随着城市经济的快速发展及人口的急剧增加，北京市面临着城市空气质量恶化的严峻挑战(Zhang et al., 2011; Wang et al., 2015).长期的环境空气监测结果表明，北京市可吸入颗粒物(PM₁₀)和细颗粒物(PM_2.5)的年均浓度远超国家标准(北京市环境保护局，2014)，且雾霾等重污染天气会影响人体健康并造成经济损失(Zhang et al., 2015).2014年底，北京市常住人口达到2151.6万，机动车保有量超过530万辆(北京市统计局，2014)，城市化进程的加快也给北京市环境空气污染控制和防治带来较大的压力(Meng et al., 2015).同时，北京奥运期间的空气质量数据证明，严格的控制措施可以显著改善空气质量(Schleicher et al., 2012; Chen et al., 2013; Han et al., 2014)，为北京市改善空气污染提供了很好的借鉴.

相关研究结果表明，道路交通扬尘已成为城市大气颗粒物的主要来源之一，道路扬尘是指道路积尘在一定的动力条件(风力、机动车碾压、人群活动等)的作用下进入环境空气中形成的扬尘(国家环境保护总局，2007).为了量化交通扬尘排放，有学者分别对北京(樊守彬等，2007; Fan et al., 2013)、天津(许妍等，2012)、珠三角(彭康等，2013)等城市或区域的排放特征和排放清单进行了研究.研究发现，北京市由道路交通引起的颗粒物排放占颗粒物总排放量的40%(Chen et al., 2008)，PM_2.5的贡献率为4.9%±1.3%(Cheng et al., 2013); Chen等(2010)运用APRS-CMAQ模型评估了道路扬尘对北京市PM₁₀的贡献，结果表明，来源于道路扬尘的PM₁₀占36%; 2008年奥运会期间，北京市道路交通扬尘控制减排效果结果表明，道路积尘负荷减少了61%，交通扬尘PM₁₀排放减少了42%(Fan et al., 2009).控制渣土车遗撒(田刚等.2009)、道路清扫(Gertler et al., 2006)、清洗(Norman et al., 2006)、喷洒抑尘剂(樊守彬等，2010)等措施对降低交通扬尘排放会起到一定的效果.

为了保障APEC会议期间空气质量，北京市在会议期间实施了多项改善空气质量的措施，其中，与降低交通扬尘排放相关的措施主要有机动车单双号限行，加强开展环卫作业，对渣土运输、货运车辆及外埠进京车辆实施管控等.基于此，本研究对APEC会议期间交通扬尘排放的变化特征进行分析，研究评估交通扬尘控制效果，以期提出一种交通扬尘综合控制方案效果评估方法，为道路扬尘污染排放控制措施的实施和效果评估提供参考.

本研究将道路分为快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路5个道路级别.在APEC会议前期(2014年9月)和APEC会议期间(2014年11月)，在路面干燥、风速很小的天气条件下分别进行积尘负荷采样，共获取80个有效样品，其中，快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路分别为7、9、7、7和10条，采样点位置见图 1.路面积尘负荷样品的采样方法为移动式路面积尘采样法(黄玉虎等.2011)，实验车每行驶200 m用吸尘器采集1个样品，每条道路采集1~2个样品.样品的实验室分析方法参考美国环保局发布的AP-42文件附录进行(USEPA，2011a;2011b).

图1(Fig.1)

图1 北京市路面积尘样品采样点分布 Fig.1 Distribution of sampling locations of silt loading in Beijing

美国环保局发布的道路扬尘排放模型将道路扬尘排放因子与路面积尘负荷及车辆重量建立函数关系(USEPA，2011c).该模型得到了相关领域众多研究工作者的认同，并在道路扬尘排放研究中得到广泛应用.该模型提供的道路扬尘排放因子计算公式见式(1).

式中，E为道路上PM₁₀的排放因子(g · VKT^-1);k为道路扬尘颗粒物的粒度乘数(g · VKT^-1)，PM₁₀的粒度乘数是0.62;SL为路面积尘负荷(g · m^-2);W为道路的平均车重(t).

采用排放因子估算法计算PM₁₀排放强度，表示单位长度道路上1 d的扬尘排放量，其计算方法见式(2).

本研究采用排放因子估算北京市APEC会议之前和会议期间道路扬尘排放量，计算方法见式(3).

通过人工记录和路政管理部门调查的方法，获得试验期间北京市各个道路车流量的实际数据.对二环、三环、四环、五环路在APEC会议之前和会议期间的车流量进行统计分析，并计算不同道路上车辆的平均车重，计算公式见(4).

本研究中将机动车分为8类，即小货车、中货车、大货车、小客车、大客车、拖挂、拖拉机及摩托车.对二环、三环、四环、五环路在APEC会议之前和会议期间的车流量进行统计分析，结果见图 2.从图 2中可以看出，会议期间实施的车辆交通管理措施，如单双号限行、专项作业车在规定时间段禁止在六环路以内道路行驶等显著降低了道路车流量，APEC期间北京市日均车流量减少12%.

图2(Fig.2)

图2 APEC期间典型道路车流量下降比例 Fig.2 Percentage decrease of traffic volume on typical roads during APEC

通过对车辆类型的分析发现，不同类型车辆在APEC期间减少比例不同，即车辆构成特征发生改变.不同类型道路车辆组成特征变化如图 3所示，结果显示，小货车、中货车、大货车、小客车、大客车及摩托车流量分别减少14%、13%、13%、12%、5%和3%.从不同类型车辆的构成比例分析，大货车和大客车的平均所占比例升高，其余各类型车辆的比例降低.

图3(Fig.3)

图3 APEC之前和期间典型道路车辆类型组成(a.APEC前，b.APEC期间) Fig.3 Vehicle type composition of typical roads before and during APEC

由于APEC会议期间车辆类型的构成比例发生变化，由公式(4)可知，道路行驶车辆的平均车重也会随之发生改变.本研究调查统计得到了各种类型车辆的平均车重，小货、中货、大货、小客、大客、拖挂和拖拉机分别为2.5、6.0、16.0、1.3、10.0、22.0和3.5 t.计算得到APEC会议之前快速路、主干道、次干道、支路和郊区道路上行驶车辆的平均车重分别为2.73、1.78、1.76、1.78和5.74 t，会议期间分别为2.60、2.52、1.85、2.53和6.09 t，各类型道路行驶车辆的平均车重总体呈增加趋势，只有快速路行驶车辆的平均车重略微降低.

APEC会议前及会议期间的道路路面积尘负荷结果见表 1，可以看出，APEC会议期间道路路面积尘负荷较会议之前显著降低，快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路分别减少31%、58%、73%、54%和46%，试验道路路面积尘负荷平均降低53%. 道路积尘负荷下降的原因主要来源于以下3个方面：一是全市渣土运输车禁止行驶减少了遗撒导致的积尘负荷，施工场所的扬尘管理减少了尘土进入道路;二是加强的道路保洁措施减少了路面积尘负荷;三是综合的环境管理措施导致大气降尘和路边尘土的风蚀水蚀进入道路尘土的减少.

表1(Table 1)

表1 北京市不同类型道路积尘负荷 Table 1 Silt loading of different types of roads in Beijing

表1 北京市不同类型道路积尘负荷 Table 1 Silt loading of different types of roads in Beijing 时段 道路类型 积尘负荷范围/(g · m-2) 平均值/(g · m-2) APEC之前 主干道 0.17~0.72 0.33 次干道 0.17~1.44 0.70 快速路 0.19~0.52 0.30 支路 0.37~1.10 0.60 郊区道路 0.19~1.30 0.39 APEC期间 主干道 0.07~0.34 0.14 次干道 0.10~0.37 0.18 快速路 0.03~0.33 0.21 支路 0.10~0.58 0.28 郊区道路 0.11~0.30 0.21

APEC会议前和会议期间不同类型道路交通扬尘PM₁₀排放因子见表 2，PM₁₀排放强度见表 3.从表 2和表 3中可以看出，道路扬尘PM₁₀排放因子和排放强度在APEC会议期间发生了显著变化.快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路PM₁₀排放因子分别降低63%、67%、86%、63%和40%，平均降低了64%.由于不同类型道路上行驶车辆的平均车重普遍增加，所以道路扬尘PM₁₀排放因子的变化幅度较之路面积尘负荷的变化幅度略低.快速路、主干道、次干道、支路和郊区公路PM₁₀排放强度分别降低73%、71%、87%、78%和49%，平均降低72%.

表2(Table 2)

表2 北京市不同道路扬尘PM10排放因子 Table 2 Emission factors of different types of roads in Beijing

表2 北京市不同道路扬尘PM10排放因子 Table 2 Emission factors of different types of roads in Beijing 时段 道路类型 PM10排放因子范围/(g · VKT-1) 平均值/(g · VKT-1) APEC之前 主干道 0.22~0.83 0.35 次干道 0.23~1.28 0.79 快速路 0.38~0.96 0.48 支路 0.45~1.20 0.60 郊区 0.76~1.28 1.06 APEC期间 主干道 0.0.6~0.27 0.12 次干道 0.06~0.27 0.11 快速路 0.03~0.27 0.18 支路 0.48~0.80 0.67 郊区 0.23~1.17 0.43

表3(Table 3)

表3 北京市道路扬尘PM10排放强度 Table 3 Emission strength of different types of roads in Beijing

表3 北京市道路扬尘PM10排放强度 Table 3 Emission strength of different types of roads in Beijing 时段 道路类型 PM10排放强度范围/(kg · km-1 · d-1) 平均值/(kg · km-1 · d-1) APEC之前 主干道 7.44~27.55 11.67 次干道 4.00~29.92 15.98 快速路 24.42~62.14 30.91 支路 0.31~4.75 2.31 郊区 5.75~56.65 16.57 APEC期间 主干道 1.17~7.99 3.38 次干道 0.93~3.56 2.04 快速路 1.61~15.37 8.32 支路 0.08~1.87 0.52 郊区 1.62~12.41 8.45

北京市在APEC会议期间采取了更加严格的道路扬尘减排措施：机动车实行单双号限行等保障措施，使会议期间道路车流量下降，车辆活动水平降低;同时，全市所有施工工地停止渣土运输等作业及全市建筑垃圾、土方、砂石运输车辆全面符合标识、监控、密闭、车辆排放的相关技术和标准要求，从源头上控制道路扬尘，使道路积尘负荷降低;最后，会议期间，全市重点道路加密“吸、扫、冲、收”作业，基本实现每日冲洗，也会降低道路积尘负荷.调查发现，APEC会议期间，全市没有降水天气，且铺装道路撒水冲洗作业次数远高于日常作业，道路扬尘PM₁₀排放主要受洒水作业的影响，会议期间，城区主要道路日均有1/5时间路面浸湿，部分道路浸湿时间达到1/4.根据环保部发布的扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(中国环境保护部，2015)建议的铺装道路扬尘源PM₁₀控制措施的效率，洒水2次 · d^-1的效率为55%，吸尘清扫的控制效率为7%~26%，因此，认为本研究评估的控制效率是可信的.

基于ArcGIS软件平台，应用自下而上的方法对北京交通扬尘排放清单和空间分布特征进行分析，将北京市整个路网划分成以3 km×3 km网格为基本单元的网状分布，统计不同单元网格中的PM₁₀排放因子、道路长度及车流量，计算得到单元网格中的扬尘排放量，获取北京市道路扬尘PM₁₀排放总量，以及空间分布特征.AEPC会议之前及会议期间北京市道路扬尘PM₁₀的排放空间分布如图 4所示.

图4(Fig.4)

图4 北京市道路扬尘PM10排放空间分布特征(a. APEC前，b.APEC期间) Fig.4 Spatial distribution of PM10 emissions from road fugitive dust in Beijing

从图 4中可以看出，北京市道路扬尘PM₁₀排放空间分布特征在APEC之前和APEC期间相似，城区道路扬尘排放量高于郊区道路，东南部区域高于其它区域.APEC期间北京市控制及防治道路交通扬尘排放的相关措施效果显著，尤其是城区道路，由于更严格的交通扬尘减排措施，城区道路交通扬尘PM₁₀排放量减少了77%，郊区道路减少49%，北京地区在APEC会议期间PM₁₀排放量平均减少72%.

1)北京市在APEC会议期间机动车采取临时交通管理措施，使北京市日均车流量减少12%，且不同类型车辆降低比例不同，使APEC会议期间车型构成发生变化.APEC会议前，北京市快速路、主干道、次干道、支路、郊区道路上行驶车辆的平均车重分别为2.73、1.78、1.76、1.78和5.74 t，而会议期间分别为2.60、2.52、1.85、2.53和6.09 t.

2)由于APEC会议期间采取加大强度的环卫作业及机动车临时管理等措施，使北京市道路路面积尘负荷显著降低，快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路路面积尘负荷分别减少31%、58%、73%、54%和46%.

3)APEC会议期间，北京市快速路、主干道、次干道、支路及郊区道路PM₁₀排放因子分别下降63%、67%、86%、63%和40%，PM₁₀排放强度分别下降73%、71%、87%、78%和49%，全市交通扬尘PM₁₀排放因子及排放强度平均降低64%和72%.

4)北京市APEC会议之前和期间，道路扬尘PM₁₀排放空间分布特征相似，城区道路扬尘排放大于郊区道路;会议期间，北京市城区道路扬尘PM₁₀排放量降低77%，郊区道路减少49%，平均降低72%.