我国机动车尾气污染的现状及人群暴露水平

大气环境的污染源分为固定源和流动源两类，流动污染源主要来自于机动车的尾气排放，污染物包括CO、NOx、HC以及颗粒物等；由于煤炭消耗在我国能源总消耗量中占有较高的比重，因此燃煤排放的污染物如SO2、CO2、CO、NOx以及颗粒物等过去一直是我国城市大气污染的主要污染源。但是近年来，随着能源结构的调整以及城市机动车数量快速增长，导致我国机动车尾气污染问题日益突出。因此，在享受现代化交通工具诸多便利的同时，人们也不得不面对前所未有的、日益增加的机动车尾气暴露及其健康风险。此外，机动车尾气污染不仅与城市局部地区的大气污染有关，还对整个城市甚至区域的大气污染产生重要的影响。

（一）全球机动车尾气污染情况

即使在金融危机之后，全球燃油的需求量依然稳固攀升，毫无疑问，全球的机动车保有量仍然在增加，尤其是中国、巴西、印度等发展中国家的用车比猛增。因此控制机动车尾气以及温室气体的排放成为摆在各国面前的现实问题。大部分工业化国家出台了相关计划来针对此问题。例如US CAFE标准、EU NEDC标准、Japan 10—15标准等，有效控制了机动车尾气污染的情况。

以美国为例，作为世界机动车保有量大国，美国在1990—2010年间，尽管机动车耗油量增加了40%，但是CO的排放量却降低了80%～90%（洛杉矶、休斯敦、纽约），且HC/CO变化不大。日本的一项研究监测了东京2003—2008年的尾气排放情况，结果显示NO2的平均浓度由36.3 ×-10-9降至32.1×10-9，同时PM2.5的浓度也有明显下降。再如，英国在2004—2009年期间每年的NOx的排放量下降1%～2%，大部分欧洲国家在近些年环境中的NO2浓度同样呈明显下降趋势。

（二）我国机动车尾气污染水平和特征

1.我国近年来机动车数量增长情况　随着经济的飞速发展，我国机动车数量的增长也十分惊人，仅2010—2012年全国机动车保有量就从19 006.2万辆增加到22 382.8万辆，年均增长8.5%。截止到2012年底，我国机动车保有量已达到22 382.8万辆，保有量较大的省份主要集中在东部发达地区，其中保有量前五位的省份依次为广东、山东、江苏、浙江和河北，分别为1 031.5万辆、1 020.8万辆、795.6万辆、769.1万辆和721.6万辆。我国在过去十年间民用机动车保有量增长情况如图17-1所示。

图17-1　2004—2013年中国民用机动车保有量

我国机动车数量不仅数目惊人，其质量问题也令人担忧。统计资料表明，在2012年全国汽车保有量中，国Ⅰ前标准的汽车834.3万辆，占7.8%；国Ⅰ标准的汽车1 615万辆，占14.9%；国Ⅱ标准的汽车1 701.7万辆，占15.7%；国Ⅲ标准的汽车5 580.6万辆，占51.5%；国Ⅳ及以上标准的汽车1 097.0万辆，占10.10%。按排放标准划分的汽车保有量构成见图17-2。

图17-2　按排放标准划分的2012年我国汽车保有量构成

今后，随着我国的城镇化进程的不断加速，城镇人口也将日益增多，这必将造成城市机动车数量的持续增长。最新的统计数据显示，2013年末，中国城镇化率已达到53.7%，比上年提高了1.1个百分点。可以预计，在未来一段时间内，持续高速发展的城镇化的过程还将持续加大环境负担，污染仍将不断继续，如何采取有效措施控制城市交通大气污染，保障人群健康不仅是亟待解决的科学问题，也是迫在眉睫的社会问题。

2.机动车尾气排放对大气质量的影响　据统计，我国大城市约有60%的CO、50%的NOx和30%的HC污染是机动车排放的尾气造成的。近些年来，我国机动车保有量有增无减，且有相当数量的机动车排放标准偏低，这势必将带来更严重的机动车尾气污染。据资料统计，2010—2012年我国汽车排放的CO、NOx、HC和PM持续增加，CO排放量由2 670.6万t增加到2 865.5万t，年均增长3.6%；NOx排放量由536.8万t增加到582.9万t，年均增长4.25%；HC排放量由323.7万t增加到345.2万t，年均增长3.3%；PM排放量由56.5万t增加到59.2万t，年均增长2.4%。在北京、上海、广州等特大城市，机动车尾气污染物对大气污染的分担率已相当高，机动车排放的CO和VOCs的分担率均超过80 %，NOx在三城市也分别达到54.8%、56%和86.3%。(www.xing528.com)

（1）机动车尾气排放与大气PM2.5。近年来，大气颗粒物成为我国绝大多数城市的首要污染物，特别是随着城市机动车数量的迅猛增加，城市大气PM2.5在大气颗粒物中所占的比例逐年增加。自2011年11月以来，在我国京津冀、河南、山东、江苏、湖南等地多次发生了灰霾天气，其波及区域之广，污染程度之重，持续时间之长，在世界范围内也是十分少见的。北京市的监测数据显示，2013年1月灰霾期间北京市很多监测子站的PM2.5浓度超过700 μg/m3。

有学者于2009年—2011期间比较了北京市郊区和城区一定时期内大气PM2.5的污染水平和特征，并运用国际上权威的颗粒物源解析方法（正交矩阵分解/UNMIX），解析出研究期间北京市大气PM2.5的7种主要污染来源，包括直接交通排放（12.0%）、燃煤排放（22.0%）、二次硝酸盐/硫酸盐（30.2%，间接来源于交通和燃煤排放）、扬尘/土壤（12.4%）、冶金排放（0.4%）、其他工业排放（6.9%）和二次有机颗粒物（9.9%，间接来源于化石燃料燃烧）。研究结果同时显示，北京市郊区与城区的大气PM2.5污染来源存在显著差异，其中郊区大气PM2.5来源于二次硝酸盐/硫酸盐和冶金排放的比例较高，而城区大气PM2.5来源于直接交通排放和燃煤排放的比例较高。其他学者利用CMB法对北京市城区和郊区PM2.5来源进行了解析，结果表明北京市城区机动车尾气排放对大气PM2.5的贡献最大，其次是煤炭燃烧，特别是冬季燃煤的贡献显著高于秋季，表明人为污染对PM2.5的影响非常大，同时土壤粒子也有一定的贡献，而工业排放对PM2.5的贡献不大。

此外，还有学者采用正交矩阵因子法（positive matrix factorization，PMF）、轨迹聚类法，以及潜在来源贡献作用法（potential source contribution function，PSCF）等，对北京市大气PM2.5可能的来源进行了源解析，结果发现，PMF模型识别了北京市的六大污染来源，包括土壤、燃煤、生物质燃料燃烧、交通和垃圾焚烧、工业污染以及二次无机气溶胶。上述每个来源对北京市大气PM2.5的各自年平均贡献依次为16%，14%，13%，3%，28%和26%。该研究显示，机动车来源PM2.5只占到北京市大气PM2.5的3%，这与王玮等学者的研究结果有所不同。不过，该研究作者也指出，北京市PM2.5来源表现出明显的季节特性，在不同季节这些污染来源的相对贡献也有很大不同，如土壤尘在春季较多，而在夏季较少。

目前还缺乏多个城市的细颗粒物源解析结果。由于我国地域广阔，各地区和城市的污染情况各异，如机动车数量和类型、道路情况、交通管理和限制措施等方面存在差异，不同学者之间所采集样品的方法和数量，源解析的方法等也有所不同，因此，单个城市或某一项研究的源解析结果也不能简单应用于其他城市，这给我国政府制定相关政策，全面控制机动车尾气来源的PM2.5带来了很大困难。

（2）机动车尾气排放与多环芳烃（PAH）。多环芳烃主要来自于燃料的不完全燃烧和有机燃料的热解，如化石燃料、木材和塑料等。不同来源的多环芳烃其种类也不尽相同，多环芳烃的这一特性常常被用来进行城市大气污染的源解析研究。研究表明，机动车尾气是我国城市大气中多环芳烃的主要来源之一。例如，柴油车和汽油车排放是继燃煤之后，北京市二次颗粒物上的多环芳烃的主要来源。来源于柴油车和汽油车尾气的多环芳烃分别有着特殊的种类和粒径分布。有学者利用北京奥运会期间机动车单双号限行的契机，观察了机动车尾气来源的多环芳烃的变化。在非奥运会期间，多环芳烃的年平均浓度为（42.4±52.4）ng/m3，在冬季的总多环芳烃为（81.0±60.3）ng/m3，夏季为（11.5±9.7）ng/m3，有着非常明显的季节变化趋势；奥运会期间为（4.8±2.7）ng/m3。柴油车、汽油车和燃煤是道路多环芳烃的三大主要来源，利用正交矩阵因子分析结果表明，在奥运会期间，总多环芳烃的平均浓度降低到（4.8±2.7）ng/m3，提示控制机动车尾气可有效降低大气中多环芳烃的水平，从而降低人群暴露和健康风险。

（3）机动车尾气排放与挥发性有机物（VOCs）。大气VOCs是城市大气光化学臭氧生成及其他大气氧化剂和有机气溶胶的重要前体物，城市机动车数量的迅猛增加导致大气中的挥发性有机物（VOCs）及其他污染物的排放量不断增加。VOCs的成分复杂，种类丰富，且多为有毒有害物质，对环境安全和人类生存繁衍构成了严重的威胁。有学者对济南市2010年夏季环境空气中56种挥发性有机物进行在线气相色谱监测，分析其污染特征及其与气象条件的关系。结果表明，济南市环境空气监测的56种VOCs中主要为烷烃、芳香烃和烯烃，占总监测挥发性有机物的98.2%；济南市环境空气VOCs浓度在6月和7月份整体稳定，8月中下旬浓度明显偏高，且夏季VOCs成分质量百分比随温度有一定变化；VOCs浓度日变化规律曲线在晴天都有明显的双峰特征，分别出现在每天车流量高峰时段，提示机动车尾气可能是大气VOCs的主要来源之一。

（三）我国人群对机动车尾气的暴露水平

1.不同出行方式对机动车尾气相关污染物的暴露　20世纪以来，随着全球经济的迅速发展，全球机动车保有量急剧增加。与此同时，随着城市化进程的加剧，城镇人口日益增多，每天因出行而暴露于交通污染物的人口呈迅速增长趋势。世界卫生组织的一份报告表明，人们每天用于交通的时间平均在1～1.5 h。目前交通相关空气污染物对人体健康的危害已经引起了人们的广泛关注，但有关不同出行方式，包括交通工具、路径以及出行时间等对交通相关污染物暴露评价的影响研究的证据还不充分。有学者于2001—2002年期间，以香港为研究地点，探讨了不同出行交通工具微环境中挥发性有机物的污染情况。该研究对香港较为普遍的9类公共交通工具内环境进行了监测，包括电车、小巴士、空调巴士、非空调巴士、出租车、渡轮和三种铁路系统（地下铁路、九广铁路和轻轨）。上述交通工具可分为三个种类：铁路交通、公路交通和海上交通。研究者对上述微环境中空气样品进行收集，并采用气相色谱和质谱的分析方法测定空气样品中苯、甲苯、乙苯和二甲苯等的含量。结果表明，交通工具内的暴露水平与交通出行方式密切相关。以苯为例，公路交通的微环境中的苯的浓度最高，为4.8～6.1 μg/m3，铁路交通次之，苯的浓度为3.0～3.8 μg/m3，海运交通工具中苯的浓度最低，为2.1 μg/m3。此外，在同一种类的交通工具中，VOCs的浓度可随高度而不同，如在非空调双层交通工具中，上层的VOCs水平要比下层略低，上层空气VOCs浓度和下层的比值为0.79～0.87。该研究深入细致地探讨了不同交通工具中机动车尾气相关污染物VOCs的浓度和特征，但该研究仅对不同交通工具微环境中的污染物进行了监测，未考虑人群的活动强度和呼吸速率等个体因素，因此在反映人群的实际暴露水平方面有一定的局限性。

其他学者采用个体暴露测量、呼吸速率和暴露时间相结合的方法，以北京市为研究地点，比较了公交车、出租车及自行车不同出行方式下人群对大气PM2.5和一氧化碳（CO）的暴露量。结果显示，乘坐出租车的PM2.5暴露浓度最低，但CO暴露浓度最高；骑自行车出行时的CO暴露浓度最低；但是由于自行车出行属于中等强度体力活动，骑车者的呼吸速率高于公交车和出租车，并且行驶相同距离时骑车者的暴露时间更长，因此，在综合考虑呼吸速率和暴露时间后，与乘坐公交车和出租车相比，采用自行车出行的方式对PM2.5和CO的总暴露量最高。上述研究表明，选择健康、低碳的出行方式有赖于大气质量的改善，特别是降低交通相关污染物浓度。政府有关部门应采取有效措施，控制机动车尾气排放、缓解交通拥堵。公众在通勤和通学时应采取有效的个体防护措施，如骑车过程中戴口罩，以降低个体对交通污染物的暴露。

2.不同人群对机动车尾气相关污染物的暴露　近年来，汽车尾气及重金属污染已成为城市环境的一大公害。有学者对桂林市6个城区交通警察按年龄、工龄、工种和性别比例采集发样95件，测定和研究发样Hg、Pb分布状况，并采集普通人群发样110件作为对照。结果表明，车流量越大，从事交警的职业年限越长，交警发样的Hg、Pb含量越高。从事外勤工作交警发样Hg、Pb平均含量高于内勤工作交警。桂林市交警发样Hg平均含量为1.340 μg/g，是中国居民头发Hg平均值（0.77 μg/g）的1.74倍；而Pb平均含量为2.877 μg/g，则低于中国居民头发Pb平均值（6.60 μg/g）。无Pb汽油的使用降低了大气中Pb的污染，但Hg的污染依然存在。男性交警头发Hg平均含量为1.504 μg/g，高于女性交警平均含量（1.176 μg/g），而Pb的平均含量在2.852 μg/g，则低于女性交警发Pb平均含量（2.902 μg/g）。因此一些中大型城市的汽车尾气及重金属污染状况更值得我们高度重视。

儿童是各类环境污染物的敏感人群。有学者采用微环境监测与时间活动相结合的方法，选择北京市某交通干道附近居住的儿童作为研究对象，通过对儿童主要活动场所进行PM2.5水平监测，并结合儿童24h活动日记，计算出每个儿童的全天PM2.5个体暴露水平，并探讨可能的影响因素。结果表明36名儿童全天的PM2.5平均个体暴露水平为98.13（41.22～121.13）μg/m3，空气污染指数值越高、居室距交通干道的距离越近、居住楼层越低，儿童PM2.5的个体暴露水平越高。