路面清扫对大气可吸入颗粒物影响的数值模拟研究

发布时间：2020-03-20 11:22

【摘要】：目前全球空气环境质量恶化,空气悬浮颗粒物作为主要的大气污染物更加受到广泛关注,其中的可吸入颗粒物对人类生存环境产生重大影响。目前我国以人工清扫为主的方式清扫城市的道路会引起二次扬尘从而导致颗粒物浓度的剧烈变化,对路边的居民、经过的路人甚至整个城市的空气质量带来不良影响。本研究中采用Dustmate粉尘监测仪监测路面人工清扫对合肥市不受交通影响的校园和峡谷街道、开阔道路,单边开阔道路三种典型城市道路空气悬浮颗粒物的影响。以实测的道路人工清扫时的可吸入颗粒物浓度为源强,对道路内的相应三种典型城市道路进行了数值模拟分析,研究表明:(1)三条典型道路悬浮颗粒物浓度都有明显的日变化特征,各粒径的颗粒物浓度变化趋势都是呈现出早晚高,中午低的变化趋势,在夜间出现峰值;(2)道路清扫也是引起城市悬浮颗粒物浓度峰值的重要原因之一,颗粒物的浓度迅速上升,街道峡谷道路人工清扫使PM_(10)浓度高达到5000μg/m~3左右,明显高于其他两种典型道路,且清扫过程颗粒物浓度形成两个峰值,第一个峰值是清扫时造成的,第二个峰值为后面的清洁人员扫除成堆的垃圾时造成的,PM_(2.5)受影响波动不明显;(3)总体来说,TSP和PM_(10)在1m的高度浓度要高于1.5m高度,合肥市典型道路的PM_(10)和TSP浓度都呈线性相关;(4)数值模拟结果显示三种不同街道在不同风速条件下浓度场变化不同。清扫时可吸入颗粒物浓度变化规律是清扫前浓度很低,清扫时浓度迅速上升,清扫后又降了下来。(5)在微风的情形下,在30秒的时间内,人工清扫所带来的污染范围随着清扫时间的延长而延长,宽度范围约为3米,随时间没有明显的变化。随着顺道风速的增加,污染长度范围在风速的稀释下,有明显的缩短,但污染中心的宽度依然没有明显的变化。本研究显示人工清扫30秒,在约30x3平方米的范围内造成PM10超国家二级标准,中心浓度更是超标达20倍以上,对其间的行人及作业人员的健康可能造成较大的危害,建议城市道路清扫应尽量避免人工清扫,如不可避免要进行人工清扫时,也应避开人流高峰期,防止影响行作业人员及行人的健康。
【图文】：

空气颗粒物,污染分布,全球,美国

由于粒径小于1μm，从而很容易被人类吸入肺泡，影响人体健康。图1-1 全球空气颗粒物污染分布图（美国NASA统计发布）我国最近几年对城市空气环境质量的关注度逐渐提高，对城市大气环境监测的总体数据显示污染程度已经受到控制，相对于二级标准，城市大气质量达到三级标准的城市持续增加，但是二级标准以下的城市数量波动比较明显[6]。总之，随着经济的发展，我国的城市大气污染程度也随之严重。很多城市大气质量监测的数据超出国家规定的标准，其中首要污染物是颗粒污染物，部分城市是硫化物，主要污染物颗粒物和SO2的浓度值在大城市比例明显高于一些中小城市[10]。对空气环境质量的探索和研究需要进一步加强，尤其是颗粒污染物，同时需采取相应的措施提高城市的空气质量。颗粒污染物中的可吸入悬浮颗粒物不容易沉降

颗粒物,PM10浓度,肺部

呼吸道感染、肺气肿等呼吸系统疾病都容易由大气中PM10浓度引起，如图1-2所示。患者患支气管炎和咳嗽的发生率随着PM10浓度的增加而增加，浓度每增加100 μg/m3，对应的疾病发生率分别升高4.81 %和5.13 %[13]。肺部的功能同样也受到颗粒物的影响，颗粒物在肺部沉积会影响对氧气的吸收，导致细胞活性下降。肺功能会随着PM10每增加10 μg/m3而下降1 %[14]。我国环保总局与美国国家环保局早在1994年通过对武汉、兰州、广州、重庆4个城市合作调查研究表明，儿童肺发病率与大气颗粒物浓度有明显的相关性[15]。颗粒物浓度也会对心血管疾病的产生影响，，血液的白蛋白和粘稠度会受到PM2.5影响，随着其浓度的增加而增加，导致人体内部血栓。Costa指出[16]
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X513

【参考文献】