城市道路交通环境亚微米级颗粒物污染特征研究

相比于PM10和PM2.5，亚微米级颗粒物（PM1）可导致更严重的健康威胁和恶化大气质量，因此成为气溶胶科学研究的新热点。城市交通环境受到机动车排放直接影响而成为亚微米级颗粒物浓度较高的区域，在污染研究中具有典型性。目前国内对亚微米级颗粒物污染特征的研究处于起步阶段，监测数据非常缺乏。本研究利用多种颗粒物监测仪器对城市道路交通环境中PM1进行连续监测，获得交通环境亚微米级颗粒物浓度的时间变化特征；利用多级采样器收集不同粒径颗粒物样品，分析包含无机元素、水溶性离子和含碳有机物成分在内的化学组成信息；在此基础上分析气象条件、车流量/车型分布等因素对亚微米级颗粒物浓度和化学成分的影响规律，为深入探索交通源颗粒物在环境中的转化和扩散开拓研究空间。利用获得的数据计算机动车亚微米级颗粒物排放因子，为评估道路交通排放源的亚微米级颗粒物污染贡献率提供可靠依据，并为我国今后实施细微颗粒物的排放控制提供支持。

本研究集成了复合颗粒物在线监测系统，对城市典型道路交通环境（北京北四环）中PM2.5和PM1进行多年份分季节连续监测采样，并与城市背景点（密云）进行比较，获得了交通环境PM1质量浓度和分粒径粒数浓度的时间变化特征。在此基础上，利用多级采样器和扩散溶蚀器等仪器建立复合颗粒物采样系统收集不同粒径颗粒物样品，并结合多种化学分析手段，获得了道路交通环境包含无机元素、水溶性离子和含碳有机物成分在内的较为完整的化学成分谱。总体而言，交通环境PM1污染受到机动车一次排放（局地源，例如EC）和相关的二次反应生成颗粒物（区域影响，例如NO3-）的联合影响，其污染水平显著高于城市背景点。. 本研究系统分析了气象条件、车流量/车型分布/车辆控制技术等因素对PM1质量浓度、粒径分布和化学成分的影响规律。特别是分析和比较了奥运期间和非奥运期间道路交通环境颗粒物物理特征和化学特征的差异，并结合排放因子模型模拟、因子分析法和特征分析法等多种数学分析方法，深入探讨了关键机动车排放控制措施和交通控制措施的实施对于道路交通环境颗粒物浓度及关键化学组分减排的效益。例如，本研究发现奥运期间相关控制措施（例如柴油货车和黄标车禁行等）的实施，直接导致与机动车排放密切相关的超细颗粒物粒数浓度、夜间黑碳（BC）浓度、典型多环芳烃（PAHs）组分浓度的更大幅度下降，且关键组分排放削减效益与特定的控制措施可以建立紧密联系。相关研究成果为今后我国进一步实施机动车细微颗粒物的排放控制提供了科学支持。. 项目执行3年期间圆满完成了项目计划书中规定的各项研究内容，并获得了丰硕的成果。迄今共发表期刊论文13篇，其中SCI论文6篇，中文期刊论文7篇。在项目的资助下，积极参加国际学术交流，发表国际会议论文3篇。相关研究成果获得了国际同行的认可和高度评价。在本项目和其他项目的联合资助下，完成培养工学博士2名和工学硕士3名，积极推动了相关环境领域的人才培养工作。