2地鐵隧道顆粒物體積質量分布特性分析

2地鐵隧道顆粒物體積質量分布特性分析

2.1上海軌道交通隧道測試結果

本文選取上海軌道交通2號線北新涇站、中山公園站、南京西路站作為典型車站進行測試。

運營時段各站各粒徑顆粒物體積質量數據取平均值后如圖1所示。由圖1可知，PM1（粒徑≤1μm的顆粒物）的體積質量范圍為0.217～0.265mg/m3，PM2.5（粒徑≤2.5μm的顆粒物）的體積質量范圍為0.223～0.272mg/m3，PM10（粒徑≤10μm的顆粒物）的體積質量范圍為0.249～0.302mg/m3。

圖1上海軌道交通2號線運營時段各站各粒徑顆粒物體積質量

圖2 為運營時段上海軌道交通2號線隧道顆粒物分級粒徑的體積質量圖。從圖2可以看出，三個典型車站有相似的規律：即PM1的體積質量遠遠大于PM1—2.5（粒徑在1～2.5μm的顆粒物）以及PM2.5—10（粒徑在2.5～10μm的顆粒物）的體積質量。其中，PM1體積質量與PM10體積質量的比值為87.1%以上；PM1—2.5與PM10體積質量的比值為2.3%～2.6%，PM2.5—10與PM10體積質量的比值為9.7%～10.5%。這說明在地鐵隧道顆粒物的粒徑分布中，細小顆粒占了主要成分。

圖2 上海軌道交通2號線運營時段各站分級粒徑顆粒物體積質量

2.2北京地鐵隧道測試結果

選取北京地鐵1號線八寶山站、木樨地站、萬壽路站及西單站為典型車站進行了測試。

各站各粒徑顆粒物體積質量數據取平均值后如圖3所示。由圖3可知，PM1的體積質量范圍為0.360～0.457mg/m3，PM2.5的體積質量范圍為0.368～0.472 mg/m3，PM10的體積質量范圍為0.412～0.523mg/m3。

圖3 北京地鐵1號線運營時段各站各粒徑顆粒物體積質量

圖4北京地鐵1號線運營時段各站分級粒徑顆粒物體積質量

圖4 為運營時段北京地鐵1號線隧道顆粒物分級粒徑的體積質量圖。北京地鐵4個典型站與上海軌道交通3個典型站有同樣的規律：PM1的體積質量遠遠大于PM1—2.5以及PM2.5—10的體積質量。其中，PM1體積質量與PM10體積質量的比值為87.2%以上（萬壽路站該比值高達88.8%）；而PM1—2.5與PM10體積質量的比值為1.9%～3%，PM2.5—10與PM10體積質量的比值為8.4%～10.7%。

3 地鐵顆粒物體積質量相關性分析

3.1地鐵環境分級粒徑相關性分析

相關系數是用以反映變量之間相關關系密切程度的統計指標，取值為[-1,1]。相關系數的絕對值在0.3以下是無直線相關，0.3以上是直線相關，0.3～0.5為低度相關，0.5～0.8為中度相關，0.8以上為高度相關。當相關系數較高時，表示兩者來自同一個來源［3］。

圖5為地鐵隧道顆粒物的分級粒徑體積質量相關性分析。地鐵隧道顆粒物PM1與PM1—2.5、PM2.5—10的相關系數|R|分別為0.924、0.949，即高度相關。

圖6為地鐵列車車廂內空氣顆粒物的分級粒徑體積質量相關性分析。車廂內空氣顆粒物PM1與PM1—2.5、PM2.5—10的相關系數|R|分別高達0.941、0.955，即高度相關。

圖5 地鐵隧道顆粒物分級粒徑體積質量相關性分析

圖6地鐵列車車廂內顆粒物分級粒徑體積質量相關性分析

圖7 為車站站外空氣顆粒物的分級粒徑相關性分析。站外空氣顆粒物PM1與PM1—2.5、PM2.5—10的相關系數|R|分別為0.729、0.546，即中度相關。

3.2列車車廂、隧道以及車站站外空氣顆粒物體積質量相關性分析

圖8為列車車廂、隧道以及車站站外PM1體積質量相關性分析圖。由圖8可知，隧道與列車車廂內PM1體積質量相關性為0.962，即高度相關；隧道與車站站外PM1體積質量相關性為0.758，中度相關。

圖9為列車車廂、隧道以及車站站外PM1—2.5體積質量相關性分析圖。由圖9可知，隧道與列車車廂內PM1—2.5體積質量相關性為0.881，隧道與車站站外PM1—2.5體積質量相關性為0.861，均為高度相關。

圖10為列車車廂、隧道以及車站站外PM2.5—10體積質量相關性分析圖。隧道與列車車廂內PM2.5—10體積質量相關性為0.948，隧道與車站站外PM2.5—10體積質量相關性為0.965，均為高度相關。

圖7 車站站外空氣顆粒物分級粒徑體積質量相關性分析

圖8 列車車廂、隧道以及車站站外PM1體積質量相關性圖

圖9 列車車廂、隧道、車站站外PM1—2.5濃度相關性圖

圖10 列車車廂、隧道以及車站站外PM2.5—10濃度相關性圖

4 結論

經對大量數據分析，得到如下結論：

（1）在地鐵隧道顆粒物的粒徑分布中，細小顆粒占了主要成分，PM1的體積質量遠遠大于PM1—2.5以及PM2.5—10的體積質量。冬季上海軌道交通隧道PM1的體積質量范圍為0.217～0.265 mg/m3，PM2.5的體積質量范圍為0.223～0.272 mg/m3，PM10的體積質量范圍為0.249～0.302mg/m3；冬季北京地鐵隧道PM1的體積質量范圍為0.360～0.457 mg/m3，PM2.5的體積質量范圍為0.368～0.472 mg/m3，PM10的體積質量范圍為0.412～0.523mg/m3。

（2）隧道內不同粒徑顆粒物的體積質量之間高度相關，列車車廂內不同粒徑顆粒物的體積質量之間也高度相關，車站站外不同粒徑顆粒物的體積質量之間中度相關。由此說明三種環境下的不同粒徑的顆粒物均來自同一個來源。

（3）隧道、列車車廂內及車站站外的同種粒徑顆粒物體積質量之間高度相關，說明三種環境下的同種粒徑顆粒物均來自同一個來源。

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2016-04-10）