典型场所空气颗粒物浓度测量与分析

张丹丹

【摘要】空气颗粒物PM2.5和PM10.0被称为“环境空气中的首要污染物”，其主要是由于机械过程（如，建筑施工、风沙等）和燃料的燃烧（燃煤烟尘、焚烧烟尘、油烟废气等）产生的。二者都属于小分子颗粒物，可聚集大量有害物质，被人体吸入后会造成极大的健康威胁。PM10.0通过光的散射和对光的吸收效应，降低物体与背景之间的对比度，从而降低能见度。因此，控制和解决PM2.5和PM10.0的污染问题刻不容缓。本次实验采用控制单一变量原则，对五个不同的场所进行PM2.5和PM10.0的质量浓度和体积浓度的测量，比较相同环境条件下PM2.5和PM10.0的浓度差。并进一步对比分析，得出不同场所的污染原因及控制污染措施。本次试验结论或对人类控制和解决PM2.5和PM10.0的污染问题提供可靠依据，并能广泛应用于不同场所。

【关键词】典型场所；PM2.5；PM10.0；质量浓度；计数浓度

1、绪论

近几年，由于各种化工燃料的燃烧和废气的排放，空氣中出现了许多有害颗粒物，其中可吸入的颗粒物PM2.5和PM10.0的污染问题十分严峻，是导致各种疾病的罪魁祸首。PM2.5会通过呼吸道进入肺泡，并沉积在肺部，引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变，严重威胁人的生命健康。PM10.0通过光的散射和对光的吸收效应，降低物体与背景之间的对比度，导致能见度降低，在一定程度上隐藏了交通安全隐患。因此，研究PM2.5和PM10.0的来源、危害性及控制其产生量对人类生存和发展具有深远意义。

国外针对PM2.5、PM10.0的污染特征方面研究表明：PM2.5、PM10.0的浓度取决于源排放、化学变化、以及气象条件、地理条件等复杂因素的交织作用。PM2.5和PM10.0的质量浓度比通常在1/2～4/5之间，不同地区可能有所不同；就季节而言，这一比率在秋季高于夏季。国内的专家学者在20世纪80年代开始了对大气复合污染的研究。本次试验是针对人们经常走动的五个典型场所进行PM2.5和PM10.0的质量浓度和体积浓度的测量及污染特征分析，比较不同场所的PM2.5和PM10.0的浓度大小。并通过不同地点的横向比较得出人流量、车流量、油烟对这两种颗粒物浓度的影响大小。然后结合实际分析得出针对不同场所的污染情况应采取的措施。

2、实验仪器

本次试验测量仪器有：8220 AeroTrak激光粒子计数器 、DUSTTRAK 8520 型智能粉尘检测仪。

3、实验方法

本次实验严格依据单一变量原则，在外界环境相同的情况下对商场、地下超市、饭店、街道、居民区这五个场所进行空气颗粒物PM2.5和PM10.0的质量浓度和体积浓度的测量。同时，在车流量高峰期和非高峰期测量空气颗粒物的浓度大小。本次实验选取同一地域进行测量，即保定市XX商场附近。测量完毕后对数据进行整理并利用Origin和SPSS进行数据处理及分析。

4、实验结果及分析

表1 不同地点PM2.5质量浓度的多重比较

因变量 （I） 地点 （J） 地点 均值差 （I-J） 标准误 显著性 95% 置信区间

下限 上限

PM2.5 商场 地下超市 25.475* 2.291 0.000 20.903 30.046

饭店 -10.691* 2.291 0.000 -15.262 -6.120

街道 -27.650* 2.291 0.000 -32.221 -23.079

居民区 -27.351* 2.291 0.000 -31.922 -22.780

地下超市 商场 -25.475* 2.291 0.000 -30.046 -20.903

饭店 -36.166* 2.291 0.000 -40.737 -31.595

街道 -53.125* 2.291 0.000 -57.696 -48.554

居民区 -52.826 2.291 0.000 -57.397 -48.255

饭店 商场 10.691* 2.291 0.000 6.120 15.262

地下超市 36.166* 2.291 0.000 31.595 40.737

街道 -16.959* 2.291 0.000 -21.530 -12.388

居民区 -16.660* 2.291 0.000 -21.231 -12.089

街道 商场 27.650* 2.291 0.000 23.079 32.221

地下超市 53.125* 2.291 0.000 48.554 57.696

饭店 16.959* 2.291 0.000 12.388 21.530

居民区 0.299 2.2910 0.897 -4.271 4.870

居民区 商场 27.357* 2.291 0.000 22.780 31.922

地下超市 52.826* 2.291 0.000 48.255 57.397

饭店 16.660* 2.291 0.000 12.089 21.231

街道 -0.299 2.291 0.897 -4.870 4.271

*. 均值差的显著性水平为 0.05。

由表1得，商场、地下超市、饭店彼此之间的PM2.5质量浓度显著性都为0，说明他们的PM2.5质量浓度差异明显不同。而街道和居民区之间的显著性为0.897，明显大于0.05.说明它们之间的PM2.5质量浓度差异不是很大。也可说明这两者污染特征很相似。

图1不同地点的空气颗粒物浓度

由图1，a得，同一场所PM2.5和PM10.0的质量浓度差异较大，其质量浓度之比大致为1/2～4/5之间。

由图1，b得，同一场所PM2.5和PM10.0的体积浓度差别不大，但对于不同场所其差异显著。其中，街道污染最为严重；居民区的污染程度次之，但也相对较高；商场和饭店的颗粒物体积浓度相当；而地下超市的颗粒物体积浓度相对低得多。

图2空气颗粒物浓度与车流量关系

由图2，车流量和空气颗粒物浓度关系图得，高峰期车流量大的时候空气颗粒物的浓度显著增多，则可得出车流量多少和空气颗粒物浓度大小呈正相关。

5、讨论

（1）由上述实验结果得出车流量多少与污染程度成正相关。因此，要减小街道的颗粒物引起的污染就要减少尾气的排放。可合理地策划红绿灯停留时间，及时解决道路设施问题并优化道路设施条件，或严格控制机动车的流量和数量，减少颗粒物停留在空气中对人体的危害。或采用更清洁的燃料、安装尾气净化装置等。

（2）由于实验测量地点是居民楼外，测量时间是三月中旬到五月中旬，且居民楼外没有车辆流动和大量人员走动。因此，排除车流量和人流量、锅炉废气、空调对空气质量的影响。得出，居民区空气颗粒物浓度是由于油烟机的油烟排放的引起的。同样地，饭店的颗粒物浓度大小与做饭时产生的油烟也栖息相关。可通过加强室内通风、经常清洗油烟机避免堵塞、使用可过滤油烟机等途径减少油烟的危害。

（3）对于商场的地下超市，引起颗粒物浓度上升的主要原因均是人流量引起的，所以为了减少颗粒物污染就要从控制人流量着手。例如，合理布置楼梯位置和数量、更人性化地分配商品的位置使人流分散开、或者加强室内的通风换气及时排走废气和灰尘。

6、结论

本次试验对五个不同的典型场所进行空气颗粒物PM2.5、PM10.0质量浓度和计数浓度的测量与分析，得出以下几个重要结论：

（1）车流量和街道颗粒物浓度成正相关；

（2）居民区和饭店空气颗粒物浓度于油烟浓度有关；

（3）同一场所PM2.5和PM10.0的质量浓度差异较大，其质量浓度之比大致为1/2～4/5之间；