近10年来我国机动车保有量以年均15%的速度迅猛增长，目前，汽车尾气排放在大中型城市已成为当地主要的大气污染源. 机动车排放污染物已经成为城市空气污染的主要来源之一，相关研究已成为国内外科学家关注的热点. Chan等(2006)研究指出：机动车排放污染逐渐成为发达城市大气污染的主要源. 据报道，2013年全国汽车保有量2亿辆(中国新闻网，2011)，我国汽车每百公里的耗油量在4到20升之间，平均每辆车耗油10 L · 100 km^-1.汽车尾气中的主要污染物有CO、HC、NO₂、SO₂、烟尘微粒(某些重金属化合物、Pb化合物和黑烟及油雾)、苯并芘和臭气(甲醛)等(Mensink et al.，2000;黄志辉和汤大钢，2008)；据统计：每千辆汽车每天排出CO约3000 kg，HC约200~400 kg，NO₂约50~150 kg(Kassomenos et al., 2009).

目前，全国大多数城市道路建设滞后于城市扩张速度，造成交通拥堵，机动车辆怠速时间增加，使车辆每百公里耗油量升高，单位里程排出的污染物增多，低空排放的NO₂、CO、PM₁₀和H_mC_n浓度持续上升(赵凤琴等，2005；宋翔宇和谢绍东，2006).有资料表明：上海市的汽车总量只相当于日本东京的1/12，但空气中主要由汽车排放的CO、HC和NO₂的总量却基本相同，其中汽油机的主要排气有害物是CO、HC和NO₂；柴油机的CO和HC排放量要比汽油机少，而碳烟的成分高，同时SO₂与NO₂的排放量也较多.

由于车辆性能水平、燃油质量和道路条件等因素的影响，机动车尾气污染已成为城市近地面重要的空气污染源之一，对环境的影响越来越严重且分布集中.据监测分析：汽车尾气排放量已占大气污染源85%左右.如北京市中心区SO₂浓度日超标率达10%~15%，CO和NO₂浓度日超标率达60%~70%，最严重时大气污染超过国家二级标准1~3倍.北京城市空气中机动车排放的CO和NO₂分别占全市各污染源排放总量的83%和43%，由于机动车尾气管高度低，污染物排放属于超低空排放，因此其环境浓度分担率更高，分别为84%和73%.上海市机动车排放的碳氢化合物占总排放量56%以上，氮氟化合物占20%以上；四川机动车每年排放CO约142万t，其他有害物超过60万t，80%的CO和90%的氮氢化合物等，均来自机动车排放(傅立新等，2000；翟殿清等，2007；贺琴等，2008；苗娟等，2009；姚志良等，2012).

乌鲁木齐市作为新疆维吾尔自治区首府，是全区政治、经济和文化中心.随人口增长和经济快速发展，城市机动车保有量以年均20%的速度快速增长.据乌鲁木齐市环境监测中心对机动车排气污染分担率调查显示：目前机动车氮氧化物造成的污染占城市空气中氮氧化物污染的比例已上升到40.1%，CO的污染比重达到94.1%，机动车尾气使得乌鲁木齐市大气环境质量趋向恶化(李平富，2013).乌鲁木齐市大气污染问题让政府和各界人士高度关注，2012年4月至10月新疆自治区政府投资230亿元进行规模空前的“煤改气”工程，共对189个单位的燃煤锅炉实施了改造，完成燃气管网建设246 km，新改建燃气锅炉房264座，安装燃气锅炉设备710台，近1.2万t · h^-1(蒸汽).在短短6个月内把全市燃煤供热锅炉全部改装成天然气锅炉，从2012年冬季采暖期开始全面使用天然气供热，实现天然气替代燃煤供热面积1.2亿m³，乌鲁木齐高污染燃料禁燃区内热电联产和清洁能源供热比例达到100%，改写了乌鲁木齐长期靠燃煤供暖的历史.2012年采暖期城区减少燃煤500万t，减排烟尘12万t，减排CO₂约8万t，至少有20万t左右的污染物不再危害城市的天空.“煤改气”工程使乌鲁木齐市冬季空气质量明显好转，煤烟污染明显减轻，但汽车尾气造成的污染却持续加重.2013年春节期间乌鲁木齐市大量机动车外流或停运，机动车尾气排放量大幅度减少，本文通过分析和评估春节期间机动车停运导致的空气质量改善程度，识别汽车尾气对乌鲁木齐市环境空气质量的贡献率，这将有助于我们深入理解乌鲁木齐的大气环境状况和空气质量现状，从而为政策制定者提供理论依据(付宗钰和季崇萍，2008；刘永红，2010；赵晓光等，2010).

乌鲁木齐市位于东经86°38′~88°58′，北纬42°45′~44°08′，地处天山山系的北天山西段与东段的结合部，市区地形起伏较大，东、南、西三面环山，北面为平缓的冲积平原，地形较开阔.市区平均海拔800 m，地势东南高，西北低，自然坡度12‰~15‰，海拔680~920 m. 收费站位于乌鲁木齐市南部老城区(天山区E区)，监测站位于乌鲁木齐市中部(沙依巴克区D区)，铁路局位于乌鲁木齐市西北(新市区B区)，现有的空气质量自动监测点位分布情况如表 1所示.

表1(Table.1)

表1 乌鲁木齐市环境空气质量监测点位布设情况 Table.1 Distribution of environmental monitoring stations in Urumqi

表1 乌鲁木齐市环境空气质量监测点位布设情况 Table.1 Distribution of environmental monitoring stations in Urumqi 监测点位 区 域 建成区面积/km2 海拔高度/m 现状功能 方位 收费站 天山区 98 1083 行政、金融、商业、教育、工业、居住 南部 监测站 沙依巴克区 103 980 商业、教育、工业、交通、邮政、居住 中部 铁路局 新市区 112 890 科教、工业、商业、居住 西北

根据乌鲁木齐市公安局交警支队车辆管理所的统计：乌鲁木齐市的机动车保有量自2010年以大于20%的增长速度递增，2011年增幅高达30%(见表 2)，2013年7月乌鲁木齐市的机动车总保有量已经突破了60万辆.乌鲁木齐市常住人口约335万人，按照车辆人口比例约5人中就有1辆机动车，和北京市相当.但由于市区道路有限，乌鲁木齐道路车辆密度约为313 辆 · km^-1，已超出国际上270辆 · km^-1的警戒值.其次，乌鲁木齐市大量使用柴油车辆，柴油车占机动车总数 24.01%，相对比例过高，香港柴油车占机动车总数30%，新加坡柴油车占机动车总数17%，美国柴油车仅占机动车总数4%.

表2(Table.2)

表2 乌鲁木齐市机动车保有量多年变化情况 Table.2 Change of automobile vehicles amount in Urumqi city

表2 乌鲁木齐市机动车保有量多年变化情况 Table.2 Change of automobile vehicles amount in Urumqi city 车辆类型 机动车保有量/辆 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 2012年 公路运输工具 164631 167302 182132 211563 233503 251446 279587 327225 440627 民用汽车 141232 142418 153471 179830 210292 225980 264298 321347 420522 载客汽车 78316 78740 96027 110953 129237 151730 185878 238969 330036 摩托车 11577 11547 12001 15920 6978 7301 8027 7627 10826

新疆环境监测总站2013年2月组织春节期间乌鲁木齐市区汽车停运对环境空气质量影响的观测实验，研究乌鲁木齐市汽车尾气对空气污染的贡献.为了获取机动车行驶削减前后大气成分的对比资料，结合气象要素分析汽车尾气污染源排放量减少对空气质量的影响，利用乌鲁木齐市城区从南到北3个环境空气监测站(收费站、监测站和铁路局)和乌鲁木齐市蜘蛛山气象观测台资料(见图 1)，在调取乌鲁木齐市周边3个收费站进出城车流量数据和部分加油(气)站日均燃料消耗情况的同时，获取机动车停运前后乌鲁木齐市3站点PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃、CO、PM_2.5等6项主要大气污染物以及气象要素的演变情况，分析汽车停运和正常运行两种情况下对环境空气质量的影响，也为进一步识别汽车尾气对乌鲁木齐市环境空气质量的贡献率提供科学依据.

图 1(Fig. 1)

图 1 乌鲁木齐市监测点位和气象站分布图 Fig. 1 Distribution of environmental monitoring stations and meteorological station in downtown Urumqi

从2013年2月3日(春节前)开始，大量车流开始驶出乌鲁木齐市，春节期间2月10日—13日乌市内车辆停运，2月14日—18日车辆回流后交通量陆续回复至正常水平.故本文分析数据时段为2013年2月6日0时—2月16日23时.同时采用收费所、监测站和铁路局3个站点2013年1月—2月逐日监测数据进行春节期间空气质量对比分析；由于3个监测点位中铁路局站点与蜘蛛山气象站较近，故采用铁路局监测站点和蜘蛛山气象站的逐小时观测数据进行春节前后典型日大气污染物浓度对比分析.

(1)春节前后车流量变化

2013年春节期间乌鲁木齐市机动车调查结果显示：自2月6—9日起乌鲁木齐市周边3个收费站的车流量开始迅猛增长，车流方向以驶出乌鲁木齐方向为主，2月10—11日(正月初一和初二)车流量明显回落，日均车流量较前两天下降13%.据高支队指挥中心统计，2月8—12日，乌鲁木齐近55万辆机动车中，驶离乌鲁木齐的车辆总数约10万辆，以回家探亲的私家车为主，约占18%，2月15日后乌鲁木齐市机动车辆开始回流，除了返回上班的私家车外，还有近5万辆外地牌照的车辆，其中货车车流量恢复到节前正常水平.

图 2(Fig. 2)

图 2 乌鲁木齐市汽车保有量变化趋势 Fig. 2 Trend of automobile vehicles amount in Urumqi city

(2)加油量变化

据调查：截止至2013年3月，新疆乌鲁木齐市汽车保有量55万辆，其中公车182244辆，私家车367756辆，私家车约占全市机动车保有量的66%，除了这55万辆本地牌照的车辆外，乌鲁木齐市每天还有5～8万辆外地牌照的车辆在此行驶.市区分布有中石化7座加油站、中石油97座加油站、民营加油站70多座和88座加气站.根据2月9—15日春节前和春节期间乌市加油(气)站抽样调查，部分加油站日均燃料消耗情况发生了明显变化，春节期间燃料消耗大幅下降，汽、柴油的消耗量下降约60%，天然气的消耗量下降约30%(见表 3).

表3(Table.3)

表3 2013年春节前后部分加油(气)站燃料消耗调查统计表 Table.3 Statistics of gas and oil fuels consumption during the Spring Festival，2013

表3 2013年春节前后部分加油(气)站燃料消耗调查统计表 Table.3 Statistics of gas and oil fuels consumption during the Spring Festival，2013   93号汽油/(t·d-1) 柴油/(t·d-1) 天然气/(万m3·d-1) 加油(气)站春节前日均消耗 9.00 1.17 2.15 加油(气)站春节期间日均消耗 3.67 0.43 1.45 下降比例 59.22% 63.25% 32.56%

(3)汽车尾气污染物排放量变化

根据加油站3项燃料销售量的调查结果，估算春节前后乌鲁木齐市180个加油站日均3项燃料(汽油、柴油和天然气)消耗总量变化，并依据国家环保部机动车污染管理中心的机动车尾气排放系数计算出乌鲁木齐市春节期间各种汽车尾气污染物的减排量(周泽兴等，2000；陈长虹等，2005；Wang et al.，2008)(见表 4).

表4(Table.4)

表4 春节前后乌鲁木齐市3项燃料(汽油、柴油和天然气)排放大气污染物变化 Table.4 Change of air pollutions amount emitted by petrol，diesel and gas before and after the Spring Festival

表4 春节前后乌鲁木齐市3项燃料(汽油、柴油和天然气)排放大气污染物变化 Table.4 Change of air pollutions amount emitted by petrol，diesel and gas before and after the Spring Festival 时段 排放量 Pb/(kg·d-1) NO2/(kg·d-1) SO2/(kg·d-1) PM10/(kg·d-1) CO2/(t·d-1) CO/(t·d-1) 春节前 154.8 126000.0 11570.4 615.6 5738.4 3150.0 春节期间 63.0 54000.0 6757.2 234.0 2313.0 1350.0 2月9—12日春节汽车停用期间 91.8 90000.0 4811.4 381.6 3425.4 2250.0

(1)春节期间环境空气中大气污染物日均浓度变化

从2013年1月1日至2月18日乌鲁木齐市6项大气污染物日均浓度值变化图清楚显示：在春节期间(2月5—15日)6项大气污染物日均浓度形成了一个完整的波谷，说明春节期间乌鲁木齐市空气质量较好，6项大气污染物浓度都在谷底降到了冬季1—2月的最低点(见图 3)，春节前后乌鲁木齐市6项大气污染物浓度变幅见表 5.

图 3(Fig. 3)

图 3 春节前后(2月5—15日)6项大气污染物日均浓度对比 Fig. 3 Comparison of daily average concentration on 6 air pollutants before and after the Spring Festival

表5(Table.5)

表5 2013年春节前后主要污染物浓度变化 Table.5 Change of main air pollutions concentration before and after the Spring Festival，2013

表5 2013年春节前后主要污染物浓度变化 Table.5 Change of main air pollutions concentration before and after the Spring Festival，2013 mg · m-3 站点 PM10/(mg·m-3) PM2.5/(mg·m-3) 1月 2月春节前 春节期间 降幅 1月 2月春节前 春节期间 降幅 监测站 0.262 0.201 0.144 60.3% 0.175 0.152 0.134 22.1% 收费所 0.228 0.237 0.155 49.9% 0.155 0.168 0.126 27.8% 铁路局 0.272 0.190 0.177 30.8% 0.209 0.149 0.121 48.0% 均值 0.25 0.21 0.16 46.0% 0.180 0.160 0.130 32.2%   站点 SO2 NO2 1月 2月春节前 春节期间 降幅 1月 2月春节前 春节期间 降幅 监测站 0.075 0.056 0.048 35.1% 0.108 0.101 0.084 25.1% 收费所 0.057 0.052 0.035 53.5% 0.103 0.106 0.085 22.9% 铁路局 0.147 0.108 0.076 66.8% 0.103 0.096 0.075 32.8% 均值 0.093 0.072 0.053 54.3% 0.10 0.10 0.08 26.7%   站点 CO O3 1月 2月春节前 春节期间 降幅 1月 2月春节前 春节期间 降幅 监测站 7.774 7.629 7.113 8.3% 0.017 0.030 0.033 -29.6% 收费所 3.913 3.471 3.113 18.6% 0.018 0.030 0.034 -30.3% 铁路局 3.994 4.657 4.938 -12.4% 0.018 0.028 0.037 -36.6% 均值 5.23 5.25 5.05 3.7% 0.017 0.029 0.034 -32.3%

春节期间乌鲁木齐市6项大气污染物浓度均呈现明显下降态势，其中SO₂浓度均值为0.053 mg · m^-3，较春节前下降54.5%；PM₁₀浓度均值为0.159 mg · m^-3，较春节前下降49.3%；PM_2.5浓度均值为0.116 mg · m^-3，较春节前下降44.2%；NO₂浓度均值为0.081mg · m^-3，较春节前下降28.2%；CO浓度均值为5.054 mg · m^-3，较春节前下降3.67%.

(2)春节前后典型日大气污染物24 h均浓度变化

为更客观详实地比对春节前后汽车停运对空气质量的影响，采用铁路局站点2月6日(春节前)和2月9日(春节期间)作为典型日进行6项大气污染物小时浓度对比，由图 4可知春节期间乌市PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO等多项大气污染物浓度比节前相应下降50%左右，大年三十的烟花爆竹对当日环境空气质量的影响不大.

图 4(Fig. 4)

图 4 铁路局站点春节前2月6日与春节期间2月9日6项大气污染物浓度逐时对比 Fig. 4 Comparison of hourly concentration on 6 air pollutants before and after the Spring Festival，2013

(1)气象条件影响分析

空气质量状况：2月4—6日春节前乌鲁木齐市空气质量处于重度污染状况，而大年三十至初六(2月8—15日)春节期间，乌鲁木齐市空气质量状况明显好转，3个空气站点的环境空气质量均由节前的劣三级重度污染变为二级良好天气(API)，乌鲁木齐市春节前后空气质量级别和相应的天气状况见表 6.

表6(Table.6)

表6 春节期间乌鲁木齐空气质量级别和天气条件 Table.6 Ambient air quality grade and meteorological condition during the Spring Festival

表6 春节期间乌鲁木齐空气质量级别和天气条件 Table.6 Ambient air quality grade and meteorological condition during the Spring Festival 站点 空气质量 天气条件 备注 监测站 收费所 铁路局 2月4日 劣三级 劣三级 劣三级 晴 /多云 春节前 2月5日 劣三级 劣三级 劣三级 多云 /多云 2月6日 劣三级 劣三级 劣三级 中雪 /小雪 2月7日 三级 三级 三级 晴 /多云 春节期间 2月8日 二级 二级 二级 多云 /小雪 2月9日 二级 二级 二级 小雪 /多云 2月10日 二级 二级 二级 多云 /多云 2月11日 二级 二级 三级 多云 /多云 2月12日 二级 二级 劣三级 多云 /晴 春节后期 2月13日 三级 三级 三级 晴 /多云 2月14日 三级 三级 三级 晴 /多云 2月15日 三级 三级 三级 多云 /小雪

气象状况：风速资料显示2月7—16日春节期间乌鲁木齐市白天夜间风向都以南风为主，(见图 5)，相对全月平均风速(1.05 m · s^-1)而言，该时段风速多小于0.85 m · s^-1，处于较不利污染扩散的状况，而2月8—12日6项大气污染物逐时浓度均处于全月最低状态，说明该时段大气污染浓度的降低可以排除气象因素的干扰，主要来自汽车停运的影响(见图 6).

图 5(Fig. 5)

图 5 2013年2月乌鲁木齐市昼夜风向玫瑰图 Fig. 5 Wind-rose diagram by day(on) and night(down)in Urumqi on February，2013

图 6(Fig. 6)

图 6 2013年2月6—16日风速和6项大气污染物浓度逐小时变化 Fig. 6 Change of wind speed and hourly concentration on 6 air pollutants during February 6—16，2013

(2)2013年春节期间，约10万辆机动车驶离乌鲁木齐，此外还有近30万辆车被封停，使得首府春节期间交通拥堵情况大大改善，尤其是2月10—12日，路上车辆寥寥，机动车尾气污染几乎降至最低，环境空气中SO₂浓度较春节前下降54.5%.PM₁₀浓度较春节前下降49.3%.PM_2.5浓度较春节前下降44.2%.NO₂浓度较春节前下降28.2%.CO浓度较春节前下降3.67%.乌鲁木齐市春节前后的大气污染物浓度对比显示：机动车尾气排放是乌鲁木齐市空气污染重要来源之一，冬季城市阴霾天气与机动车排放的CO、NO₂、HC和PM_2.5等污染物直接相关(贺睿哲等，2013).

(3)2013年乌市机动车已经突破55万辆，其中柴油车达5.5万辆，BRT专用车362辆，其中275辆为柴油车；运营客货运汽车7.5257万辆，其中货车7.2048万辆，汽油车17981辆，柴油车51902辆，其他燃料车2255辆.客车3209辆，汽油车759辆，柴油车2387辆，其它燃料车63辆，而新疆销售机动车燃油是“国Ⅲ标准”，其中汽油含硫量为350×10^-6，是欧洲标准(<10×10^-6)35倍之多，柴油车燃油含硫量为2000×10^-6，以上说明：车用燃料低硫化进程仍滞后于机动车排放标准的升级步伐，是汽车尾气污染严重的原因之一(见图 7).此外乌鲁木齐市区内还有4.4万辆黄标车，每辆黄标车相当于20辆绿标车的排放量，故近地面汽车尾气是造成乌鲁木齐市NO₂、SO₂、CO和PM_2.5浓度升高的主要原因之一.

图 7(Fig. 7)

图 7 我国机动车排放标准与车用油品硫含量实施时间对比 Fig. 7 Automobile vehicles emission st and ard and implementation schedule of sulfur concentration in product oil

(1)加大油品质量管理，加强柴油车治理

春节停运期间监测结果显示：乌市PM₁₀、SO₂和NO₂等大气污染物浓度比春节前明显下降，其中SO₂降幅高达55%，PM_2.5降幅44.2%，NO₂降幅降28.2%，说明汽车燃油排放的SO₂对空气质量有较大影响，而新疆地区油品品质不高，油品中含硫成分是空气中SO₂污染的主要来源之一.尽快改善乌鲁木齐市汽油和柴油的品质是机动车污染控制的重要手段，车用汽油需要向无硫化、降蒸汽压方向努力，车用柴油需要向无硫化、提高十六烷值和降多环芳烃努力.其次加强对城市汽车尾气进行治理，推广应用先进的技术，采用电喷和三效催化净化装置是降低汽车污染物排放的有效方法，废气再循环(EGR)技术是国外广泛使用的有效措施，大幅降低NO₂的浓度.

(2)对城市汽车进行分流和限行

城市中的机动车平均车速太低，而低速行驶时的排放是最严重的.乌鲁木齐市交通拥堵，平均车速还不到25 km · h^-1，这就要求加速城市道路建设如拓宽道路，实现机动车和非机动车分道行驶，提高平均车速以降低排放.总之，“煤改气”工程实施后，乌鲁木齐市的煤烟污染得到极大改善，乌市大气污染类型已由煤烟型向机动车尾气混合型转化.因此，对机动车尾气污染的控制与治理，将成为改善城区大气环境质量的重要任务.