劉建龍 劉鵬 夏小倩 謝潔南

湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

湖南某大學(xué)生態(tài)型校園PM2.5濃度調(diào)查與分析

劉建龍 劉鵬 夏小倩 謝潔南

湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

通過對(duì)湖南某生態(tài)性大學(xué)校園內(nèi)的PM2.5濃度進(jìn)行為期一周的布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，獲得校園內(nèi)PM2.5的濃度分布數(shù)據(jù)，結(jié)果表明整個(gè)校園內(nèi)的PM2.5濃度基本超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值。通過分析發(fā)現(xiàn)PM2.5超標(biāo)與城市灰霾天氣有很大的關(guān)系，灰霾天氣是造成其超標(biāo)的主要原因，其次是校園內(nèi)施工場(chǎng)地施工的影響。最后，結(jié)合數(shù)據(jù)分析提出了改善校園環(huán)境的措施。

大學(xué)校園 PM2.5灰霾天氣 改善措施

0 引言

隨著政治經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平的逐漸提高，人們對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的要求越來(lái)越高，再加上我國(guó)環(huán)境空氣污染的特征和大氣環(huán)境形式發(fā)生了重大的變化，區(qū)域性PM2.5和臭氧污染的加重，灰霾天氣頻發(fā)，舊的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足要求，新標(biāo)準(zhǔn)的制定也就順勢(shì)而出，即環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012），新標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了顆粒物（粒徑小于等于2.5μm）濃度限值和臭氧8h平均濃度限值。

大量的研究表明，空氣中顆粒物污染水平與人體健康存在一定的關(guān)系，其中PM2.5可沉積到氣管、支氣管，粒徑小于1μm的粒子可沉積到肺泡[1]，會(huì)引發(fā)支氣管炎、哮喘和心血管等疾病。目前，對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量的研究主要還是針對(duì)城市等大區(qū)域，對(duì)于校園等小環(huán)境方面的研究相對(duì)較少，校園內(nèi)空氣品質(zhì)狀況直接關(guān)系到師生的身心健康。因此，對(duì)校園內(nèi)空氣品質(zhì)的監(jiān)測(cè)是極其必要的。本文通過研究湖南某高校新校區(qū)內(nèi)PM2.5的濃度分布狀況，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，可知其PM2.5濃度基本超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)引起重視。最后，針對(duì)校園環(huán)境的特點(diǎn)，提出了一些改善措施。

1 調(diào)查的內(nèi)容和方法

1.1 調(diào)查的地點(diǎn)

選取湖南省株洲市某大學(xué)進(jìn)行調(diào)查，主要對(duì)整個(gè)校園內(nèi)有代表性地點(diǎn)的PM2.5濃度分時(shí)段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，布點(diǎn)位置為：學(xué)生公寓5棟與同心湖之間（A）、學(xué)生公寓13棟與19棟之間（B）、教學(xué)公共樓與教學(xué)綜合樓之間（C）、圖書館后門（D）、校園后山山頂（E）、五食堂（F），測(cè)點(diǎn)的分布如圖1所示。各測(cè)點(diǎn)的基本情況為：測(cè)點(diǎn)A是一個(gè)宿舍群區(qū)，該區(qū)域樹木茂密并緊鄰?fù)暮?，周邊基本無(wú)施工場(chǎng)地并且只是一條車流量較小的馬路；測(cè)點(diǎn)B是宿舍群區(qū)，該區(qū)域有綠點(diǎn)，周邊基本無(wú)施工場(chǎng)地，有一條車流量較大的馬路，并且距離校外城市道路泰山路100m；測(cè)點(diǎn)C是學(xué)校教學(xué)樓區(qū)域，該區(qū)的樹木比較茂密但旁邊有一小型施工場(chǎng)地；測(cè)點(diǎn)D是一個(gè)宿舍群區(qū)，該區(qū)域周邊有施工場(chǎng)地并有一些工程車輛出入；測(cè)點(diǎn)E處于校園后山的山頂上，樹木茂密但其三面都有施工場(chǎng)地；測(cè)點(diǎn)F是一個(gè)宿舍群區(qū)，并有一個(gè)五食堂，其邊上有大型工地，且有很多工程車輛的出入。

圖1 校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)位置分布平面圖

1.2 檢測(cè)采用的儀器與方法

檢測(cè)指標(biāo)為空氣中PM2.5細(xì)顆粒物，采用英國(guó)Turnkey儀器有限公司生產(chǎn)的“Dustmate粉塵檢測(cè)儀”，其性能參數(shù)如表1所示。測(cè)量時(shí)儀器采樣高度距離地面大約1.5m，每個(gè)采樣點(diǎn)采樣5分鐘，采樣的同時(shí)記錄天氣、車輛通行情況，并在不同時(shí)刻（6:00、8:00、13:00、18:00、22:30）對(duì)同一測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)一周（星期日至星期六）監(jiān)測(cè)，其中6:00時(shí)刻（學(xué)生基本上未起床、施工場(chǎng)地未開工，空氣未受校內(nèi)人員干擾）；8:00時(shí)刻（學(xué)生剛到教室上課，施工場(chǎng)地開始施工，空氣開始受到人為干擾）；13:00時(shí)刻（學(xué)生走動(dòng)，施工場(chǎng)地施工，空氣受到人為干擾）；下午為18：00時(shí)刻（學(xué)生走動(dòng)，施工場(chǎng)地施工，空氣受到人為干擾）；22:30時(shí)刻（無(wú)學(xué)生在室外走動(dòng)，工地于21:00時(shí)刻停工，空氣未受校內(nèi)人員干擾）。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 國(guó)內(nèi)外空氣PM2.5濃度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比與分析

為保護(hù)和改善生活環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，世界上各國(guó)和地區(qū)都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。大陸地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[3]和其他國(guó)家及地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[4～7]比較如表2所示。

表2 各國(guó)的PM2.5濃度標(biāo)準(zhǔn)（單位：μg/m3）

從表2中可以看出，中國(guó)大陸和中國(guó)香港地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)相差不大；但是，我國(guó)的二類標(biāo)準(zhǔn)中年平均值是美國(guó)二類標(biāo)準(zhǔn)的兩倍以上，我國(guó)的一類標(biāo)準(zhǔn)年平均值與美國(guó)的二類標(biāo)準(zhǔn)相同；我國(guó)的一類標(biāo)準(zhǔn)年平均值約為澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)的兩倍，二類標(biāo)準(zhǔn)年平均值約為其四倍。澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)比其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都高，加拿大只規(guī)定了24小時(shí)平均值。從上述分析可知我國(guó)現(xiàn)行的PM2.5的濃度標(biāo)準(zhǔn)要求并不高，相比之下對(duì)空氣污染的控制與治理力度還不夠。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)生活品質(zhì)的需求進(jìn)一步得到提高，將促使我國(guó)會(huì)制定更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，從而改善環(huán)境的空氣品質(zhì)，為人們生活提供一個(gè)更健康的環(huán)境。

2.2 校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5平均濃度數(shù)據(jù)分析

為了對(duì)各測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度進(jìn)行系統(tǒng)的分析，將各測(cè)點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值列于表3和表4。通過與大陸地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[3]進(jìn)行比較（由于近年來(lái)我國(guó)頻現(xiàn)灰霾天氣，所以此處特別針對(duì)灰霾天氣與無(wú)灰霾的天氣分別進(jìn)行分析）。從表3中可知，處于灰霾天氣時(shí)，校園內(nèi)PM2.5的濃度大多數(shù)情況下超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且其最高值出現(xiàn)在F測(cè)點(diǎn)。F測(cè)點(diǎn)在每天的22:30時(shí)，其值達(dá)到了國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的1.86倍，此時(shí)空氣環(huán)境處于嚴(yán)重污染狀態(tài)。然而各測(cè)點(diǎn)在中午13:00時(shí)，基本上達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要是由于灰霾散去才使得空氣品質(zhì)得到了較顯著性的改善。從表3中，還可知測(cè)點(diǎn)A與測(cè)點(diǎn)B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的PM2.5的濃度基本上一致，分析原因可知，這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)周圍無(wú)施工場(chǎng)地，且基本建設(shè)都比較成熟；測(cè)點(diǎn)A與測(cè)點(diǎn)F比較可得到6:00與8:00時(shí)刻測(cè)點(diǎn)F只比測(cè)點(diǎn)A高出10μg/m3，然而在13:00、18:00與22:30三個(gè)時(shí)刻卻高出了至少23.41μg/m3，主要原因是測(cè)點(diǎn)F邊上的施工場(chǎng)地8:00～21:00施工，剛開始揚(yáng)塵較少，到了13:00左右，揚(yáng)塵就基本擴(kuò)散且一直持續(xù)到22:30；測(cè)點(diǎn) D與測(cè)點(diǎn) E比較可得到 6:00、8:00和22:30測(cè)點(diǎn)E比測(cè)點(diǎn)D高，主要是因?yàn)橛谢姻矔r(shí)，校園山中由于空氣流較慢，顆粒物在山旁邊積累的灰霾厚，濃度高。

表3 校園環(huán)境各測(cè)點(diǎn)的PM2.5的平均濃度（晴朗有灰霾）

表4 校園環(huán)境各測(cè)點(diǎn)的PM2.5的平均濃度（晴朗無(wú)灰霾）

從表3中可以看出，在無(wú)灰霾天氣狀況下，從6:00至13:00時(shí)，校園內(nèi)PM2.5基本上達(dá)標(biāo)，空氣環(huán)境處于良好的狀態(tài)。各個(gè)測(cè)點(diǎn)只在18:00和22:30時(shí)，PM2.5值超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中F點(diǎn)在18:00時(shí)PM2.5值達(dá)到最高，是國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的1.70倍。測(cè)點(diǎn)A與測(cè)點(diǎn)B同時(shí)刻的PM2.5濃度基本一致；測(cè)點(diǎn)A與測(cè)點(diǎn)F比較要知，兩者在6:00和8:00時(shí)刻的PM2.5濃度相差不大，是因?yàn)?:00之前施工場(chǎng)地未施工，整個(gè)校園內(nèi)沒有大的人為揚(yáng)塵，而13:00和18:00時(shí)刻測(cè)點(diǎn)F比測(cè)點(diǎn)A分別高出了23.56μg/m3和26.38μg/m3，主要原因是測(cè)點(diǎn)F區(qū)域的施工場(chǎng)地施工引起大量的揚(yáng)塵，到了22:30時(shí)刻，由于施工場(chǎng)地在21:00時(shí)刻停止施工之后，通過大氣的自凈作用使得兩測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度的差距變成2.8μg/m3；然而在無(wú)灰霾天氣，測(cè)點(diǎn)E的PM2.5濃度比同時(shí)刻測(cè)點(diǎn)D高出1μg/m3左右，從圖1中可知測(cè)點(diǎn)D邊上有一個(gè)施工場(chǎng)地，雖然測(cè)點(diǎn)E周圍有三個(gè)施工場(chǎng)地，但是繁茂的樹木對(duì)空氣的凈化起了很大的作用，使得測(cè)點(diǎn)E的PM2.5濃度基本與測(cè)點(diǎn)D一樣高。

從表2和表3中可知，無(wú)論是否是灰霾天氣，比較6:00與8:00兩時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度得出，各測(cè)點(diǎn)8:00時(shí)刻比6:00時(shí)刻PM2.5濃度高，主要原因是學(xué)校8:00上課，師生的行走和一些師生駕車對(duì)空氣的擾動(dòng)，激起揚(yáng)塵；測(cè)點(diǎn)D、E、F三點(diǎn)的PM2.5濃度同一時(shí)刻總是要高于測(cè)點(diǎn)A、B、C三點(diǎn)，其主要原因是D、E、F測(cè)點(diǎn)所在區(qū)域周圍均有施工場(chǎng)地，施工場(chǎng)地的工程車輛在行駛過程中產(chǎn)生揚(yáng)塵，從而使空氣當(dāng)中的PM2.5濃度偏高。D、E、F測(cè)點(diǎn)在無(wú)灰霾天氣狀況下，13:00和18:00時(shí)校園內(nèi)的施工場(chǎng)地使PM2.5濃度比A、B、C測(cè)點(diǎn)在同時(shí)刻至少高出 15μg/m3，最大時(shí)高出了26.38μg/m（3如18:00時(shí)A點(diǎn)與F點(diǎn)）。綜上可知，測(cè)點(diǎn)A和測(cè)點(diǎn)B這兩個(gè)區(qū)域的空氣質(zhì)量較好，是由于這兩測(cè)點(diǎn)所在區(qū)域的樹木茂盛、草皮覆蓋率好、周邊無(wú)施工場(chǎng)地，并且測(cè)點(diǎn)A所在地處于湖邊，這樣就使其周邊空氣得到了良好的凈化。

2.3 校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5平均濃度日變化趨勢(shì)分析

圖2和圖3為校園內(nèi)典型日24小時(shí)各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度在有無(wú)灰霾情況下的數(shù)據(jù)分布圖。圖2為天氣晴朗（有灰霾）情況下一天內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度分布。從圖2可知，各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度在13:00時(shí)刻達(dá)到最低，基本在我國(guó)規(guī)定的PM2.5濃度標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)；在22:30時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度達(dá)到最高值，各測(cè)點(diǎn)均超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的PM2.5的濃度值。從圖2各測(cè)點(diǎn)變化趨勢(shì)可知，從6:00至8:00時(shí)刻PM2.5濃度緩慢上升，此時(shí)間段內(nèi)各測(cè)點(diǎn)均超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值；從8:00至13:00時(shí)刻濃度急劇下降，與灰霾散去有很大的關(guān)系；從13:00至18:00時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)濃度快速上升，之后一直保持著上升趨勢(shì)，但比較緩慢，最終漸漸趨于平衡。

圖3為天氣晴朗（無(wú)灰霾）情況下校園典型日24小時(shí)內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度分布，從圖可知，在6:00、8:00和13:00時(shí)刻，各測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值，且測(cè)點(diǎn)A、B、C三點(diǎn)在8:00至13:00時(shí)刻PM2.5濃度降低20μg/m3左右，其余的濃度均變化很小，主要原因可能是測(cè)點(diǎn)D、E、F區(qū)域有施工場(chǎng)地的施工引起的揚(yáng)塵擴(kuò)散，致使其濃度較高，但未擴(kuò)散到距離施工場(chǎng)地較遠(yuǎn)的A、B、C區(qū)域。從13:00至18:00時(shí)刻，各測(cè)點(diǎn)的濃度均急劇上升，原因可能是校園內(nèi)施工場(chǎng)地的施工導(dǎo)致塵土擴(kuò)散造成的整個(gè)校園范圍內(nèi)，致使PM2.5濃度增加；從18:00至22:30時(shí)刻，各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度的下降比較迅速，主要原因是校園內(nèi)施工場(chǎng)地停止施工后沒有新的顆粒物產(chǎn)生，顆粒物逐漸沉積。然而，校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度與6:00時(shí)刻相比高出20μg/m3左右，主要是由于校園一天人員、設(shè)備及施工活動(dòng)使得PM2.5濃度整體升高。圖2與圖3相比，可知從8:00至13:00時(shí)刻有灰霾天氣比無(wú)灰霾天氣各測(cè)點(diǎn)的變化率大，可知灰霾是導(dǎo)致PM2.5濃度上升的主要因素，至中午時(shí)灰霾逐漸散去，使得校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度急劇下降；從18:00至22:30時(shí)刻，有灰霾天氣PM2.5濃度處于上升的趨勢(shì)，而無(wú)灰霾天氣卻處于下降的趨勢(shì)，主要原因是在無(wú)灰霾天氣情況下，校園內(nèi)施工場(chǎng)地停止施工后灰塵逐漸沉積導(dǎo)致PM2.5濃度下降，而有灰霾天氣時(shí)，晚上灰霾聚集使PM2.5的增加速率遠(yuǎn)大于校園內(nèi)灰塵的沉降速率，導(dǎo)致PM2.5濃度上升。

圖2 校園內(nèi)一天各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度分布

圖3 校園內(nèi)一天各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度分布

2.4 校園內(nèi)各測(cè)點(diǎn)PM2.5平均濃度周變化趨勢(shì)分析

圖4為校園內(nèi)PM2.5濃度平均值的周分布情況圖，其中星期日、星期一、星期二、星期四、星期五這五天為有灰霾天氣，星期三和星期六兩天為無(wú)灰霾天氣。從圖4可知，在灰霾天氣情況下，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的PM2.5平均濃度均超出我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；在無(wú)灰霾天氣情況下，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度值基本符合國(guó)家二類標(biāo)準(zhǔn)的要求；城市市區(qū)的灰霾天氣會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在校園內(nèi)，而只要出現(xiàn)灰霾天氣，校園內(nèi)PM2.5的平均濃度就超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，從而進(jìn)一步說(shuō)明引起校園內(nèi)PM2.5濃度超標(biāo)的主要原因是市區(qū)內(nèi)大環(huán)境的灰霾；從各測(cè)點(diǎn)每天的平均濃度來(lái)看，測(cè)點(diǎn)D、E、F的PM2.5濃度均高出測(cè)點(diǎn)A、B、C的濃度，說(shuō)明校園內(nèi)的施工場(chǎng)地施工揚(yáng)塵促使PM2.5濃度增大；另外，測(cè)點(diǎn)F的PM2.5濃度在所有的測(cè)點(diǎn)中濃度最高，因?yàn)闇y(cè)點(diǎn)F緊臨施工場(chǎng)地，受施工場(chǎng)地影響最大。

圖4 校園內(nèi)一周各測(cè)點(diǎn)PM2.5日均濃度分布

3 改善措施

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，此次檢測(cè)的校園內(nèi)的PM2.5濃度有一半以上時(shí)間超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)校園內(nèi)PM2.5的防治已經(jīng)刻不容緩，通過以上檢測(cè)結(jié)果提出以下幾點(diǎn)建議：

1）通過分析發(fā)現(xiàn)PM2.5超標(biāo)與城市灰霾天氣有很大的關(guān)系，灰霾天氣是造成其超標(biāo)的主要原因，故應(yīng)該加強(qiáng)城市大環(huán)境的PM2.5治理力度，給學(xué)校一個(gè)良好的外部大環(huán)境。

2）學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)校園區(qū)域內(nèi)管理，尤其是施工場(chǎng)地的管理，保持施工車輛干凈、校園內(nèi)道路干凈、控制行車速度、防止車輛揚(yáng)塵（測(cè)點(diǎn)F所在區(qū)域最為嚴(yán)重）；其次應(yīng)加強(qiáng)校園其它車輛的控制，校園內(nèi)不允許車輛隨意行駛，可以在校門口邊上建設(shè)停車場(chǎng)限制車輛在校園內(nèi)行駛，實(shí)行人車分流。

3）加快生態(tài)校園建設(shè)，最大限度地增加校園內(nèi)綠化面積，以林為主、花草為輔，并繼續(xù)努力加大水面覆蓋面，以增強(qiáng)校園自凈能力。

4）加強(qiáng)對(duì)校園內(nèi)PM2.5的監(jiān)管，將校園內(nèi)PM2.5濃度的數(shù)值定時(shí)公布，給同學(xué)們提出是否適合室外運(yùn)動(dòng)的建議。

[1]Nemmar A,Hoet P H M,Vanquickenborne B,et al.Passage of inhaled particles into the blood circulation in humans[J].Circulation,2002,105:411-414

[2]環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)[S].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2012

[3]日本環(huán)境保護(hù)署.建議的新空氣質(zhì)素指標(biāo)[S].2012

[4]NAAQS.National Ambient Air Quality Standards[S].2012

[5]National Environment Protection Council(NEPC).National Envi -ronment Protection Measure for Ambient Air Quality(Air NEPM )[S].2005

[6]Environment Canada and the Canadian Council of Ministers of the Environment.National Ambient Air Quality Objectives(NAA QOs)and Canada-Wide Standards[S].2010

PM2.5Conc e ntra tion Surve y a nd Ana lys is on a Ec ologic a l Unive rs ity Ca m pus in Huna n Provinc e

LIU Jian-long,LIU Peng,XIA Xiao-qian,XIE Jie-nan
College of Civil Engineering,Hunan University of Technology

The PM2.5concentration distributions were obtained through the PM2.5concentration of monitoring sites for a week on an ecological university campus in Hunan province.And the results show that PM2.5concentration in the whole campus usually exceeds the national standard scope.Based on discussion on reasons of overstandard PM2.5,it has a great relationship to the city’s haze weather,which is the main reason of the overstandard PM2.5.And it also relates to building construction at the campus construction site.Finally,the advanced measures are proposed to improving the campus environment combining the analysis of survey data.

university campus,PM2.5,haze weather,improvement measures

1003-0344（2015）02-008-5

2013-12-18

劉建龍（1974～），男，博士，副教授；湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院（412007）；E-mail:ljlphd@sina.com

湖南省教育廳優(yōu)秀青年項(xiàng)目（13B001）