刘建龙 刘鹏 夏小倩 谢洁南

湖南工业大学土木工程学院

湖南某大学生态型校园PM2.5浓度调查与分析

刘建龙 刘鹏 夏小倩 谢洁南

湖南工业大学土木工程学院

通过对湖南某生态性大学校园内的PM2.5浓度进行为期一周的布点监测，获得校园内PM2.5的浓度分布数据，结果表明整个校园内的PM2.5浓度基本超出了国家标准所规定的值。通过分析发现PM2.5超标与城市灰霾天气有很大的关系，灰霾天气是造成其超标的主要原因，其次是校园内施工场地施工的影响。最后，结合数据分析提出了改善校园环境的措施。

大学校园 PM2.5灰霾天气 改善措施

0 引言

随着政治经济的飞速发展，人们生活水平的逐渐提高，人们对环境空气质量的要求越来越高，再加上我国环境空气污染的特征和大气环境形式发生了重大的变化，区域性PM2.5和臭氧污染的加重，灰霾天气频发，旧的标准已经不能满足要求，新标准的制定也就顺势而出，即环境空气质量标准（GB3095-2012），新标准增设了颗粒物（粒径小于等于2.5μm）浓度限值和臭氧8h平均浓度限值。

大量的研究表明，空气中颗粒物污染水平与人体健康存在一定的关系，其中PM2.5可沉积到气管、支气管，粒径小于1μm的粒子可沉积到肺泡[1]，会引发支气管炎、哮喘和心血管等疾病。目前，对空气环境质量的研究主要还是针对城市等大区域，对于校园等小环境方面的研究相对较少，校园内空气品质状况直接关系到师生的身心健康。因此，对校园内空气品质的监测是极其必要的。本文通过研究湖南某高校新校区内PM2.5的浓度分布状况，并结合国内外的标准进行分析，可知其PM2.5浓度基本超过了国家标准，应引起重视。最后，针对校园环境的特点，提出了一些改善措施。

1 调查的内容和方法

1.1 调查的地点

选取湖南省株洲市某大学进行调查，主要对整个校园内有代表性地点的PM2.5浓度分时段进行监测，布点位置为：学生公寓5栋与同心湖之间（A）、学生公寓13栋与19栋之间（B）、教学公共楼与教学综合楼之间（C）、图书馆后门（D）、校园后山山顶（E）、五食堂（F），测点的分布如图1所示。各测点的基本情况为：测点A是一个宿舍群区，该区域树木茂密并紧邻同心湖，周边基本无施工场地并且只是一条车流量较小的马路；测点B是宿舍群区，该区域有绿点，周边基本无施工场地，有一条车流量较大的马路，并且距离校外城市道路泰山路100m；测点C是学校教学楼区域，该区的树木比较茂密但旁边有一小型施工场地；测点D是一个宿舍群区，该区域周边有施工场地并有一些工程车辆出入；测点E处于校园后山的山顶上，树木茂密但其三面都有施工场地；测点F是一个宿舍群区，并有一个五食堂，其边上有大型工地，且有很多工程车辆的出入。

图1 校园内各测点位置分布平面图

1.2 检测采用的仪器与方法

检测指标为空气中PM2.5细颗粒物，采用英国Turnkey仪器有限公司生产的“Dustmate粉尘检测仪”，其性能参数如表1所示。测量时仪器采样高度距离地面大约1.5m，每个采样点采样5分钟，采样的同时记录天气、车辆通行情况，并在不同时刻（6:00、8:00、13:00、18:00、22:30）对同一测点进行连续一周（星期日至星期六）监测，其中6:00时刻（学生基本上未起床、施工场地未开工，空气未受校内人员干扰）；8:00时刻（学生刚到教室上课，施工场地开始施工，空气开始受到人为干扰）；13:00时刻（学生走动，施工场地施工，空气受到人为干扰）；下午为18：00时刻（学生走动，施工场地施工，空气受到人为干扰）；22:30时刻（无学生在室外走动，工地于21:00时刻停工，空气未受校内人员干扰）。

2 结果分析与讨论

2.1 国内外空气PM2.5浓度质量标准对比与分析

为保护和改善生活环境、生态环境，保障人体健康，世界上各国和地区都制定了相应的标准。大陆地区标准[3]和其他国家及地区标准[4～7]比较如表2所示。

表2 各国的PM2.5浓度标准（单位：μg/m3）

从表2中可以看出，中国大陆和中国香港地区的标准相差不大；但是，我国的二类标准中年平均值是美国二类标准的两倍以上，我国的一类标准年平均值与美国的二类标准相同；我国的一类标准年平均值约为澳大利亚标准的两倍，二类标准年平均值约为其四倍。澳大利亚的标准比其他国家标准都高，加拿大只规定了24小时平均值。从上述分析可知我国现行的PM2.5的浓度标准要求并不高，相比之下对空气污染的控制与治理力度还不够。随着经济的进一步发展，人们对生活品质的需求进一步得到提高，将促使我国会制定更加严格的标准，从而改善环境的空气品质，为人们生活提供一个更健康的环境。

2.2 校园内各测点PM2.5平均浓度数据分析

为了对各测点的PM2.5浓度进行系统的分析，将各测点的测试数据的平均值列于表3和表4。通过与大陆地区标准[3]进行比较（由于近年来我国频现灰霾天气，所以此处特别针对灰霾天气与无灰霾的天气分别进行分析）。从表3中可知，处于灰霾天气时，校园内PM2.5的浓度大多数情况下超出国家标准，且其最高值出现在F测点。F测点在每天的22:30时，其值达到了国内标准的1.86倍，此时空气环境处于严重污染状态。然而各测点在中午13:00时，基本上达到国家标准，主要是由于灰霾散去才使得空气品质得到了较显著性的改善。从表3中，还可知测点A与测点B两点对应时刻的PM2.5的浓度基本上一致，分析原因可知，这两个测点周围无施工场地，且基本建设都比较成熟；测点A与测点F比较可得到6:00与8:00时刻测点F只比测点A高出10μg/m3，然而在13:00、18:00与22:30三个时刻却高出了至少23.41μg/m3，主要原因是测点F边上的施工场地8:00～21:00施工，刚开始扬尘较少，到了13:00左右，扬尘就基本扩散且一直持续到22:30；测点 D与测点 E比较可得到 6:00、8:00和22:30测点E比测点D高，主要是因为有灰霾时，校园山中由于空气流较慢，颗粒物在山旁边积累的灰霾厚，浓度高。

表3 校园环境各测点的PM2.5的平均浓度（晴朗有灰霾）

表4 校园环境各测点的PM2.5的平均浓度（晴朗无灰霾）

从表3中可以看出，在无灰霾天气状况下，从6:00至13:00时，校园内PM2.5基本上达标，空气环境处于良好的状态。各个测点只在18:00和22:30时，PM2.5值超出了国家标准，其中F点在18:00时PM2.5值达到最高，是国内标准的1.70倍。测点A与测点B同时刻的PM2.5浓度基本一致；测点A与测点F比较要知，两者在6:00和8:00时刻的PM2.5浓度相差不大，是因为8:00之前施工场地未施工，整个校园内没有大的人为扬尘，而13:00和18:00时刻测点F比测点A分别高出了23.56μg/m3和26.38μg/m3，主要原因是测点F区域的施工场地施工引起大量的扬尘，到了22:30时刻，由于施工场地在21:00时刻停止施工之后，通过大气的自净作用使得两测点PM2.5浓度的差距变成2.8μg/m3；然而在无灰霾天气，测点E的PM2.5浓度比同时刻测点D高出1μg/m3左右，从图1中可知测点D边上有一个施工场地，虽然测点E周围有三个施工场地，但是繁茂的树木对空气的净化起了很大的作用，使得测点E的PM2.5浓度基本与测点D一样高。

从表2和表3中可知，无论是否是灰霾天气，比较6:00与8:00两时刻各测点的PM2.5浓度得出，各测点8:00时刻比6:00时刻PM2.5浓度高，主要原因是学校8:00上课，师生的行走和一些师生驾车对空气的扰动，激起扬尘；测点D、E、F三点的PM2.5浓度同一时刻总是要高于测点A、B、C三点，其主要原因是D、E、F测点所在区域周围均有施工场地，施工场地的工程车辆在行驶过程中产生扬尘，从而使空气当中的PM2.5浓度偏高。D、E、F测点在无灰霾天气状况下，13:00和18:00时校园内的施工场地使PM2.5浓度比A、B、C测点在同时刻至少高出 15μg/m3，最大时高出了26.38μg/m（3如18:00时A点与F点）。综上可知，测点A和测点B这两个区域的空气质量较好，是由于这两测点所在区域的树木茂盛、草皮覆盖率好、周边无施工场地，并且测点A所在地处于湖边，这样就使其周边空气得到了良好的净化。

2.3 校园内各测点PM2.5平均浓度日变化趋势分析

图2和图3为校园内典型日24小时各测点PM2.5浓度在有无灰霾情况下的数据分布图。图2为天气晴朗（有灰霾）情况下一天内各测点PM2.5浓度分布。从图2可知，各测点PM2.5浓度在13:00时刻达到最低，基本在我国规定的PM2.5浓度标准内；在22:30时刻各测点PM2.5浓度达到最高值，各测点均超过了国家标准所规定的PM2.5的浓度值。从图2各测点变化趋势可知，从6:00至8:00时刻PM2.5浓度缓慢上升，此时间段内各测点均超过国家标准所规定的值；从8:00至13:00时刻浓度急剧下降，与灰霾散去有很大的关系；从13:00至18:00时刻各测点浓度快速上升，之后一直保持着上升趋势，但比较缓慢，最终渐渐趋于平衡。

图3为天气晴朗（无灰霾）情况下校园典型日24小时内各测点PM2.5浓度分布，从图可知，在6:00、8:00和13:00时刻，各测点的PM2.5浓度均符合国家标准规定的值，且测点A、B、C三点在8:00至13:00时刻PM2.5浓度降低20μg/m3左右，其余的浓度均变化很小，主要原因可能是测点D、E、F区域有施工场地的施工引起的扬尘扩散，致使其浓度较高，但未扩散到距离施工场地较远的A、B、C区域。从13:00至18:00时刻，各测点的浓度均急剧上升，原因可能是校园内施工场地的施工导致尘土扩散造成的整个校园范围内，致使PM2.5浓度增加；从18:00至22:30时刻，各测点PM2.5浓度的下降比较迅速，主要原因是校园内施工场地停止施工后没有新的颗粒物产生，颗粒物逐渐沉积。然而，校园内各测点PM2.5浓度与6:00时刻相比高出20μg/m3左右，主要是由于校园一天人员、设备及施工活动使得PM2.5浓度整体升高。图2与图3相比，可知从8:00至13:00时刻有灰霾天气比无灰霾天气各测点的变化率大，可知灰霾是导致PM2.5浓度上升的主要因素，至中午时灰霾逐渐散去，使得校园内各测点的PM2.5浓度急剧下降；从18:00至22:30时刻，有灰霾天气PM2.5浓度处于上升的趋势，而无灰霾天气却处于下降的趋势，主要原因是在无灰霾天气情况下，校园内施工场地停止施工后灰尘逐渐沉积导致PM2.5浓度下降，而有灰霾天气时，晚上灰霾聚集使PM2.5的增加速率远大于校园内灰尘的沉降速率，导致PM2.5浓度上升。

图2 校园内一天各测点PM2.5浓度分布

图3 校园内一天各测点PM2.5浓度分布

2.4 校园内各测点PM2.5平均浓度周变化趋势分析

图4为校园内PM2.5浓度平均值的周分布情况图，其中星期日、星期一、星期二、星期四、星期五这五天为有灰霾天气，星期三和星期六两天为无灰霾天气。从图4可知，在灰霾天气情况下，各个测点的PM2.5平均浓度均超出我国标准规定；在无灰霾天气情况下，各个测点的PM2.5浓度值基本符合国家二类标准的要求；城市市区的灰霾天气会同时出现在校园内，而只要出现灰霾天气，校园内PM2.5的平均浓度就超出国家标准值，从而进一步说明引起校园内PM2.5浓度超标的主要原因是市区内大环境的灰霾；从各测点每天的平均浓度来看，测点D、E、F的PM2.5浓度均高出测点A、B、C的浓度，说明校园内的施工场地施工扬尘促使PM2.5浓度增大；另外，测点F的PM2.5浓度在所有的测点中浓度最高，因为测点F紧临施工场地，受施工场地影响最大。

图4 校园内一周各测点PM2.5日均浓度分布

3 改善措施

从实验结果可知，此次检测的校园内的PM2.5浓度有一半以上时间超过国家标准，对校园内PM2.5的防治已经刻不容缓，通过以上检测结果提出以下几点建议：

1）通过分析发现PM2.5超标与城市灰霾天气有很大的关系，灰霾天气是造成其超标的主要原因，故应该加强城市大环境的PM2.5治理力度，给学校一个良好的外部大环境。

2）学校应加强校园区域内管理，尤其是施工场地的管理，保持施工车辆干净、校园内道路干净、控制行车速度、防止车辆扬尘（测点F所在区域最为严重）；其次应加强校园其它车辆的控制，校园内不允许车辆随意行驶，可以在校门口边上建设停车场限制车辆在校园内行驶，实行人车分流。

3）加快生态校园建设，最大限度地增加校园内绿化面积，以林为主、花草为辅，并继续努力加大水面覆盖面，以增强校园自净能力。

4）加强对校园内PM2.5的监管，将校园内PM2.5浓度的数值定时公布，给同学们提出是否适合室外运动的建议。

[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]环境空气质量标准(GB3095-2012)[S].北京:中国环境科学出版社,2012

[3]日本環境保護署.建議的新空氣質素指標[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

刘建龙（1974～），男，博士，副教授；湖南工业大学土木工程学院（412007）；E-mail:ljlphd@sina.com

湖南省教育厅优秀青年项目（13B001）