城市道路環(huán)境機(jī)動車污染物排放擴(kuò)散及其對行人影響研究.pdf

1、近年來，隨著城市機(jī)動化進(jìn)程的不斷發(fā)展，城市交通擁堵狀況日益加劇，由此帶來的機(jī)動車尾氣排放污染問題，嚴(yán)重的困擾著城市居民的工作和生活，惡化著城市生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重危害著人們的健康，環(huán)境污染問題已成為世界各國現(xiàn)代城市交通發(fā)展中面臨的首要問題。步行是城市居民的主要出行方式之一，城市道路環(huán)境是行人步行的重要場所，由于城市道路環(huán)境兩側(cè)建筑密集，機(jī)動車流量較大，因此該區(qū)域污染擴(kuò)散條件較差，污染源排放集中，使得城市道路環(huán)境空氣污染比區(qū)域性空氣污染更為嚴(yán)重

2、，步行于其中的出行者沒有任何遮蔽完全暴露于空氣污染物中，而具有較大的健康風(fēng)險(xiǎn)。 本研究以城市道路環(huán)境空氣中3種影響人體健康的主要污染物（NOx、CO、O3）為研究對象，分析了城市道路環(huán)境污染物暴露特征以及行人步行速度相關(guān)影響因素；通過車載尾氣測試系統(tǒng)得到機(jī)動車排放實(shí)測數(shù)據(jù)，分析評價(jià)了不同機(jī)動車污染物排放模型的模擬精度；在全面采集交通、污染物、氣象等各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展了城市道路環(huán)境污染物擴(kuò)散模擬研究；在整合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與各類

3、模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了城市道路環(huán)境行人污染物暴露模擬平臺。 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括： （1）本研究比較分析了3種典型機(jī)動車尾氣排放模型（MOBILE模型、IVE模型、CMEM模型）的原理、車型分類、適用范圍等因素，通過車載尾氣采集分析系統(tǒng)進(jìn)行車輛行駛工況、尾氣排放、油耗數(shù)據(jù)的采集，比較分析了3種模型的模擬結(jié)果。此外，本研究分別選取機(jī)動車在冷啟動（Cold Start）、熱啟動（Hot Start）與熱穩(wěn)定（Sta

4、bilized）3種狀態(tài)下的運(yùn)行工況片段，輸入到CMEM模型中，分析比較了不同工況條件下的CMEM模型的模擬精度。研究結(jié)果表明，與宏觀排放模型MOBILE模型、IVE模型相比，微觀排放模型CMEM模型在準(zhǔn)確獲取機(jī)動車行駛工況數(shù)據(jù)的前提下，模擬精度較高。 （2）本研究通過分析實(shí)測得到機(jī)動車尾氣中NOx（NO2+NO）的構(gòu)成比例，并利用空氣污染物檢測數(shù)據(jù)構(gòu)建了城市道路環(huán)境NOx與NO2關(guān)系模型，從而改進(jìn)了污染物擴(kuò)散模型CALINE

5、4，使其可以應(yīng)用于城市道路環(huán)境NOx濃度的模擬計(jì)算。通過對NOx與CO兩種污染物濃度模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，環(huán)境風(fēng)速小于3．0m/s時(shí)，模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確；當(dāng)風(fēng)速大于4．0m/s時(shí)，模擬值比實(shí)測值偏低。 （3）本研究分析了O3濃度與太陽輻射、NOx濃度、溫度、機(jī)動車流量、風(fēng)速的相關(guān)性，分析結(jié)果表明，城市道路微觀環(huán)境下O3濃度與風(fēng)速呈正相關(guān)特性，其原因在于風(fēng)速的升高加大了污染物的擾動與混合程度，促進(jìn)了O3的生成反應(yīng)。本文分別

6、選取不同位置O3濃度的相關(guān)影響因素，構(gòu)建了可用于計(jì)算路側(cè)檢測點(diǎn)與背景檢測點(diǎn)O3濃度的多元回歸模型。模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，路側(cè)檢測點(diǎn)模型計(jì)算值平均相對誤差為7．71％，背景檢測點(diǎn)模型計(jì)算值平均相對誤差為4．08％。 （4）本文構(gòu)建了城市道路環(huán)境行人污染物暴露模擬平臺，實(shí)現(xiàn)了對于城市道路環(huán)境下不同信號控制條件、不同走行線路行人的空氣污染物暴露情況的模擬分析。模擬平臺由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊、交通仿真模塊（VISSIM）、機(jī)動車排放

7、模塊（CMEM）、污染物擴(kuò)散濃度計(jì)算模塊（CALINE4、回歸模型）和行人污染物暴露計(jì)算模塊5部分組成。針對各模塊不同的車型分類方法，建立了各模塊之間的車型映射關(guān)系。 （5）應(yīng)用城市道路環(huán)境行人污染物暴露模擬平臺，分析了測試交叉口采取固定信號與感應(yīng)信號兩種信號控制方法的交通運(yùn)行狀況、污染物濃度分布狀況、行人暴露量與行人污染物吸入劑量的變化情況。仿真結(jié)果表明，采用感應(yīng)信號控制方法，交叉口機(jī)動車運(yùn)行狀況得到明顯改善，主要污染物濃度