基于TRAKER法的道路扬尘排放估算与控制措施效果研究

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基于TRAKER法的道路扬尘排放估算与控制措施效果研究张月帆中国环境科学研究院
近年来,地方政府为治理道路扬尘投入大量人力、物力和财力,因此,使用快速便捷、低成本方法进行道路扬尘排放估算,并评估控制措施的效果,对于改善城市大气环境质量具有重要的现实意义。本文通过在潍坊市和保定市进行道路再悬浮气溶胶的动力排放测试系统(TRAKER:Testing Re-entrained Aerosol Kinetic Emissions from Roads)走航检测,分析道路扬尘排放时空分布特征,建立由TRAKER法获得的道路清洁参数(a)与AP-42法获得的积尘负荷(s L)的关系模型,基于此从积尘去除效率(ηa)和道路环境颗粒物浓度削减效率(ηPM)两方面分别对洒水、吸扫和洒水-吸扫联用3种控尘措施进行短时性效果评估,分析影响因素,提出最优化控尘方案建议。研究结果显示:在洒水或吸扫独立作业的道路清洁模式下,道路的a和道路环境颗粒物浓度(TT*)与交通高峰期的日变化规律一致;在不间断的洒水-吸扫联用作业模式下,a在14:00之前较高,之后较低,TT*相对延迟1 h。城市中行政区、文教区、商业区、住宅区和工业区的a和TT*均处于较低水平,施工工地周边较高;在城乡结合部、农村和滨海区,a和TT*变化相反。拓展TRAKER法的应用,发现s L与PM10道路清洁参数(a10)具有良好的正相关性,线性回归为最优拟合模型,利用该模型可计算道路s L分布特征和评价道路污染等级。评估道路扬尘控制措施效果,发现洒水措施的初始ηa、ηPM分别为74%～100%、5%～77%,中间短暂上升后持续下降,呈抛物线趋势,1 h时ηa、ηPM分别为4%～100%、25%～68%;预测ηa>0和ηPM>0的平均持续时间分别为62 min、72 min。吸扫措施的初始ηa、ηPM最低,分别为2%～26%和14%～34%,随后短暂下降甚至为负作用,后持续上升,呈抛物线趋势,1 h时ηa、ηPM分别达到39%～72%、40%～65%;预测ηa、ηPM达到100%所需平均时间分别为80 min、75 min。洒水-吸扫联用措施的初始ηa、ηPM最高,分别达90%～98%、73%～94%,随后呈线性下降或趋近于水平线,至1 h时ηa、ηPM分别为69%～92%、66%～88%;预测ηa、ηPM效果持续时间在3 h以上,其效率最高,有效持续时间最长。风速和车流量是与1 h时的ηa、ηPM最相关的影响因子,风速对于效率呈正向影响,车流量呈负向影响。建议在一天中上午和下午的非交通高峰期各进行一次洒水-吸扫联用作业,在早高峰前和晚高峰后可进行一次洒水或吸扫的独立作业,达到经济成本和清洁效果的最优平衡。