空调列车车厢PM2.5质量浓度及变化规律

王东黎,郭怀勇,赵宇,刘烁,栗丽

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

站车卫生

空调列车车厢PM2.5质量浓度及变化规律

王东黎,郭怀勇,赵宇,刘烁,栗丽

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

对空调列车车厢PM2.5的质量浓度进行了监测，并对其浓度及变化规律进行了分析。结果显示：空调列车车厢PM2.5浓度存在一定程度的超标，其超标率25型车大于高铁列车。车厢PM2.5质量浓度具有明显的季节性和区域性。车厢可吸入颗粒物组分中，以粒径小于等于2.5 μm的细粒子为主。

空调列车；PM2.5；变化规律

旅客列车车厢污染物具有一定行业特征，污染物浓度与车体密闭性紧密相关，同时随客流、季节、外部环境等因素变化，具有较大的不确定性。车厢颗粒物主要为PM10(可吸入颗粒物)和PM2.5(细颗粒物)。PM2.5是指空气动力学直径小于等于2.5μm的气溶胶颗粒物，被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发哮喘、支气管炎和心血管等方面的疾病，较PM10而言，PM2.5对人体健康的危害更大。2012年环保部发布了GB 3095—2012《环境空气质量标准》，增设了PM2.5年均、日均浓度限值，并于2016年实施。随着大气环境国家标准的调整，铁路列车空气质量的评价指标也将进行相应的研究与调整。之前铁路系统对车厢空气质量的监测均未涉及PM2.5指标，相关行业标准也未提及，因此有必要针对车厢空气中PM2.5的污染水平及变化规律进行研究。

本文对空调列车车厢PM2.5质量浓度进行了监测，分析了空调列车车厢PM2.5季节性、区域性的变化规律，为管理部门了解车厢PM2.5污染水平及变化，进而采取针对性治理措施提供依据。

1 车厢PM2.5污染水平

1.1 PM2.5质量浓度监测方案

监测仪器为带PM2.5/PM10粒子切割器的微电脑激光粉尘仪。测量范围0.001～100 mg/m3，精度为0.001 mg/m3。为保证数据可靠，测试前与国家标准方法进行了比对。25型车PM2.5监测线路为京广、京沪、京沈、京九等线路，监测时间为2013年1～3季度，监测车厢为软卧、硬卧、硬座和餐车。高铁列车监测线路为京沪线，监测时间为2013年—2014年夏季8～9月和冬季12～1月，监测车厢为1等、2等和VIP车厢。列车开行后开始测试。每个测点测5 min，取平均值。判定标准为GB 3095—2012《环境空气质量标准》，PM2.5大于0.075 mg/m3为超标。

1.2 结果与分析

1.2.1 25型车监测结果

由表1看出，25型车PM2.5平均超标率为73.0%，其中，第1季度超标最严重，超标率达95.1%。

表1 25型车PM2.5浓度水平

季度监测数(n)均值(mg/m3)极大值(mg/m3)极小值(mg/m3)超标数(m)超标率(%)1610 200 630 075895 12610 130 290 043557 43630 110 330 024266 7合计1850 150 630 0213573 0

1.2.2 高铁列车监测结果

由表2看出，高铁列车PM2.5平均超标率为15.5%。冬季PM2.5质量浓度明显高于夏季。

表2 高铁列车PM2.5浓度水平

季节监测数(n)均值(mg/m3)极大值(mg/m3)极小值(mg/m3)超标数(m)超标率%夏季720 01510 0750 00100冬季1090 0620 1480 0142825 7合计1810 0380 1480 0012815 5

2 车厢PM2.5质量浓度变化规律

2.1 PM2.5质量浓度区域性变化

以京沪线路为研究对象。测试了北京到上海的往返高铁列车PM2.5浓度变化，同时测定了北京南站、济南西站、南京南站、上海虹桥站车站站台PM2.5浓度。测试时间为冬季。

2.1.1 车厢PM2.5质量浓度与外环境相关性

比较了部分车站站台外环境与车厢内PM2.5质量浓度。由表3、图1看出，同一车站站台PM2.5浓度明显高于车厢内。由于高铁列车密闭性较好，与站台相比，车厢内PM2.5浓度低于大气浓度63.5%～78.6%。车厢内PM2.5与外环境PM2.5浓度变化趋势相同，两者正相关。

表3 车厢内、外环境PM2.5浓度比较

车站站台PM2 5(mg/m3)车厢PM2 5(mg/m3)浓度差(%)北京南0 3840 1463 5济南西0 3620 1266 8南京南0 2960 06179 4上海虹桥0 2190 04778 6

图1 车厢PM2.5与外环境PM2.5浓度变化趋势

2.1.2 运行过程中车厢PM2.5质量浓度变化趋势

由图2、图3看出，北京南至上海虹桥高铁列车行驶过程中，PM2.5浓度持续下降，浓度值由0.140 mg/m3降至0.047 mg/m3。当日下午自上海虹桥返回北京，PM2.5浓度开始上升，浓度值由0.062 mg/m3持续升至0.124 mg/m3。

说明车厢PM2.5质量浓度与南北大气环境密切相关，列车运行时随大气环境动态变化。

图2 北京至上海高铁列车PM2.5浓度变化趋势

图3 上海至北京高铁列车PM2.5浓度变化趋势

2.2 车厢可吸入颗粒中细粒子含量

在同一测点，对车厢内PM2.5与PM10同步监测，分析车厢内可吸入颗粒物中PM2.5组分在PM10组分中所占质量比。由表4看出，25型空调列车ρ( PM2.5)/ρ(PM10)的平均比值为0.751；高铁列车ρ( PM2. 5)/ρ( PM10) 的平均比值为0.924。

表4 车厢PM2.5占PM10比例关系

车型监测数(n)ρ最大ρ最小ρ平均25型500 9390 2430 751高铁500 9790 7500 924

说明空调列车可吸入颗粒物( PM10)中细粒子(PM2.5) 含量大于粗粒子含量(PM2.5～10)。可吸入颗粒物组分中，高铁列车比25型车PM2.5含量更高。

3 讨论与分析

3.1 目前，我国空调列车车厢部分时间段PM2.5质量浓度超出国家标准。25型车车厢平均超标率73.0%。高铁列车车厢平均超标率15.5%。由于25型车旅客超员较多，人员活动频繁，乘客携带的行李箱包等都对PM2.5产生了较大贡献，因此超标现象更为严重。

3.2 空调列车PM2.5质量浓度具有很强的季节性。通过对25型车测试结果显示，以第1季度PM2.5浓度值达到最高。同样，高铁列车PM2.5浓度值也显示冬季高于夏季。近几年，我国环境空气日趋恶化。PM2.5污染越来越严重，尤其以冬季超标更为严重。主要原因是冬季气温低，气流稳定，空气对流活动较弱，导致颗粒物不易扩散。而夏季的降水对去除颗粒物有一定的贡献。

3.3 旅客列车PM2.5的来源与大气外环境、旅客人数、行李箱包、人员活动等因素相关。列车空调过滤系统在进行气体交换时，将室外大部分颗粒较大的粒子除去。过滤效果越好，能够通过空调过滤管道进入车厢的粒子数越少。目前，我国旅客列车空调过滤系统尚不具备过滤PM2.5的高效过滤设备，当大气污染严重时，车厢PM2.5浓度往往超出环境标准。

3.4 空调列车车厢PM2.5质量浓度具有明显的区域性。由于地理位置、气候等因素不同，我国南北地区空气质量存在较大差异。通常，北方地区PM2.5浓度污染更为严重。车厢内PM2.5变化规律也与大气PM2.5变化规律相同。监测数据显示，由北京至上海行驶的高铁列车，列车动态运行，随着室外PM2.5浓度不断下降，车厢PM2.5浓度也不断下降。

3.5 可吸入颗粒物组分中，PM2.5所占比例越高，对人体危害越大。通常认为，PM2.5与PM10比值范围在50%～88%之间不等，60%～70%比较常见。由于空调列车密闭性较强，加上空调过滤系统的过滤作用，粗粒子对颗粒物的贡献不大。数据显示，铁路空调列车车厢可吸入颗粒物组分中，PM2.5所占比重较高。高铁列车比值高达0.924，25型车比值为0.751。高铁列车可吸入颗粒物中，PM2.5贡献率更高。因此，应合理设计高铁空调系统，以有效减少细颗粒物对旅客健康的影响。

3.6 针对列车PM2.5污染状况，目前，铁路系统已经在组织科研单位进行立项研究。已有专家提议将该指标纳入空调列车乘车环境控制指标当中，并定期监测。目前各种有效的多重复合空气净化技术正在研发。空调列车PM2.5污染状况在不久的将来有望得以解决，使旅客乘车环境更加清新。

Pollution Levels and Changing Rules of PM2.5in Air-conditionned Railway Carriages

WANG Dongli, GUO Huaiyong, ZHAO Yu, LIU Shuo, LI li

(EnergySaving&EnvironmentalProtiction&OccupationalSafetyandHealthResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,China)

This paper analyzed the pollution levels and changing of PM2.5in air conditioned train carriages. Result shows that PM2.5pollutant concentration exceeds permissible standard, while exceeding radio of traditional trains is higher than high-speed rail trains. PM2.5mass concentration has obvious seasonal and regional characteristics. Fine particles with diameters below 2.5μm are main components of inhalable particles.

air conditioned trains; PM2.5; changing rules

2016-05-16；

2016-05-18

铁道部科技研究开发计划《空调列车乘车环境空气质量分析及控制指标研究》(编号：2012Z003-A)

王东黎(1964—)，女，北京人，副研究员，从事环境卫生检测工作。

2095-1671(2016)03-0129-03

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