昆明住宅小区微环境大气颗粒物垂直分布规律研究

杨 丽，早灼珍，邓 淋

(1.普洱市生态环境局思茅分局生态环境监测站，云南 普洱 665000；
2.云南普域环境科技有限公司，云南 普洱 665000；

3.云南聚贤环保科技有限公司，云南 昆明 650000; )

随着我国城镇化的不断推进，我国大部分人口由农村转移到城市[1]。我国第七次全国人口普查结果显示，2020年，全国人口共141178万人。其中，居住在城镇的人口为90199万人，占63.89%[2]。城镇人口主要聚集和生活区域为住宅小区，小区大气环境的优劣直接影响到居民的身体状况[3]。大气环境是一个巨大的气溶胶系统，其内除了我们熟知的气体成分外，还分散着人类肉眼分辨不出的微小固体颗粒和液滴[4]。小区大气环境中的分散颗粒物主要来源于城市环境中人为排放的各种废气中，主要是汽车尾气排放。这些颗粒物中含有各种重金属和有毒有害有机物，能诱发人体各类疾病，直至使人致癌。有国外流行性病学专家通过调研发现，大气中PM2.5升高 10 μg/m3时，人患癌症死亡率能升高一点五个百分点，心血管疾病和呼吸系统疾病病发率分别升高约四个和八个百分点。颗粒物粒径越小，对人体的治病率越高，特别是对呼吸道疾病的影响越不利，主要原因是颗粒物粒径越小，越容易进入人体内。当颗粒物粒径小于 0.5 μm 时，甚至能穿过肺泡上的毛细血管进入人体血液中，导致心脑血管疾病[5-6]。正是由于大气中颗粒物严重威胁着人体健康，所以评估颗粒物的各项特征及分布情况，对人类合理规划自己生活习惯有着重要理论和现实意义[7]。

本文对昆明中心城区住宅小区微环境中大气颗粒物在空气质量良好和污染的时段垂直分布规律进行研究，以期为居民日常健康防护提供数据支持。

1.1 主要仪器

六通道手持式颗粒物检测仪(Metone Aerocet 531S型)。

1.2 实验方法

研究区域位于昆明小西门附近的居民住宅小区，楼高18层，每层高 3 m，采样楼层为1、3、5、7、9、11、13、15、18层，采样地点为过道和室内，取样高度距楼面高度为 1.5 m。采样时间选取清洁日(AQI级别为优)和污染日(AQI级别为轻度污染以上)两个时间段进行采样监测，数据采用SPSS 26进行统计分析。

2.1 高度对PM1颗粒物质量浓度的影响

PM1的质量浓度随高度变化的规律如图1所示。

由图1可知，总体来说，PM1的质量浓度，室外高于室内，清洁日和和污染日浓度相差大约为 30 mg/m3。在清洁日，随着高度的增加，PM1质量浓度呈现上升趋势，但这种变化趋势不大：从1层增加到18层时，室内PM1质量浓度从 5.72 mg/m3增加到了 6.78 mg/m3，室外PM1浓度从 6.22 mg/m3增加到了 8.03 mg/m3。而污染日的PM1质量浓度随高度的增加则没明显的变化规律，处在35.00～38.00 mg/m3之间，且室内与室外差距不大,相差在 2 mg/m3以内，甚至在17层出现了室内浓度高于室外浓度的情况。

图1 PM1质量浓度垂直变化

2.2 高度对PM2.5颗粒物质量浓度的影响

PM2.5的质量浓度随高度变化的规律如图2所示。

图2 PM2.5质量浓度垂直变化

图2显示，在清洁日，随着高度上升，PM2.5质量浓度总体呈现上升趋势，增幅在 3 mg/m3以内。其中，室内最高质量浓度出现在7层，达到 11.323 mg/m3，而室外最高质量浓度则出现在15层，质量浓度达到 13.95 mg/m3，且室内外浓度差未见明显变化规律。在污染日，PM2.5质量浓度随高度变化量不大，室内PM2.5质量浓度处在83.23～84.87 mg/m3，而室外PM2.5则处在85.99～87.34 mg/m3，室内外浓度差在 2.5 mg/m3以内。

综合分析图1、图2可知，无论在清洁日还是污染日，PM1和PM2.5浓度随高度的变化幅度较小，这是由于PM1和PM2.5由于粒径较小，能较好悬浮在大气中，并随着大气的流动而较好的扩散[8]。且两者的室内和室外浓度差距较小，这种差距并不随高度的差异而产生大幅度的变化，这说明PM1和PM2.5对于室内的渗透性较强，而这种渗透性并没有随着高度的增加而减小[9]。

2.3 高度对PM10颗粒物质量浓度的影响

PM10的质量浓度随高度变化的规律如图3所示。

图3 PM10质量浓度垂直变化

图3显示，无论在清洁日还是污染日，PM10质量浓度随高度都呈现出下降的趋势，且污染日下降的趋势大于清洁日。在清洁日，从1层到18层，室内和室外PM10质量浓度下降幅度分别为 9.09 mg/m3、12.01 mg/m3，下降趋势有一定波动，但幅度不大；
室内外浓度差值也有减小的趋势，在1层和18层的PM10质量浓度差分别为 6.78 mg/m3、3.77 mg/m3，室内外质量浓度差最大值出现在5层，差值为 12.28 mg/m3。在污染日，从1层到18层，室内和室外PM10浓度下降幅度分别为 23.16 mg/m3、32.04 mg/m3，但PM10浓度随高度的递减趋势存在波动性，如在第7层到9层、15层到17层，室内浓度不仅未下降，还呈现上升趋势，而在第11层到13层、15层到17层，室外浓度也呈现增加的趋势；
随着高度的增加，室内外PM10浓度差值有减小的趋势，如在1层，室内外PM10浓度差为 24.83 mg/m3，而在18层，这一差值为 15.95 mg/m3。

2.4 高度对TSP颗粒物质量浓度的影响

TSP的质量浓度随高度变化的规律如图4所示。

由图4可知，在清洁日，室内TSP质量浓度在47.73～58.09 mg/m3之间，室外在58.09～67.21 mg/m3之间，且呈现随高度增加逐渐下降的趋势，但下降变化趋势波动不大：室内外质量浓度差处在6.97～12.09 mg/m3之间，室内外最大质量浓度差出现在15层，最小质量浓度差出现在18层。

污染日，室内和室外TSP质量浓度分别在194.83～211.91 mg/m3和219.01～ 246.76 mg/m3之间，总体随高度增加而呈现减小的变化趋势；
污染日的变化幅度大于清洁日，但这种变化趋势呈现一定波动性；
室内TSP质量浓度最小值出现在7层，而室外最小浓度出现在15层；
室内外浓度差最大值出现在5层，为 36.74 mg/m3，最小值出现在15层，为 18.72 mg/m3。

图4 TSP质量浓度垂直变化

综合分析图3、图4可知，在清洁日，PM10和TSP，由于两者本身质量浓度较低，其浓度随高度变化并不明显；
在污染日则显示出随高度增加而明显下降的趋势，且室内室外浓度差异较大，但这种差异随着高度的增加有减小的趋势，这说明PM10和TSP对于室内的渗透性随高度的增加有减弱的趋势。

2.5 室内外颗粒物的粒径分布规律

探究分析了小区住宅不同高度下室内外固体颗粒的粒径分布规律，如表1所示。

表1 室内外颗粒物粒径分布比

表1显示，颗粒物粒径主要分布在≤1 μm 的范围内(占到总颗粒数的98.17%～99.34%)，>10 μm 的固体颗粒占到总颗粒数的0.03%～0.14%。由此可知，空气中的固体颗粒物主要是由细微粒径的细颗粒组成。虽然粗颗粒物数目占比较小，但由于其体积较大，所以质量贡献率较高。细颗粒具有小体积、高比表面积，能顺利通过人体呼吸道进入肺部[10]，粒径小于0.5微米的颗粒物甚至能穿过肺泡壁进入人体血液中，进而诱发多种疾病，所以小区微环境中应多关注细微颗粒物污染问题[11-12]。

无论是在空气质量良好时段，还是被污染的时段，PM1和PM2.5质量浓度随高度的变化幅度不大，且室内外质量浓度差较小；
颗粒物粒径小于 2.5 μm 的颗粒数占到总颗粒数的99.0%以上，由于颗粒物粒径越小对人体危害越大，所以在小区微环境的颗粒物污染防止中，应该多注意细微颗粒物对人体的影响。

在空气质量良好的时段，PM10和TSP质量浓度随高度变化并不明显；
在污染日则显示出随高度增加而明显下降的趋势，且室内室外浓度差异较大，但其颗粒数占到总颗粒数比例较小(小于1.0%)。

猜你喜欢颗粒物趋势粒径木屑粒径对黑木耳栽培的影响试验*中国食用菌(2021年10期)2021-11-04趋势第一财经(2021年6期)2021-06-10基于近场散射的颗粒粒径分布测量北京航空航天大学学报(2017年2期)2017-11-24南平市细颗粒物潜在来源分析环境保护与循环经济(2017年2期)2017-09-26初秋唇妆趋势Coco薇(2017年9期)2017-09-07SPINEXPO™2017春夏流行趋势纺织服装流行趋势展望(2016年2期)2016-05-04错流旋转填料床脱除细颗粒物研究化工进展(2015年3期)2015-11-11Oslo结晶器晶体粒径分布特征的CFD模拟天津科技大学学报(2015年4期)2015-04-16多层介质阻挡放电处理柴油机尾气颗粒物浙江大学学报（工学版）(2015年1期)2015-03-01趋势汽车科技(2015年1期)2015-02-28