广东某城市道路扬尘排放系数及排放量研究

赵秀颖 唐喜斌 韩昊 刘志阳 杨柳林++廖程浩 张永波

摘要：指出了中国城市地区的大气颗粒物污染问题已经十分严重，而道路扬尘是颗粒物污染的主要来源之一，排放系数及排放量的研究是进行环境影响分析、控制方案制定的基础。以广东某城市为研究区域，对其典型道路扬尘尘负荷进行了采样分析，共采集扬尘样品30个，通过对样品的分析，获得该地区各级道路的尘负荷水平，结果表明：该地区不同等级道路的尘负荷值分别为： 快速路1.12 g/m2、主干道1.30 g/m2、次干道 1.39 g/m2、支路1.74 g/m2；通过调研和收集该城市道路扬尘排放的相关数据，结合已计算得出的道路尘负荷数据，估算了该地区道路扬尘的排放系数，结果显示：不同等级道路扬尘TSP、PM10及PM2.5的平均排放系数分别为9.09 g/VKT、1.74 g/VKT 和0.42 g/VKT；采用排放系数法计算得出了该城市道路扬尘颗粒物排放量，TSP、PM10及PM2.5的排放量分别为44614.27 t、8563.73 t、2071.87 t。

关键词：道路扬尘；排放系数；排放量

中图分类号：X513

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）16000104

1引言

随着广东省各城市机动车保有量不断增加，道路建设工程的不断加快，道路扬尘问题不容忽视。道路扬尘是一种复合的扬尘源类，其来源多且复杂，主要的来源包括机动车尾气尘、道路积尘再扬起、车辆带泥、装载过量撒落、道路建设施工、道路周边裸土、未经及时洒水的降尘等等。此外，道路扬尘还会在风力等作用下重新进入到大气中，再次形成大气颗粒物＼[1＼]。截至目前，道路扬尘的控制已经成为环境空气颗粒物污染防控重点及难点。

在道路扬尘污染的研究领域中，美国学者已经开展了大量的研究工作，如TRAKER法＼[2＼]、Upwind-downwind法＼[3＼]等，此外美国环保署（US EPA）推荐了标准的AP-42方法＼[1＼]，专门用于空气污染物排放系数计算。而目前国内对道路扬尘排放的研究主要集中在大城市地区，如北京、呼和浩特、济南、长三角及珠三角等＼[4-10＼]，而针对其他道路扬尘污染更加严重的欠发达的中小型城市研究还比较缺乏。

由于道路扬尘对本地空气质量的影响不容忽视，各地政府及环保部门都已经开始着手对道路扬尘的污染治理工作，但由于不同地区的地理位置、气候、车流量及道路保洁程度等因素的不同，道路扬尘的排放系数可能具有较大的差异性，因此，直接借鉴其他地区经验并计算出的排放量可能会导致较大的误差，进而导致难以制定出科学合理的控制措施。为此，笔者通过对广东某中小型城市不同等级道路进行扬尘样品采集，以本地区采样、分析数据为基础，并利用排放系数法估算该城市道路扬尘排放量，为南方欠发达城市计算道路扬尘排放量以及制定控制方案提供科学依据。

2研究方法

2.1研究对象

以快速路、主干道、次干道及支路4种道路类型为研究对象，道路扬尘颗粒物分为TSP、PM10和PM2.53种类型。

2.2道路扬尘排放系数估算方法

采用AP-42方法体系对道路扬尘的排放系数进行估算，具体公式为：

Eij=kj×sL0.91×（Wi）1.02×（1-P/4N） （1）

式（1）中，Eij为第i种道路第j种道路扬尘颗粒物的排放系数（g/VKT，即每辆车行驶1 km扬起的颗粒物排放量）；kj为第j种扬尘颗粒物的粒度乘数（g/VKT）；sL为道路扬尘尘负荷值（g/m2），即单位面积道路扬尘颗粒物重量；Wi为第i种道路的平均车重（t）；P为一年内降水量大于0.25 mm的天数；N为全年天数。

2.3道路扬尘排放量估算方法

研究采用排放系数法估算该城市道路扬尘的排放量，估算公式为：

Qj=24×3651000∑ni=1Eij×Li×Vi （2）

式（2）中，Qj为各等级道路第j种扬尘颗粒物的排放量（kg）；n为道路的等级数量；Eij为第i种道路上第j种扬尘颗粒物排放系数（g/VKT）；Li为研究区域内第i种等级道路的总长度（km）；Vi为第i种等级道路的日平均车流量（辆/h）。

2.4模型参数

2.4.1粒度乘数k

研究采用美国EPA运用大量的现场实验和重复分析计算得出的数据，计算道路扬尘中TSP、PM10、PM2.5时粒度乘数分别取3.23、0.62、0.15。

2.4.2道路尘负荷sL

研究采集了该城市各等级道路典型路段道路扬尘样品，并进行实验室分析，通过公式计算得出各等级道路尘负荷：

sL=W-（W20-M20）-（W100-M100）-（W200-M200）S （3）

式（3）中，W为扬尘样品质量（g）；M20、M100和M200分别为20目、100目和200目标准筛净重（g）；W20、W100和W200分别为过筛后20目、100目和200目筛及筛上物重量之和（g）；S为采样面积（m2）。

2.4.3平均车重Wi

通过各等级道路全部车辆的平均重量，公式为：

Wi=∑ni=1Wij×Kij（4）

式（4）中，Kij為第i种等级道路上第j种车型的车辆比例；Wij为第i种等级道路上第j种车型的重量（t）。

由于车流量和各车型等相关数据较难获取，考虑到该城市不同等级道路车组成和流量与珠三角地区具有相似性，故参考珠三角地区平均车重数据＼[10＼]，如表1所示。

2.4.4各等级道路长度

本研究通过查阅该城市统计年鉴等资料，收集到各等级道路长度信息，如表2所示。

2.4.5不同等级道路的车流量endprint

本研究通过对采样监测道路的车流量信息观测，并结合对相关部门调研，获取该城市各等级道路的车流量信息数据（见表3）。

3道路尘负荷研究

3.1样品采集

本研究采用AP-42中相关采样方法的规定＼[1＼]，使用吸尘器采集道路路面的扬尘样品，根据采样路段的长度来确定采样点的数量和位置，在每条监测道路上布设1～3个采样点，各个采样点之间间隔约800 m。结合采样路段的扬尘积尘量来确定采样面积，采样区域为矩形，用胶带标记好后开始采样。采用发电机提供电力，利用吸尘器吸取一定面积的道路扬尘样品，吸尘面积视道路路面积尘量而定，吸尘后将样品密封并贴好标签，放入密封袋中。采样同时，记录采样面积、车流情况、地理位置以及风速、温度、湿度等相关气象数据信息。研究中选取了4类不同等级典型道路，对该城市道路进行了道路扬尘样品采集，共采集数量为30个。

3.2实验室处理

为估算道路尘负荷，将采集的道路扬尘样品烘干后，进行称重；清洁并分别称重20目、100目、200目标准筛，将烘干后的样品放置于标准筛上并进行过筛，称量并记录过筛后的各标准筛及筛上物的重量。

4结果与讨论

4.1各等级道路尘负荷

基于扬尘样品的分析结果，通过公式（3）估算得到该城市不同等级道路尘负荷，如表4所示。

该城市不同等级道路的平均尘负荷为1.31 g/m2，大于珠三角地区道路的平均尘负荷值1.23 g/m2 ＼[10＼]，但小于北京地区的尘负荷值。主要是由于珠三角地区扬尘治理措施较本研究城市先进，道路清扫频次相对较高，而北京地区的降尘量相对较大＼[4＼]，且该城市处于沿海地区，空气湿度大，降雨频率较高，使得其道路尘负荷值比北方地区小。

从表4可知，该城市各等级道路尘负荷值大小顺序为：支路>次干道>主干道>快速路，主要是因为快速路由于车流量相对较大，容易将道路扬尘扬起，使得其路面尘负荷相对较小，而支路车流量相对较小，则尘负荷较大。

从表5 可知，该城市不同等级道路的道路尘负荷水平与珠三角及济南市较为接近，远小于印度坎普尔的道路尘负荷值，说明不同地区道路尘负荷水平可能存在较大的差异，与研究区域所处的地理环境、交通状况密切相关，不同城市及地区的道路尘负荷值具有显著性差异。

4.2道路扬尘排放系数

基于本研究实验测量得到的道路尘负荷，结合该地区车流量等相关信息，运用公式（1）估算得到该城市不同等级道路的扬尘排放系数，如表6所示。

从表6 可知，主干道的扬尘排放系数最小，其次是次干道，支路的扬尘排放系数最大。结合数据分析可知， 车流量越大，道路扬尘尘负荷值越小，排放系数也越小。该地区道路扬尘TSP、PM10和PM2.5的平均排放系数分别为9.09 g/VKT、1.74 g/VKT 和0.42 g/VKT。

对不同城市的道路扬尘PM10排放系数对比分析，如表7 所示。该城市道路扬尘PM10排放系数比珠三角地区高，较济南市和呼和浩特市稍低，远低于印度坎普尔，说明不同地区的道路扬尘排放系数差异较大，可能和各地区的地理环境、道路路况、车流量及道路清洁频次等因素均有密切关系。

4.3道路扬尘排放量

结合该城市各等级道路的平均车流量长度和道路长度等数据信息，以及4.2中计算得出的道路扬尘排放系数，利用公式（2）得出样本城市各等级道路的扬尘排放量，如表8 所示。

从表8 可知，研究的样本城市各级道路扬尘源PM10和PM2.5的排放量分别为8563.73 t 和2071.87 t，其中次干道排放量最大，其次是快速路，排放量最小的是支路，主要的原因可能是次干道的道路总长度最长，所以扬尘总排放量相对较高。

2017年8月绿色科技第16期

5结论

（1）广东某城市不同等级道路的尘负荷值分别为：快速路1.12 g/m2、主干道1.30 g/m2、次干道 1.39 g/m2、支路1.74 g/m2。

（2）该城市不同等级道路扬尘TSP、PM10、及PM2.5的排放系数差异较大，快速路： 9.01 g/VKT、1.73 g/VKT、0.42 g/VKT； 主干道：7.68 g/VKT、1.47 g/VKT、0.36 g/VKT； 次干道：8.78 g/VKT、1.69 g/VKT、0.41 g/VKT；支路：10.89 g/VKT、2.09 g/VKT、0.51 g/VKT。

（3）該城市交通道路扬尘TSP排放量为44614.27 t，PM10为8563.73 t，PM2.5为2071.87 t。

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Emission Factor and Inventory of Road Dust in the City of Guangdong

Zhao Xiuying1，2， Tang Xibin1，2， Han Hao1，2， Liu Zhiyang1，2， Yang Liulin1，2， Liao Chenghao1，2， Zhang Yongbo1，2

（1.Guangdong Provincial Academy of Environmental Science， Guangzhou， Guangdong 510045， China；

2.Guangdong Provincial Environmental Protection Key Laboratory of Atmospheric Environment

Management and Policy Simulation， Guangzhou， Guangdong 510045， China）

Abstract： Particulate matter is the primary pollution factor that influence the air quality of China. Road dust is one of the major sources of urban atmospheric particulate matter. In this research， we collected 30 road dusts samples of different road types and estimated the emission factors and inventories of different road dusts in this region following AP-42 methodologies recommended by USEPA. The results showed that the dust loadings of express way， main road， arterial road and slip road are 1.12 g/m2， 1.30 g/m2， 1.39 g/m2 and 1.74 g/m2， respectively. The average road dust emission factors of TSP、PM10 and PM2.5 are 9.09 g/VKT、1.74 g/VKT and 0.42 g/VKT； and corresponding emission inventories are 44614.27 t， 8563.73 t， and 2071.87 t for TSP， PM10 and PM2.5， respectively.

Key words： road dust； emission factor； emission inventoryendprint