冬季地鐵隧道空氣中顆粒物體積質(zhì)量分布及相關(guān)性分析

夏春晶張倩陳建云臧建彬

冬季地鐵隧道空氣中顆粒物體積質(zhì)量分布及相關(guān)性分析

夏春晶1張倩2陳建云2臧建彬2

（1.中車長春軌道客車股份有限公司，130062，長春；2.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，201804，上海//第一作者，高級工程師）

列車在地下運(yùn)行時(shí)，新風(fēng)從隧道內(nèi)引入，因而隧道內(nèi)空氣顆粒物的體積質(zhì)量會嚴(yán)重影響列車車廂內(nèi)空氣的質(zhì)量，而目前國內(nèi)外對地鐵隧道內(nèi)空氣中顆粒物的研究非常少。采用實(shí)地測試的方法，獲取了地鐵隧道內(nèi)空氣中各粒徑顆粒物的體積質(zhì)量數(shù)據(jù)，并分析了各粒徑顆粒物體積質(zhì)量的相關(guān)性，相關(guān)程度高則說明來自同一個(gè)來源。結(jié)果表明，地鐵隧道內(nèi)空氣中顆粒物的粒徑分布中，細(xì)小顆粒占了主要成分；不同粒徑顆粒物體積質(zhì)量之間高度相關(guān)，列車車廂內(nèi)空氣中不同粒徑顆粒物體積質(zhì)量之間高度相關(guān)，車站站外空氣中不同粒徑顆粒物體積質(zhì)量之間中度相關(guān)；隧道內(nèi)、列車車廂內(nèi)、車站站外空氣中的同種粒徑顆粒物體積質(zhì)量之間也高度相關(guān)。

地鐵隧道；空氣顆粒物體積質(zhì)量；粒徑分布；相關(guān)性

First-author′s addressCRCC Changchun Railway Vehicles Co.，Ltd.，130062，Changchun，China

隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，地鐵已成為城市的主要交通方式之一，其列車車室內(nèi)的空氣質(zhì)量問題亦受到越來越多的關(guān)注。列車在地下運(yùn)行時(shí)，新風(fēng)從隧道內(nèi)引入，所以隧道內(nèi)的空氣顆粒物（以下簡稱為“隧道顆粒物”）的體積質(zhì)量（俗稱“濃度”）會嚴(yán)重地影響到列車車室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

國內(nèi)外學(xué)者對軌道交通系統(tǒng)空氣顆粒物的研究主要集中在地鐵車站及列車車室內(nèi)的空氣質(zhì)量這兩個(gè)方面，對地鐵隧道顆粒物的研究非常少。

文獻(xiàn)［1］研究表明，地下空間的有害物質(zhì)來源于地鐵隧道內(nèi)部和外部兩個(gè)渠道。其中粉塵是由機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)作和乘客的活動而帶入的。地鐵隧道的入口及安裝有機(jī)械通風(fēng)裝置的風(fēng)井多位于污染物相對集中的交通干線兩側(cè)，凈化裝置簡易，故新風(fēng)中帶入了大量灰塵。

此外，由于隧道內(nèi)活塞風(fēng)的帶動［2］，較大的粉塵顆粒經(jīng)長時(shí)間磨耗會逐漸變?yōu)榧?xì)小顆粒。其直徑越小，進(jìn)入呼吸道的部位越深。直徑為10μm的顆粒物通常沉積在上呼吸道，直徑為2μm以下的顆粒物可深入到細(xì)支氣管和肺泡。細(xì)顆粒物進(jìn)入人體到肺泡后，會直接影響肺的通氣功能，使機(jī)體易處在缺氧狀態(tài)，長而久之可引發(fā)心血管病和呼吸道疾病及肺癌。此外，粉塵在空氣中會吸附細(xì)菌或者病毒，成為傳播疾病的媒介。

本文利用實(shí)地測試的方法，在列車運(yùn)營期間內(nèi)測試了地鐵隧道內(nèi)部、列車車廂以及地鐵車站外部空氣的顆粒物體積質(zhì)量，得到了地鐵隧道顆粒物的分布特征，并分析了不同粒徑顆粒物之間以及不同環(huán)境下同種顆粒物之間的相關(guān)性。

1 地鐵環(huán)境顆粒物測試

本文以上海軌道交通2號線、北京地鐵1號線為地鐵環(huán)境顆粒物測試對象。

1.1測試儀器

試驗(yàn)儀器為TSI 8534型粉塵自記儀，該儀器所測試的顆粒物粒徑范圍為0.10～15μm，測試精度為3%。

1.2測試方法

于2015-12-02和2016-01-12、2016-01-14和2016-01-19分別測試了上海軌道交通2號線、北京地鐵1號線的顆粒物分布。

由于條件限制，在列車剛進(jìn)入車站站臺的入口處布置測點(diǎn)，且每10 s自動記錄一個(gè)平均值。在列車運(yùn)行期間，地鐵隧道的活塞風(fēng)非常劇烈，隧道內(nèi)的顆粒物跟隨活塞風(fēng)運(yùn)動。測點(diǎn)位置靠近隧道，且活塞風(fēng)在此處還未發(fā)散，故認(rèn)為該測點(diǎn)位置的顆粒物體積質(zhì)量可代表隧道內(nèi)顆粒物體積質(zhì)量。

測試列車車廂內(nèi)顆粒物體積質(zhì)量時(shí)，手持自記儀在車廂內(nèi)走動；測試車站站外體積質(zhì)量時(shí)，手持自記儀在活塞風(fēng)井邊緣走動。

Distribution of Particulate M atter Concentration in M etro Tunnel during theW inter and Correlation Analysis

XIA Chunjing，ZHANG Qian，CHEN Jianyun，ZANG Jianbin

Particulatematter（PM）concentration in tunnel has huge effecton the quality of air inmetro carriage,because fresh air comes from tunnel when train is running underground，but current research on PM concentration in metro system is very rare in the world.By field testing，the concentration data of PM w ith various sizes inmetro tunnel are obtained,the correlation of different particle sizes is analyzed，the high degree of which indicates the same source.The research shows that tiny particle is the main components of tunnel PM，and PM distribution between different particle sizes has a high correlation in tunnel and metro train，but hasmoderate correlation outside the station.PM distribution between tunnel，metro train and the air outside station also has a higher correlation w ith the same particle size.

metro tunnel；particulate matter concentration in air；particle size distribution；correlation

X822.3∶U231

10.16037/j.1007-869x.2017.07.008