316-北京地区不同气象污染条件下10nm~10μm区间大气颗粒物粒径分布特征测试研究.pdfVIP

北京地区不同气象污染条件下10nm~10 μm 区间大气颗粒物粒径分布特征测试研究 中国建筑科学研究院 冯昕、张惠、张彦国 北京市建筑设计研究院 柏婧 摘要：大气颗粒污染物（Particulate Matter，PM）是中国以及世界其它发展中国家目 前所面临的突出环境问题。在我国，对于大气颗粒污染物的广泛关注促进了各类空气净化设 备市场的迅速发展。但与之不协调的是，目前的国内外标准化测试手段对于如何客观真实的 评价各类空气净化设备实际使用性能存在不足与偏差。本研究通过对北京地区在不同PM2.5 浓度水平下室内外 10nm~10 μm 粒径区间大气颗粒物粒径分布进行长期监测，对不同气象污 染条件下的大气颗粒污染物粒径分布特征进行了研究。研究结果表明不同污染条件下的大气 尘粒径分布具有特征性规律，这使得在本研究基础上开发新的PM2.5 试验粉尘以及试验方法 具有可能性。此外，对于室内外大气尘计径I/O 的研究表明，100nm~300nm 区间粒子相比较 与其它粒径粒子更容易穿透围护结构进入室内，因此可作为室内用便携式净化设备性能评价 的重点考察粒径范围。 关键词：空气净化、PM2.5、大气颗粒物、粒径分布 0 前言 对于各类的空气净化设备，其对于颗粒污染物的净化功能是基于惯性、扩散、静电吸附 等多种净化机理的综合与叠加，因此其对于不同粒径粒子会呈现出不同的净化效率 【1】。此 外，在对空气净化元件以及材料进行生命周期模拟与性能评价时，试验粉尘的分布特征将会 对于粉尘在净化材料内部的堆积情况具有极大影响。因此，试验粉尘的粒径分布特征，对于 科学评价空气净化设备净化性能以及生命周期综合能效性能具有关键影响。但与此需求相不 适应的是，现有的国内外标准试验方法体系中，所采纳各种试验粉尘粒径分布特征均与大气 【2】 尘实际分布特征存在较大差异 。 在大气环境研究领域，对于大气尘粒径分布的研究并非新兴课题，但传统的研究兴趣集 【3】 【4】、【5】 【6】 【7】 中在大气尘粒径分布受气候 、季节 、交通状况 、时间及海拔高度 等诸多方 面的影响。传统研究更关注大气尘粒径分布的动态及区别性特性，以探究其生成、输运以及 演变转化等机理以明确室外大气环境治理、减少人员健康暴露等的主要技术措施。但仍缺乏 对于不同气象条件下，尤其是不同大气污染状态下的大气尘粒径分布是否存在共性特征的研 究，而这些共性特征的存在与否将决定我们是否能够发展出下一代更为科学的空气净化设备 净化性能以及生命周期综合能效表现评价方法。 本研究以一项21 个月的长期室内外大气尘粒径分布特征监测结果为基础，通过对不同 室外大气PM2.5 浓度下的大气尘粒径特征分布进行总结与研究，探索其规律性及室内外穿透 影响，从而为我国下阶段新的标准测试方法研究建立基础。 2 试验设备与试验方法 冯昕，男，1978 年10 月出生，硕士，研究员，北京市北三环东路30 号，邮编100013，电 Email：xfengjbai@ 政府间国际科技创新合作重点专项：净零能耗建筑关键技术研究与示范（项目编号：2016YFE0102300 ） 冯昕，男，1978 年10 月出生，硕士，研究员，北京市北三环东路30 号，邮编100013，电 Email：xfengjbai@ 政府间国际科技创新合作重点专项：净零能耗建筑关键技术研究与示范（项目编号：2016YFE0102300 ） 2.1 试验设备 本研究使用一台宽范围粒径频谱仪（WPS）对室内外大气尘粒径分布进行实际测试，该 粒径频谱仪采用电迁移率粒径分析仪（DMA）配合凝结核计数器对10nm~500nm 区间粒子粒径 分布进行测试，采用光散射粒径频谱仪（LPS）对350nm~10 μm 区间粒子粒径分布进行测试。 图1 给出了WPS 的工作原理图。 图1 本研究用于大气尘粒径分布测试的WPS 工作原理图 为同时获得大气PM2.5 质量浓度，本研究另采用1 台粉尘测试仪（TSI Dusttrack 8532） 同时进行测量，图2 为两台测试仪器同时进行测量。 图