北京市建筑工地施工揚(yáng)塵大氣污染指標(biāo)的相關(guān)性研究

冠層噪聲（df）是指在空氣環(huán)境條件下，通過(guò)重力的作用將顆粒自然降至表面。在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，df被用作工業(yè)廢物的大氣污染指標(biāo)。使用df來(lái)監(jiān)測(cè)無(wú)組織廢物的活動(dòng)水平，具有監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)單、直觀性好、整個(gè)污染過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。您可以在北京、上海、重慶等地進(jìn)行常規(guī)消毒，或者可以在北京、上海、重慶等地進(jìn)行常規(guī)消毒。然而，對(duì)于人類健康來(lái)說(shuō)，降塵與總懸浮顆粒（tsp）和可吸收顆粒（p10）之間的相關(guān)性并不是一個(gè)有趣的問(wèn)題。因此，df和tsp以及不同來(lái)源的p10也是一個(gè)有趣的話題。郜學(xué)軍等研究發(fā)現(xiàn)在顆粒物構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定的同一地區(qū),大氣環(huán)境TSP和自然降塵的總體線性相關(guān)性顯著;Goossens等在長(zhǎng)達(dá)2a的沙漠風(fēng)蝕揚(yáng)塵野外監(jiān)測(cè)研究中發(fā)現(xiàn)DF和TSP具有很好的相關(guān)性,可以通過(guò)DF粗略地估算TSP濃度;Cheryl研究施工揚(yáng)塵污染發(fā)現(xiàn)PM10與TSP的排放因子具有很好的相關(guān)性.但是施工降塵與TSP或PM10相關(guān)性研究未見報(bào)道,本研究通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)北京市建筑工地施工揚(yáng)塵大氣污染指標(biāo)DF與TSP的相關(guān)性進(jìn)行了分析,成果對(duì)制定合理的控制法規(guī)具有一定指導(dǎo)意義.1材料和方法1.1檢測(cè)設(shè)備TSP采樣采用TSP-PM10-Ⅱ型中流量顆粒物采樣器(北京地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)).DF采樣集塵缸,材質(zhì)為95號(hào)玻璃.1.2檢測(cè)和分析TSP參照文獻(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,DF參照文獻(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析.1.3采樣點(diǎn)高度設(shè)計(jì)在施工工地內(nèi)部或邊界相同地點(diǎn),對(duì)DF和TSP同時(shí)采樣監(jiān)測(cè)、同時(shí)取樣分析,取樣周期為7d.為保證樣品的一致性,集塵缸的上沿口和TSP采樣器的進(jìn)氣口保持相同高度.為了減少TSP采樣膜的更換頻次,通過(guò)時(shí)間繼電器控制開機(jī)和關(guān)機(jī)以實(shí)現(xiàn)等時(shí)間間隔采樣,具體做法是啟動(dòng)1min,間隔5min.在奧體公寓工地邊界附近設(shè)置高架多點(diǎn)采樣裝置,采樣點(diǎn)高度分別為3、6、9m;在二汽工地內(nèi)部設(shè)置高架多點(diǎn)采樣裝置,采樣點(diǎn)高度分別為3、5、7m;在佳城廣場(chǎng)、奧體公寓、遠(yuǎn)洋新干線、城市家園、五棟大樓和中國(guó)水科院共6個(gè)建筑工地圍擋附近設(shè)置3m高的監(jiān)測(cè)點(diǎn).試驗(yàn)時(shí)間為2004-10～2006-02.2結(jié)果與分析2.1km230d通過(guò)初步分析,可以認(rèn)為施工揚(yáng)塵產(chǎn)生的DF與TSP呈線性關(guān)系:cTSP=K×cDF(1)cΤSΡ=Κ×cDF(1)式中,cTSP為工地區(qū)域內(nèi)大氣總懸浮顆粒物濃度,單位μg/m3;cDF為工地區(qū)域內(nèi)大氣降塵濃度,單位t/(km2·30d);K為相關(guān)系數(shù),單位30d·(103km)-1.通過(guò)對(duì)佳城廣場(chǎng)等6個(gè)建筑工地邊界附近3m高度處DF和TSP的監(jiān)測(cè),獲得了162組數(shù)據(jù),其相互關(guān)系如圖1所示.線性回歸的函數(shù)關(guān)系式為:cTSP=11.6×cDF(2)cΤSΡ=11.6×cDF(2)從圖1中數(shù)據(jù)可知,該函數(shù)關(guān)系式的相關(guān)系數(shù)R2=0.44.按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理,對(duì)于150組以上的數(shù)據(jù),只要R>0.2,在α=1%時(shí),2個(gè)隨機(jī)變量之間的線性相關(guān)性顯著.盡管本研究所監(jiān)測(cè)的DF和TSP包括背景濃度且不同條件下相關(guān)系數(shù)也有所不同,但是由于樣本量較多,公式(1)可以滿足宏觀量化描述建筑工地周邊DF與TSP關(guān)系的需要,同時(shí)也說(shuō)明降塵是1個(gè)對(duì)施工揚(yáng)塵實(shí)施監(jiān)控的有效指標(biāo).2.2不同高度沉降與顆粒形成的相關(guān)分析2.2.1內(nèi)涵高度對(duì)揚(yáng)塵顆粒物粒徑的影響圖2為二汽工地內(nèi)部地面高度3～7m處的DF與TSP綜合回歸關(guān)系圖,表1為不同高度回歸計(jì)算的K值.從圖2可以看出,該工地內(nèi)部地面高度3～7m處的DF與TSP相關(guān)性較好,相同高度(3m)K值遠(yuǎn)低于公式(2)所示佳城廣場(chǎng)等6個(gè)建筑工地邊界附近的數(shù)據(jù).從表1的數(shù)據(jù)中可知,K值隨著高度增加明顯呈遞增趨勢(shì).將公式(1)轉(zhuǎn)換成:cDF=J×cTSP(3)cDF=J×cΤSΡ(3)式中,J為沉降常數(shù),單位為103km/30d,且有J=1/K.顯然,J是1個(gè)具有速度單位的常數(shù).表1的數(shù)據(jù)表明,高度越低,J值越大,K值則越小,說(shuō)明越接近工地地面,顆粒物粒徑和沉降速度也越大,在相同TSP濃度下,DF濃度也越高.這就是施工揚(yáng)塵顆粒物粒徑隨高度分布的規(guī)律,粒徑大的顆粒物在低層,粒徑小的顆粒物可以浮在高層.Watson等研究表明顆粒物的傳輸距離與空氣動(dòng)力學(xué)直徑成反比,在相同風(fēng)速條件下,20μm顆粒物的傳輸距離是10μm顆粒物的1/4倍.因?yàn)椴煌筋w粒物的沉降作用,使得距離揚(yáng)塵污染源越近,顆粒物平均粒徑和沉降速度也越大.由于二汽工地的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在工地內(nèi)部,更加接近污染源,而圖1所示數(shù)據(jù)均來(lái)自于工地邊界,距污染源相對(duì)較遠(yuǎn),因此二汽工地所得K值小于其他工地.2.2.2邊界地面高度39m處的df與tsp相關(guān)性分析圖3為奧體運(yùn)動(dòng)員公寓工地邊界地面高度3～9m處的DF與TSP綜合回歸關(guān)系,表2為不同高度回歸計(jì)算的K值.從圖3可以看出,該工地邊界地面高度3～9m處的DF與TSP相關(guān)性較好,相同高度(3m)K值與公式(2)所示數(shù)據(jù)基本一致.從表2的數(shù)據(jù)中可知,K值隨著高度增加基本沒(méi)有變化.該工地監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于工地邊界圍擋附近,與案例1二汽工地相比,監(jiān)測(cè)點(diǎn)與污染源的距離相對(duì)較遠(yuǎn),因此K值大于后者.實(shí)驗(yàn)期間該工地正在進(jìn)行地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工,施工揚(yáng)塵到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí),向上、向外的擴(kuò)散已趨向均勻,因此K值變化不大.2.3施工階段與k值的回歸分析表3為圖1中所示佳城廣場(chǎng)等6個(gè)不同施工階段建筑工地邊界3m高度處K值一覽表.由表3中數(shù)據(jù)可知,已經(jīng)進(jìn)入高層建筑結(jié)構(gòu)施工的2個(gè)工地(佳城廣場(chǎng)、遠(yuǎn)洋新干線),其污染源更加遠(yuǎn)離取樣點(diǎn),加上建筑物自身的遮擋,施工揚(yáng)塵到達(dá)采樣點(diǎn)時(shí),顆粒物沉降較為徹底,因此K值較大.而另外4個(gè)建筑較低的工地,K值相對(duì)較小.進(jìn)一步證明監(jiān)測(cè)點(diǎn)距揚(yáng)塵污染源的距離對(duì)K值大小影響較大.同時(shí)可以看出,前2個(gè)工地的K值比較接近,后4個(gè)工地的K值也比較接近.為了進(jìn)一步分析施工階段對(duì)K值的影響,對(duì)比二汽工地挖槽土方階段、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)階段3～7m處的DF與TSP綜合線性回歸后的K值,結(jié)果表明,2個(gè)階段的K值相差不大,分別為8.2和8.0.因此可以認(rèn)為,施工階段對(duì)K值影響較小,究其原因可能是因?yàn)椴煌┕るA段揚(yáng)塵顆粒物的動(dòng)力學(xué)直徑分布相差不大.2.4顆粒懸浮體的沉降Hesketh等的研究結(jié)果表明:粒徑小于50μm的顆粒,會(huì)因?yàn)楦×皽u流而懸浮于大氣中相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,并可以傳送到遠(yuǎn)處;粒徑介于50～100μm的顆粒,可以成為懸浮狀態(tài),但是很快就會(huì)沉降下來(lái);粒徑大于100μm的顆粒物,受風(fēng)吹之后,僅能在地面滾動(dòng).在本研究中,集塵缸主要布設(shè)在工地邊界處,高度不低于3m,因此可以認(rèn)為集塵缸中收集的顆粒物的直徑應(yīng)在100μm以下,并以50～100μm的顆粒為主.TSP是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑在100μm以下的顆粒物,即集塵缸中收集的顆粒物均來(lái)自TSP,這也應(yīng)該是一定高度處施工DF與TSP相關(guān)性較好的原因之一.3主要影響因素(1)建筑施工揚(yáng)塵所產(chǎn)生