2地鐵隧道顆粒物體積質(zhì)量分布特性分析

2.1上海軌道交通隧道測(cè)試結(jié)果

本文選取上海軌道交通2號(hào)線北新涇站、中山公園站、南京西路站作為典型車站進(jìn)行測(cè)試。

運(yùn)營(yíng)時(shí)段各站各粒徑顆粒物體積質(zhì)量數(shù)據(jù)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(zhì)量范圍為0.217～0.265mg/m3，PM2.5（粒徑≤2.5μm的顆粒物）的體積質(zhì)量范圍為0.223～0.272mg/m3，PM10（粒徑≤10μm的顆粒物）的體積質(zhì)量范圍為0.249～0.302mg/m3。

圖1上海軌道交通2號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)段各站各粒徑顆粒物體積質(zhì)量

圖2 為運(yùn)營(yíng)時(shí)段上海軌道交通2號(hào)線隧道顆粒物分級(jí)粒徑的體積質(zhì)量圖。從圖2可以看出，三個(gè)典型車站有相似的規(guī)律：即PM1的體積質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhì)量。其中，PM1體積質(zhì)量與PM10體積質(zhì)量的比值為87.1%以上；PM1—2.5與PM10體積質(zhì)量的比值為2.3%～2.6%，PM2.5—10與PM10體積質(zhì)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(xì)小顆粒占了主要成分。

圖2 上海軌道交通2號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)段各站分級(jí)粒徑顆粒物體積質(zhì)量

2.2北京地鐵隧道測(cè)試結(jié)果

選取北京地鐵1號(hào)線八寶山站、木樨地站、萬壽路站及西單站為典型車站進(jìn)行了測(cè)試。

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

圖3 北京地鐵1號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)段各站各粒徑顆粒物體積質(zhì)量

圖4北京地鐵1號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)段各站分級(jí)粒徑顆粒物體積質(zhì)量

圖4 為運(yùn)營(yíng)時(shí)段北京地鐵1號(hào)線隧道顆粒物分級(jí)粒徑的體積質(zhì)量圖。北京地鐵4個(gè)典型站與上海軌道交通3個(gè)典型站有同樣的規(guī)律：PM1的體積質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PM1—2.5以及PM2.5—10的體積質(zhì)量。其中，PM1體積質(zhì)量與PM10體積質(zhì)量的比值為87.2%以上（萬壽路站該比值高達(dá)88.8%）；而PM1—2.5與PM10體積質(zhì)量的比值為1.9%～3%，PM2.5—10與PM10體積質(zhì)量的比值為8.4%～10.7%。

3 地鐵顆粒物體積質(zhì)量相關(guān)性分析

3.1地鐵環(huán)境分級(jí)粒徑相關(guān)性分析

相關(guān)系數(shù)是用以反映變量之間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，取值為[-1,1]。相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值在0.3以下是無直線相關(guān)，0.3以上是直線相關(guān)，0.3～0.5為低度相關(guān)，0.5～0.8為中度相關(guān)，0.8以上為高度相關(guān)。當(dāng)相關(guān)系數(shù)較高時(shí)，表示兩者來自同一個(gè)來源［3］。

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

圖6為地鐵列車車廂內(nèi)空氣顆粒物的分級(jí)粒徑體積質(zhì)量相關(guān)性分析。車廂內(nèi)空氣顆粒物PM1與PM1—2.5、PM2.5—10的相關(guān)系數(shù)|R|分別高達(dá)0.941、0.955，即高度相關(guān)。

圖5 地鐵隧道顆粒物分級(jí)粒徑體積質(zhì)量相關(guān)性分析

圖6地鐵列車車廂內(nèi)顆粒物分級(jí)粒徑體積質(zhì)量相關(guān)性分析

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

3.2列車車廂、隧道以及車站站外空氣顆粒物體積質(zhì)量相關(guān)性分析

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

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

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

圖7 車站站外空氣顆粒物分級(jí)粒徑體積質(zhì)量相關(guān)性分析

圖8 列車車廂、隧道以及車站站外PM1體積質(zhì)量相關(guān)性圖

圖9 列車車廂、隧道、車站站外PM1—2.5濃度相關(guān)性圖

圖10 列車車廂、隧道以及車站站外PM2.5—10濃度相關(guān)性圖

4 結(jié)論

經(jīng)對(duì)大量數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論：

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

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

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

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2016-04-10）