污染物分布特点
近年来随着北京市机动车的急剧增加,北京市空气污染类型由煤烟型污染转化为混合型污染,其中包括原来的煤烟型污染和汽车尾气、地面扬尘污染、工业污染及外来沙尘暴等。机动车燃烧后能产生大量NOX、CO、多环芳烃、醛类、细粒子等污染物,对人体危害较大。
交通污染源排放影响最大、受害最严重的当然是交通繁忙地区(如城中心区、交通干线周边和交通路口周围)。在南京、大连、本溪等市的研究也表明,交通干线两侧受交通污染影响,空气质量明显劣于城市总体空气质量,临街商用楼内的空气中污染物浓度也明显高于城市总体空气污染物浓度。
根据中国环境科学研究院大气所对北京市典型交通路口大气颗粒物的污染特征及影响因素的研究表明,交通来源颗粒物是影响交通路口污染水平的首要因素,尤其在夜晚城区内柴油车放行后,细粒子和部分气态污染物的浓度急剧增加,与远离交通干线的对照点相比,颗粒物的质量浓度、离子、元素、多环芳烃和非烃等化学成分的浓度均远远高于对照点。这说明机动车排放的大量有毒有害污染物在局部区域可以达到高浓度,严重影响了环境空气质量并会造成明显的健康影响效应。另外,北京大学环境学院同步采集并分析了非取暖期北京大学住宅小区和教学楼室内和室外大气样品中气态多环芳烃(PAHs)含量,发现道路交通车辆可能是非采暖期室内和室外空气中PAHs的主要来源,PAHs的含量随距道路的距离增大而减小。
空气污染物浓度的空间分布及其随时间的变化,主要决定于空气污染源的排放条件和污染物在大气中扩散的气象条件。北京市位于华北平原西北边缘,东南距渤海约150千米。地势是西北高、东南低。西部是太行山余脉的西山,北部是燕山山脉的军都山,两山在南口关沟相交,形成一个向东南展开的半圆形大山弯,人们称之为“北京湾”,它所围绕的小平原即为北京小平原。“北京湾”的地理特征使得北京在天气气候上形成它固有的特点。在东南风作用之下北京地区可以形成不利于空气污染物扩散的天气,冬春季西北风大,虽有利于污染物扩散,但也可能造成频繁的扬尘天气。
城市热岛效应明显也是北京气候特色之一。北京市年平均气温的热岛强度为2.0℃,即城郊温差为2.0℃。由于热岛效应,城市低空较郊区同高度的空气为暖。因此,当天气情况比较稳定时,大范围风场较弱时,随着城市热空气的不断上升,郊区的近地面空气必然从四面八方流入市区,此时郊区的近地面空气流失,于是热岛中心上升的空气又在一定高度上流回郊区,形成热岛环流。这使得城郊之间污染物形成恶性往复循环。
北京众多高耸的建筑物,使得空气流动受阻,风速减小,涡流增加,城市向空气中排放的污染物不易扩散;再加上北京三面环山的簸箕型地理特点,容易在北京市上空形成逆温,即地面气温比上空低(或相等)。这样就破坏了空气上下对流,使得地面含有污染物质的空气不能及时与上空空气交换,进一步加剧了北京市的空气污染,因此,当风力较小的时候,北京市上空就像罩上了一个污浊的大“锅盖”。
北京近年的监测结果表明,细粒子的污染水平呈现上升趋势。专家研究发现细粒子的质量浓度不仅与环境条件有关而且与气象条件也有着密切的关系。
(l)北京市PM2.5的污染水平严重超标,有明显的季节特征。
(2)无论是夏季还是冬季,细粒子质量浓度日变化与北京的天气气候特征相吻合,具有夜间大、白天小的特征。其中夏季日出前最大,冬季前半夜最大,早晨车辆高峰期有一个次大值,最小值均出现在午后。
(3)细粒子与气象条件的关系可以总结为:①细粒子质量浓度与风速呈负相关关系。②细粒子质量浓度与湿度呈正相关关系。③雨量对细粒子质量浓度有雨洗作用。小雨对细粒子有一定的雨洗作用。大雨对细粒子的雨洗作用较大,大雨过后,PM2.5质量浓度迅速下降。④天气过程对细粒子质量浓度影响很大。在天气过程来临之前,偏南风或小风时,细粒子污染较严重,过程过后转北风,PM2.5质量浓度迅速下降。
空气污染物对人体健康的影响
据中国预防医科院环境卫生监测所对部分人员如交警、骑自行车者、乘公交车者进行监测,结果显示,交通繁忙街道交通警在执勤时对汽车废气一氧化碳、二氧化氮的接触,骑自行车者对二氧化氮的接触,二者的个体接触量平均值均超过我国大气卫生标准。而乘车者对二氧化氮、甲醛的个体接触量平均值也有超过我国公共场所卫生标准。
机动车尾气是城市大气污染的重要来源之一,关于机动车尾气对呼吸系统健康的影响国内外也有不少研究,认为距公路干线越近的地区儿童呼吸系统疾病的患病率越高。北京大学根据北京环境监测的结果选择了污染程度和类型不同的A、B、C 3个区,在每区选择3所小学,按照整群抽样的方法,选取1~5年级的5749名小学生进行呼吸系统健康问卷调查。结果发现在大气质量较好的A区,儿童各呼吸系统疾病,咳嗽、感冒时咳嗽、咯痰、感冒时咯痰以及咳嗽、咯痰等症状和症状的发生率均小于污染严重的B、C区,差异具有显著性。居室附近有交通要道的儿童中各呼吸系统疾病和症状的发生率高于居室附近没有交通要道的儿童。中国环境检测总站在中国四个污染较严重的城市里研究了呼吸系统疾病与PM10的相关性,结果表明:儿童患咳痰、支气管炎和哮喘等呼吸系统疾病的发生率与PM10有显著的正相关关系。他们在兰州、广州、武汉和重庆对儿童肺功能的研究,发现污染较重的兰州,儿童的肺功能相应较低。
机动车排放大量的颗粒物,尤其是柴油车,其颗粒物排放更多,且多为粒径较小的细微粒子,其中带有致癌物——多环芳烃,由于含有有毒有害物质且能被吸入肺部,因此对人体健康影响较大。机动车排出颗粒物中的有毒物质主要包括会引起基因突变的有机化合物,还有一些痕量金属,这些金属有可能有基因毒性影响。而颗粒物及气体冷凝物的有机提取物均具有较强的致突变性,以间接致突变活性为主。美国国家环保局在总结了大量研究资料的基础上发现,在柴油机附近工作的工人得肺癌的比例与对柴油的暴露量相关性很大。有证据表明,一些与柴油颗粒物相关的有机化合物可以被肺液吸收,并经此途径进入血液并到达身体的其他部分。研究还表明,暴露在高剂量的柴油颗粒物(包括元素形态的碳核及其吸附的有机物)下会导致肺癌,柴油颗粒物中存在的元素形态的碳与动物呼吸系统的疾病反应有很大的相关性。
国内关于交通来源不同粒径颗粒物及其化学组份对人体的健康影响评价及生物效应方面以往的研究重点主要集中在汽车尾气中铅的健康危害。人体吸收铅可通过两个途径:一是消化道吸收,即由食用的食物含铅引起;二是呼吸道,即通过呼吸系统吸入大气中弥漫的铅和烷基铅。对于使用含铅汽油的车辆来说,不达标尾气中所含的铅是一种蓄积性毒物,当它从发动机排出时,金属铅(Pb)和未燃尽的四乙基铅残渣呈微粒状散入交通干线及两侧的大气,可较长时间悬浮在空气中,并随风飘落在道路两侧的土壤和蔬菜上从而造成污染。铅污染物也可随着呼吸进入人体,当在体内累积到一定程度时,对人的血液、神经、心血管和生殖、智力等均有一定影响。研究表明儿童居住地及幼儿园距主要交通干线、污染源的距离越近儿童血铅水平越高,血铅水平的升高使得儿童体格发育迟缓、思维判断和表达能力的发育方面延缓。调查结果也显示交警的尿铅明显高于对照组人群,表明体内铅负荷已经可能处于有损于健康的水平。
北京市已于1998年开始率先推广使用无铅汽油,全国其他城市也已于2000年停止使用含铅汽油,将来随着空气及土壤、扬尘中铅蓄积量的逐渐减少,铅污染物对人体健康的危害将逐渐减弱。而交通干线及周边地区的居民、交警等相关人员将主要受到颗粒物及其中除铅以外的其它有害成分(如重金属、有机物、致癌物等)的危害。
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