北京地铁可吸入颗粒物分布规律研究

刘天炀（北京工业大学建筑环境与能源应用工程分部，北京100124）

北京地铁可吸入颗粒物分布规律研究

刘天炀（北京工业大学建筑环境与能源应用工程分部，北京100124）

随着经济的发展，空气环境的恶化，PM2.5这一名词得到了越来越多人的关注。室外空气浑浊，能见度低，那公共建筑物内又是怎样的场景？与人们息息相关的地铁交通中，PM2.5的浓度又是怎样的分布规律？抱着这样的问题我们开展了这个课题，即北京可吸入颗粒物分布研究。进一步研究站厅污染物浓度突增的原因；对比岛式和侧式结构区别对污染物分布的影响。

PM2.5；地铁；活塞风

1 前言

当今，人们的生活无时无刻不暴露在空气中，而地铁作为一个在大城市有着极其重要地位的交通系统，每天都要输送大量的人流，空气质量如何，更加值得重视。

因此，本文通过对北京的一些地铁站PM2.5浓度的相关测试，得出了一些PM2.5的分布规律，对地铁通风空调设计及运行管理提供了一些参考，对提高地铁内的空气质量也具有较为重要的意义。

2 测试及研究内容

2.1 实测地点

本论文主要针对的是北京地铁，考虑地铁本身的设计以及构造等外在条件，主要选取典型站点进行测试，其中选取闭式系统换乘站宋家庄站以及屏蔽门系统北工大西门站，以及新线14号线十里河换乘站与最早的无安全门的1号线大望路站、国贸站，改造半屏蔽门系统后仍无屏蔽门的建国门站进行测试。考虑设计标准等相同的内容，下面以宋家庄为主，介绍地铁的基本情况。

2.2 整体分析

我们将得到的数据进行整理，剔除某个测点仪器故障的数据后得到15个宋家庄站台9天的4个测点的完整的数据。这十五组数据是比较有代表性，规律性最为明显的。我们首先把数据整体分为室内和室外两部分，分别取两组数据平均值。地铁内平均值为145，地铁外为131，通过这样直观的对比我们可以很明显的从整体角度看出来地铁内的数值要远远高于室外数值。

再将十五组数据分开做成柱状图放在一起作比较如图1。

可以看出无论室外空气是否优良，地铁内的污染物浓度都普遍高于室外，如果室外污染物浓度有突变的时候，室内污染物浓度可能会有短暂延时。在excel建立相关性分析发现室内与室外相关性数值高达0.94。证明室内外污染物浓度存在很大相关性。

图1 地铁站内PM2.5平均值与室外平均值比较

通过测试结果我们仍然可以看出地铁内数据明显高于室外，同时因为测点的不同，我们看到分层效果较为显著，即站台污染大于站厅污染大于室外污染。站厅处污染物浓度较室外相比就有了很大的升高，且与站台接近。北工大西门站虽然不是传统意义上的全封闭门系统，但也是百分之九十都是封闭的，其刹车作用产生的微观粒子对于站厅污染物的影响就不是很显著了，但是站厅处就出现污染物有一定的攀升的情况，说明可能除刹车作用外，站厅出本身就存在污染源。

2.3 活塞风

在分析数据的同时，我们发现所得数据有着规律性波动。

分析过程中我们发现，各测点都具有较明显的相同的周期性波动趋势，波动周期为列车进站的间隔时间。我们判断站台处污染物情况受活塞风作用。

北工大西门（全屏蔽门）（见图2）：

我们仍以北工大西门为例。

如图2中所示对14号线北工大西门站站台进行的测试，测试中站台环境温度25℃，湿度为44%，列车的频率为7min/次，测试结果为站台内PM2.5的平均值为61μg/m3，PM10的平均值为128μg/m3，均高于同时刻的室外环境值。PM2.5的波动范围为52～75μg/m3，PM10的波动范围是112～159μg/m3。图中红色箭头显示的是列车进站时刻，黑色箭头显示的是列车驶出站台时刻，从图中可以看出当列车进出站时对于颗粒物有较明显的并且呈现周期性变化，说明14号线北工大西门站尽管带有屏蔽门，但是还是会受到一定的列车活塞风影响，造成PM2.5在列车进出站的波动Δ=10μg/m3。

图2 10月9日北工大西门站站台颗粒物浓度

无屏蔽门和半屏蔽门：

大望路站是今年刚刚装上半屏蔽门的，而建国门目前仍然没有安装屏蔽门。我们以这种连续性测试方式很容易能看出屏蔽门对于活塞风作用的影响，仅仅是半屏蔽门就使站台污染物情况有这样的改观，但对于之前针对全屏蔽门的测试发现活塞风作用仍然明显，所以这几项针对屏蔽门的测试可以为有关部门在考虑安全性和污染物浓度的分布的前提下，选择哪种屏蔽门有了一定的参考价值。

2.4 其他

我们在测试的同时大致统计了一下测试过程中的人流差距。平峰段每半小时大概有200～300人左右出入站台，而高峰期为600～700人出入，数量级上大概差两倍，可是单纯的看站厅的污染物数值，平峰高峰并没有很大的差距，而且会出现平峰时段污染物浓度高于高峰时段的情况。但是高峰时间段列车的频率会提高，从7min/次，变为4min/次，因此出现这样的数据我们判断仍是与活塞风作用更明显，人流量方面可能从外界粘带的污染物或者脚下浮尘等等仍有待考究。

3 成果

（1）我们首次测试并公开展示了北京地铁污染物实测数据。

（2）站台内污染物浓度相对室外浓度较高，活塞风是影响其变化因素的主要原因。

（3）屏蔽门对活塞风影响较大，针对不同室外条件、相似通风条件时，屏蔽门对站台污染物浓度有一定的迟延作用，且半屏蔽门对于污染物浓度影响与全屏蔽门无异针对环境问题选择屏蔽门时可供参考。

（4）除站台处刹车因素外，站厅内存在额外的源。

[1]A land use regression model for ambient ultrafine particles in Montreal Canada A comparison of linear regression and a machine learning approach 2016.

[2]A multivariate study for characterizing particulate matter PM10 PM2.5 and PM1 in Seoul metropolitan subway stations Korea 2015 Journal of Hazardous Ma.

X513

A

2095-2066（2016）35-0008-02

“北京地铁可吸入颗粒物分布规律研究”，星火基金（XH-2016-04-05）。

2016-12-3