和高层点。

3 监测采样的时点选择

（1）选择合适的采样时期和时段。

（2）道路车流量和风力会对氮氧化物浓度产生极大影响，因此，应在道路车流量达到一般正常状况是进行采样，避免车流拥堵高峰或夜间车流十分疏缓时段，采样时应避开大风。

（3）汽车尾气主要污染物成分与太阳辐射密切相关，太阳辐射强弱决定地面臭氧、NO、NO2浓度变化规律[8]，采样应选择在太阳辐射相对较弱的天气条件及时点进行，避免太阳强辐射影响采集样品的代表性。

（4）大气中的水汽即对到达地面的太阳紫外辐射变化有影响, 从而影响与水汽有关的各种光化学过程的实现，应选择在大气水汽适宜的气候条件下进行采样。

（5）二氧化氮溶于水形成硝酸酸雾和气溶胶：3NO2+H2O=2HNO3+NO，影响采集样品中氮氧化物总含量，采样不应在雨天进行。

4 采样频次

参照HJ/Τ55-2000与相关研究[9]，结合城市交通道路及公路环境特点，城市交通道路及公路环境空气氮氧化物监测采样频次为3次/天，每天9:00-10:00，14:00-15:00，20:00-21:00，每次采样1h。为了捕捉最高浓度点时间分布时，采样时间可按实际需要适当延长。

参考文献：

[1] 2013年中国环境状况公报.

[2]李莉, 束炯等.上海市氮氧化物污染与气象条件关系特征分析[J]. 安全与环境学报,2004,4(01):36-39.

[3]白建辉 王庚辰等，大气中的水汽对太阳紫外辐射消光的可能机制分析[J].大气科学 1995,5(19):380-384.

[4]周洪昌，杨佩昆.城市街道汽车排放物扩散过程的风洞试验[J].同济大学学报，1994,3(22):306-310.

[5]王宝民,柯咏东,桑建国.城市街谷大气环境研究进展[J].北京大学学报:自然科学版, 2005,41(01):146-153.

[6]吕萍, 袁九毅. 兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散规律研究[J].兰州大学学报:自然科学版,2002,38(06):117-120.

[7]张予燕,李修刚,张伟.南京市街道峡谷机动车尾气污染特点和环境容量分析[J].环境监测管理与技术,2002,14(05):11-13。

[8]白建辉,王明星等.鼎湖山臭氧、氮氧化物和太阳可见光辐射相互关系的研究[J]. 环境科学学报 ，2000,2(20):173-178.

[9]宋凌艳,马民涛.唐山市区大气环境中氮氧化物的监测与分析[J].环境科学与管理，2009,7(34):29-36.