北京_上海_广州三地地铁系统PM2_5测试分析_程刚

表 2 站外 PM2.5 极低的情况下地铁系统 空气 PM2.5 浓度比较（单位：mg/m3） 上海地铁 2 号线 站外 大厅 站台 车内 0.0300 0.0715 0.0630 0.0646 上海地铁 11 号线 0.0175 0.0500 0.0530 0.0210
网络出版时间：2014-11-05 10:17 网络出版地址：/kcms/doi/10.3969/j.issn.2095-4468.2014.05.002.html
doi：10.3969/j.issn.2095-4468.2014.05.002
北京、上海、广州三地地铁系统 PM2.5 测试分析
0 前言
2012 年底， 全国已有 15 个城市建设地铁， 总里 程达到 2,173.73 公里。 2020 年， 全国将有 40 个城市 建设地铁，总规划里程达 7,000 公里。其中北京、上 海和广州地铁发展速度比较显著，截止 2012 年底， 北京有 17 条地铁线路，运营里程达到 456 公里；上 海有 12 条地铁线路，运营里程达到 469 公里；而广 州有 8 条地铁线路，运营里程达到 299 公里。伴随
3 测试方案
3.1 站外、大厅、站台和车内 PM2.5 对比实验 1）监测地体站外、大厅、站台和车内的 PM2.5 浓度。 2）采样口的垂直高度是 1.6 m，在每个监测区 域监测 1 min。 3.2 高峰和平峰车内 PM2.5 对比实验 1 ） 平 峰 时 段 为 13:00~16:00 ， 高 峰 时 段 为 17:30~19:00。 3.3 特殊天气车内 PM2.5 对比实验 1）2012 年 6 月 12 日上海天气晴朗，无台风。 2012 年 7 月 30 日上海天晴，受台风影响。 2） 2012 年 7 月 13 日对上海地铁 4 号线 PM2.5 进行了测试。8:30~10：00 测试了无降雨条件下上 海地铁 4 号线 PM2.5 浓度。16:00~17:10 测试了降 雨条件下上海地铁 4 号线 PM2.5 浓度。
1 测试对象
北京、上海和广州地铁发展速度快，也是我国 主要的经济发展体。本文选取北京、上海和广州 10 条地铁线路作为测试对象，包括北京地铁 2 号线和 4 号线，上海地铁 1 号线、2 号线、4 号线和 11 号 线，广州地铁 2 号线、3 号线、5 号线和 11 号线。
4 测试结果及分析
4.1 地铁站外、大厅、站台和车内空气 PM2.5 浓度 比较 本文对 3 个城市 10 条地铁线路站外、大厅、 站台和车内空气中 PM2.5 浓度进行测试， 测试数据 如图 2。表格中的数据代表了该条地铁线路每个站 在该区域测试数据的平均值。对这个表格数据站 外、 大厅、 站台和车内的数据取平均值， 站外 PM2.5 平均值为 0.19381 mg/m³ ，大厅 PM2.5 平均值为 0.18063 mg/m³， 站台 PM2.5 平均值为 0.16998 mg/m³， 车内 PM2.5 平均值为 0.12644 mg/m³。从这组数据 整 体 呈 现 出 来 的 大 致 趋 势 如 下 ： PM2.5( 站 外)>PM2.5(大厅)>PM2.5(站台)>PM2.5(车内)。 对站外、大厅、站台和车内 PM2.5 数据进行相 关性分析，相关系数如表 1。表中相关系数是通过 Excel 中的数据分析模块得到。相关系数的取值范 围为1 至 1，越趋近 1 表明数据线性相关越强。从 表中的数据可以看出，任意两组数据的相关系数都 大于 0.9，说明站外、大厅、站台和车内 PM2.5 相 互之间的关联性极强。
地铁的发展人们在地铁上的时间越来越多。据美国 环保署(EPA)1993 年~1994 年对近万人的跟踪调查数 据显示，人们平均有 7.2%的时间在地铁中度过[1]。 而从事特殊职业的地铁司机、售票员等群体在地铁 上度过的时间更多。 PM10，指空气动力学当量直径在 10 m 以下 的颗粒物，又称为可吸入颗粒物。PM2.5，指空气动 力学当量直径在 2.5 m 以下的颗粒物， 又称为细颗
*程刚（1988-），男，硕士研究生。研究方向：制冷及低温工程。联系地址：上海市曹安公路 4800 号同济大学机械与能源 工程学院，邮编：201804。联系电话：13917947637。E-mail：chenggang19881129@。 **臧建彬（1973-），男，副教授，博士。研究方向：制冷及低温工程。联系地址：上海市曹安公路 4800 号同济大学机械与 能源工程学院，邮编：201804。联系电话：13661664534。E-mail：98798@。
Test and Analysis of PM2.5 Concentration of Metro System in Beijing, Shanghai and Guangzhou
CHENG Gang*, ZANG Jian-bin**
(School of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai 200020, China)
2 测试仪器及原理
测试仪器是美国 TSI 公司生产的手持式粉尘测 量仪，型号为 TSI8534（见图 1）。该仪器采用 β 射线吸收法，可以给出瞬时的可吸入颗粒的浓度， 包括 PM1、PM2.5 和 PM10。 β 射线吸收法：将 PM2.5 收集到滤纸上，然后 照射一束 β 射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被 散射而衰减，衰减的程度与 PM2.5 的重量成正比。 根据射线的衰减就可以计算出 PM2.5 的重量。 由于 这种方法可实现自动、连续监测，因此多应用于大 气环境监测业务应用中[5-7]。
粒物（fine particle）PM2.5-10，指空气动力学当量直 径在(2.5~10)Байду номын сангаасm 的颗粒物， 又称为粗颗粒物 （coarse particle）。直径越小对人体影响越大，PM2.5 可直 接吸入肺泡。 长期暴露在 PM2.5 浓度高的环境中引 发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。 每年由于颗粒物污染造成的死亡人数约 在美国[2-3]， 为 22,000~52,000 人（2000 年数据），在欧洲[4]这 一数字则高达 20 万。 北京、 上海和广州等城市 PM2.5 浓度监测点主 要分布在人口比较密集的医院、学校、商场和车站 等位置。 目前我国还没有针对地铁系统 PM2.5 浓度 的监测，本文拟对北京、上海和广州部分地铁线路 地铁系统 PM2.5 浓度进行测试分析， 详细探讨地铁 系统 PM2.5 浓度分布规律和特殊气候条件对 PM2.5 浓度的影响。这为今后地铁系统环境质量的改善和 PM2.5 浓度的监测大有裨益。
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4.2 台风和无台风天气下地铁车内 PM2.5 浓度比较 2012 年 6 月 12 日和 7 月 30 日先后对上海地铁 11 号线车内 PM2.5 进行了测试。测试结果对比如 图 4 所示， 相比无台风气候， 台风天气下车内 PM2.5 浓度降低。6 月 12 日上海天气晴朗，无台风。7 月 30 日上海天晴， 受台风影响。 数据对比如图 2 所示。 在台风天气下， 会导致很多水汽聚集， 造成强降雨， 台风风速很大，最大风速达到 32.6 m/s。强降雨对 空气有一种洗涤作用，空气的颗粒物质会进入水 滴，最后到达地面，此外强风速也会把当地区域的 颗粒物质带到其他区域， 造成此区域 PM2.5 浓度降 低。 因此在有台风的气候下的 PM2.5 浓度低于无台 风气候。
图 1 TSI8534 手持式粉尘测量仪
图 3 站外和车内 PM2.5 线性回归 表 3 回归方程方差分析表 df 图 2 站外大厅站台车内 PM2.5 浓度比较 表 1 站外大厅站台车内 PM2.5 浓度相关系数 站外 站外 大厅 站台 车内 1 0.98262 0.98735 0.95674 大厅 1 0.998288 0.939326 站台 1 0.948171 车内 1 回归 1 分析 残差 8 总计 9 SS 0.064808 0.005993 0.070801 MS 0.064808 0.000749 F 86.5083 Significance F 1.45412×10
程刚，臧建彬**
（同济大学机械与能源工程学院，上海 200020） [摘 要] 本文测试了北京上海广州地铁系统 PM2.5 浓度，测试区域分为站外、大厅、站台和车内。测试
仪器采用手持式粉尘测量仪，仪器原理为 β 射线吸收法。测试结果表明：总体趋势来看地铁系统 PM2.5 浓 度分布呈现出来的规律如下：PM2.5(站外)＞PM2.5(大厅)＞PM2.5(站台)＞PM2.5(车内)，但当站外 PM2.5 浓度极低时， 地铁系统 PM2.5 浓度呈现的规律正好相反。 测试结果显示地铁车内与站外 PM2.5 浓度存在回 归直线关系；降雨及台风气候会降低车内 PM2.5 浓度；地铁载客量对车内 PM2.5 浓度无影响。 [关键词] 地铁系统；PM2.5；回归直线关系；载客量
0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
在一些特殊天气状况下， 例如大降雨、 台风等， 站外 PM2.5 浓度会变得极低，如表 2 所示。而此时 站外、大厅、站台和车内 PM2.5 浓度呈现出来的规 律 也 发 生 了 变 化 ， 此 时 PM2.5( 站 外 )<PM2.5( 大 厅)<PM2.5(站台)<PM2.5(车内)。
[Abstract] A test of PM2.5 concentration in Beijing, Shanghai and Guangzhou metro system is performed, and the test area is divided into inbound, hall, platform, and carriage. The handheld dust measuring instrument is employed, of which principle is beta ray absorption theory. The test results show that seen from the overall trend the distribution principle of PM2.5 concentration of metro system is as follows: PM2.5 concentration in inbound> PM2.5 concentration in hall > PM2.5 concentration in the platform > PM2.5 concentration in the carriage, but when PM2.5 concentrations in inbound is very low, the distribution principle of PM2.5 concentrations of metro system is just the opposite. The test results show that PM2.5 concentration in metro carriage and it in inbound have regression linear relationship, rainfall and typhoon will lower the PM2.5 concentrations in metro carriage, and metro passengers have had no effect on PM2.5 concentrations in metro carriage. [Keywords] Metro system; PM2.5; Regression linear relationship; Metro passengers