2地铁隧道颗粒物体积质量分布特性分析
2017-08-01
2地铁隧道颗粒物体积质量分布特性分析
2.1上海轨道交通隧道测试结果
本文选取上海轨道交通2号线北新泾站、中山公园站、南京西路站作为典型车站进行测试。
运营时段各站各粒径颗粒物体积质量数据取平均值后如图1所示。由图1可知，PM1（粒径≤1μm的颗粒物）的体积质量范围为0.217～0.265mg/m3，PM2.5（粒径≤2.5μm的颗粒物）的体积质量范围为0.223～0.272mg/m3，PM10（粒径≤10μm的颗粒物）的体积质量范围为0.249～0.302mg/m3。
图1上海轨道交通2号线运营时段各站各粒径颗粒物体积质量
图2 为运营时段上海轨道交通2号线隧道颗粒物分级粒径的体积质量图。从图2可以看出，三个典型车站有相似的规律：即PM1的体积质量远远大于PM1—2.5（粒径在1～2.5μm的颗粒物）以及PM2.5—10（粒径在2.5～10μm的颗粒物）的体积质量。其中，PM1体积质量与PM10体积质量的比值为87.1%以上；PM1—2.5与PM10体积质量的比值为2.3%～2.6%，PM2.5—10与PM10体积质量的比值为9.7%～10.5%。这说明在地铁隧道颗粒物的粒径分布中，细小颗粒占了主要成分。
图2 上海轨道交通2号线运营时段各站分级粒径颗粒物体积质量
2.2北京地铁隧道测试结果
选取北京地铁1号线八宝山站、木樨地站、万寿路站及西单站为典型车站进行了测试。
各站各粒径颗粒物体积质量数据取平均值后如图3所示。由图3可知，PM1的体积质量范围为0.360～0.457mg/m3，PM2.5的体积质量范围为0.368～0.472 mg/m3，PM10的体积质量范围为0.412～0.523mg/m3。
图3 北京地铁1号线运营时段各站各粒径颗粒物体积质量
图4北京地铁1号线运营时段各站分级粒径颗粒物体积质量
图4 为运营时段北京地铁1号线隧道颗粒物分级粒径的体积质量图。北京地铁4个典型站与上海轨道交通3个典型站有同样的规律：PM1的体积质量远远大于PM1—2.5以及PM2.5—10的体积质量。其中，PM1体积质量与PM10体积质量的比值为87.2%以上（万寿路站该比值高达88.8%）；而PM1—2.5与PM10体积质量的比值为1.9%～3%，PM2.5—10与PM10体积质量的比值为8.4%～10.7%。
3 地铁颗粒物体积质量相关性分析
3.1地铁环境分级粒径相关性分析
相关系数是用以反映变量之间相关关系密切程度的统计指标，取值为[-1,1]。相关系数的绝对值在0.3以下是无直线相关，0.3以上是直线相关，0.3～0.5为低度相关，0.5～0.8为中度相关，0.8以上为高度相关。当相关系数较高时，表示两者来自同一个来源［3］。
图5为地铁隧道颗粒物的分级粒径体积质量相关性分析。地铁隧道颗粒物PM1与PM1—2.5、PM2.5—10的相关系数|R|分别为0.924、0.949，即高度相关。
图6为地铁列车车厢内空气颗粒物的分级粒径体积质量相关性分析。车厢内空气颗粒物PM1与PM1—2.5、PM2.5—10的相关系数|R|分别高达0.941、0.955，即高度相关。
图5 地铁隧道颗粒物分级粒径体积质量相关性分析
图6地铁列车车厢内颗粒物分级粒径体积质量相关性分析
图7 为车站站外空气颗粒物的分级粒径相关性分析。站外空气颗粒物PM1与PM1—2.5、PM2.5—10的相关系数|R|分别为0.729、0.546，即中度相关。
3.2列车车厢、隧道以及车站站外空气颗粒物体积质量相关性分析
图8为列车车厢、隧道以及车站站外PM1体积质量相关性分析图。由图8可知，隧道与列车车厢内PM1体积质量相关性为0.962，即高度相关；隧道与车站站外PM1体积质量相关性为0.758，中度相关。
图9为列车车厢、隧道以及车站站外PM1—2.5体积质量相关性分析图。由图9可知，隧道与列车车厢内PM1—2.5体积质量相关性为0.881，隧道与车站站外PM1—2.5体积质量相关性为0.861，均为高度相关。
图10为列车车厢、隧道以及车站站外PM2.5—10体积质量相关性分析图。隧道与列车车厢内PM2.5—10体积质量相关性为0.948，隧道与车站站外PM2.5—10体积质量相关性为0.965，均为高度相关。
图7 车站站外空气颗粒物分级粒径体积质量相关性分析
图8 列车车厢、隧道以及车站站外PM1体积质量相关性图
图9 列车车厢、隧道、车站站外PM1—2.5浓度相关性图
图10 列车车厢、隧道以及车站站外PM2.5—10浓度相关性图
4 结论
经对大量数据分析，得到如下结论：
（1）在地铁隧道颗粒物的粒径分布中，细小颗粒占了主要成分，PM1的体积质量远远大于PM1—2.5以及PM2.5—10的体积质量。冬季上海轨道交通隧道PM1的体积质量范围为0.217～0.265 mg/m3，PM2.5的体积质量范围为0.223～0.272 mg/m3，PM10的体积质量范围为0.249～0.302mg/m3；冬季北京地铁隧道PM1的体积质量范围为0.360～0.457 mg/m3，PM2.5的体积质量范围为0.368～0.472 mg/m3，PM10的体积质量范围为0.412～0.523mg/m3。
（2）隧道内不同粒径颗粒物的体积质量之间高度相关，列车车厢内不同粒径颗粒物的体积质量之间也高度相关，车站站外不同粒径颗粒物的体积质量之间中度相关。由此说明三种环境下的不同粒径的颗粒物均来自同一个来源。
（3）隧道、列车车厢内及车站站外的同种粒径颗粒物体积质量之间高度相关，说明三种环境下的同种粒径颗粒物均来自同一个来源。
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2016-04-10）
