成果简介

近日，课题组方筱睿等人在Science of the total environment期刊，发表题为“Assessing the effects of short-term traffic restriction policies on traffic-related air pollutants”的学术论文。该工作基于北京冬奥会期间的短期交通限制措施，利用北京和张家口的空气监测站点数据以及全国重型柴油车智能监测大数据平台提供的实时柴油车排放数据，采用不连续断点回归、地理信息系统以及机器学习方法量化短期交通限制政策对城市空气质量和柴油车排放的影响，评估了交通污染在短期交通限制政策下的韧性，还识别出柴油车对空气质量的贡献率。 该研究发表的Science of the total environment期刊是JCR一区期刊，影响因子（IF）为10.753。

引言

近年来，机动车保有量和城市人口的增长导致交通污染排放物的浓度增加，对气候变化和人类可持续发展产生不利影响。 重大活动期间实施的短期交通限制政策（TRPs）对交通减排产生积极影响。 然而，很少有研究探讨短期交通限制政策下柴油车排放对空气质量的影响，此外短期交通限制政策和春节的交织影响仍不明确。本研究以北京2022年奥运会为背景，分析了短期交通限制政策实施期间城市空气质量和柴油车排放的时空变化。结果表明，短期 交通限制政策和春节对改善空气质量和减少柴油车排放的贡献相同。短期交通限制政策的“中断-恢复”模式的特点是持续时间较长，下降/恢复速度较慢。 此外，在短期交通限制政策期间，柴油车排放对城市空气污染物的影响程度比气象因素高15-20%。

主要成果及结论

本研究探讨了短期交通限制政策 (TRP) 对柴油车排放和空气污染物浓度的影响，厘清了短期 TRP 和春节的相互影响，并量化了柴油车排放对空气污染物浓度的贡献。本研究的主要结论如下： 首先，本研究发现了短期交通限制政策实施期间柴油车排放和空气污染物的时空变化。结果表明，春节和短期交通限制政策的减排效果相当。从空间分布来看，短期交通限制政策对城市中心区和居住区污染物浓度的影响大于工业区。此外，冬奥会场馆5公里范围内空气污染物浓度显着降低。短期交通限制政策实施期间的排放和污染数据表明，根据城市特点和特殊需求制定不同区域的具体交通限制政策可以显着改善空气质量。

图4四种污染物（PM2.5、NO2、CO和O3）和柴油车排放浓度在不同阶段的百分比变化以及与短期交通限制政策实施前阶段相比的百分比减少。

图5 （a）北京和（b）张家口实施短期交通限制政策期间与实施之前相比，四种污染物（PM2.5、NO2、CO和O3）、柴油车辆数以及柴油车辆排放的浓度降低百分比的空间分布。

为了进一步量化短期交通限制政策对污染物浓度和柴油车排放的影响，本文采用了不连续断点回归的方法来刻画因果效应。结果显示，四种污染物（PM2.5、CO、NO2、O3）浓度在四个截止时间（实施短期交通限制政策、春节、春节结束和取消短期交通限制政策）分别下降了80%、50%、-90%和-40%。柴油车排放量在四个截止时间内分别下降了60%、50%、-70%和-40%。比较两种政策，短期交通限制政策对空气污染物浓度和柴油车排放的因果效应更强。春节和交通限制政策“中断-恢复”模式的主要区别在于，交通限制政策影响下的污染物浓度和柴油车排放的中断和恢复速度比春节影响下的慢。

图6 本研究中发现的两种城市空气污染物和柴油车排放的中断恢复模式：（a）春节和（b）短期交通限制政策实施。

另外，这项研究使用随机森林模型来量化多种影响因素对城市NO2、PM2.5和O3浓度的贡献。结果表明，柴油车排放（北京和张家口的贡献率分别为32%和30%）是影响NO2和O3浓度的最重要因素。柴油车排放和NOx滴定是O3浓度增加的主要原因（北京和张家口的贡献率分别为34%和35%）。PM2.5浓度主要受柴油车排放（贡献率为35%）和相对湿度（北京和张家口的贡献率分别为16%和18%）的影响。这表明柴油车限制政策在减少交通排放方面具有潜力。

图7 随机森林（RF）模型的拟合结果。

小结

本研究的结果为城市制定有针对性的交通限制政策提供了宝贵的见解。这不仅丰富了我们对短期交通限制政策对空气污染和柴油车排放的影响的理解，而且有效地揭示了交通限制政策和法定节假日对污染和排放的相互影响。将重大事件期间的短期交通限制政策视为量化限制柴油车辆排放所带来的环境效益的自然实验，也是本研究的一项创新。这项工作仅基于一个事件，这导致结论的稳健性受到限制。未来的研究应考虑将该方法应用于其他事件和其他地点，以测试其有效性的稳健性。此外，还应考虑各种类型的TRP政策（基于车牌号、价格和大型活动）对各类车辆（汽油和柴油车辆）排放和空气污染物的影响，以探索改善城市空气质量和减少交通排放的潜力。

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723000669

论文引用方式

Fang, X. R., Zhu, X. H., Li, X. Z., Peng, Z. R., Qingyao, H., He, H. D., ... & Cheng, H. (2023). Assessing the effects of short-term traffic restriction policies on traffic-related air pollutants. Science of The Total Environment, 161451.

第一作者：方筱睿 硕士研究生

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