施工隧道負離子空氣凈化系統凈化效果的室內試驗研究

董向前,李 杰,任洪遠,胡耀洲,王明山

（1.陜西寶漢高速公路建設管理有限公司漢坪建設管理處,陜西 寶雞 721013;2.長安大學 公路學院,西安 710064）

0 引言

在我國的隧道建設中，通風換氣是主要的隧道空氣凈化方法。但是通風換氣法存在諸多難以解決的問題，比如因隧道施工時爆破的破壞力大，通風管無法到達掌子面，加上長距離通風管漏風嚴重，造成工作面新鮮空氣不足，洞內空氣質量不達標，對隧道作業人員的身體健康造成嚴重的危害。而且，隨著隧道在公路、鐵路線路上所占比例的提高，長大隧道的數量隨之增加，開挖面的空氣需要從上千米的洞口引入，通風阻力大，所需能耗高，僅靠通風來保證隧道內空氣質量，無論從成本上還是技術上都很難達到。因此，亟待研究出一種應用于施工隧道內、環保節能又高效的空氣凈化技術。

負離子空氣凈化是一種新型的空氣凈化方法[1]，目前對負離子凈化技術的研究主要集中在負離子對地鐵站、室內等環境空氣凈化方面,如沈晉明等[2]做了負離子技術對地鐵站環境改善效果的研究；賀江華等[3]研究了室內空氣負離子濃度與PM2.5、PM10濃度的關系；張治國等[4]分析了負離子對車內空氣質量的改善情況。以上研究均得出負離子在凈化空氣方面效果明顯，但未見隧道施工采用負離子空氣凈化技術的相關研究。為研究施工隧道采用負離子空氣凈化系統的凈化效果，本文采用室內模擬試驗的方法，鞭炮完全燃放后，分別對在自然沉降和開啟負離子空氣凈化系統時室內PM2.5與PM10的兩個空氣指標的變化情況進行監測，以此來驗證負離子空氣凈化系統的凈化效果。

1 室內試驗方案

此模擬實驗的場所為8m×7m×5m的空房間，如圖1所示，實驗采用燃放鞭炮的方式制造空氣污染，以此來模擬施工爆破后的洞內環境。整個室內試驗共有兩組，第一組在燃放鞭炮后自然沉降，監測40分鐘內PM2.5與PM10兩個指標；第二組在燃放鞭炮后開啟負離子空氣凈化系統，同樣監測40分鐘內PM2.5與PM10兩個指標。

2 實驗結果和分析

通過室內模擬試驗，鞭炮完全燃放后，自然沉降45分鐘時的室內環境如圖2；開啟負離子空氣凈化系統30分鐘時的的室內環境如圖3。在鞭炮完全燃放后開始計時讀數，在自然沉降下的PM2.5與PM10監測結果見表2-1，PM2.5與PM10的變化趨勢如圖4；在開啟負離子空氣凈化系統后的PM2.5與PM10監測結果見表2-2，PM2.5與PM10的變化趨勢如圖5。

表2 -1 自然沉降的監測結果

表2-2 開啟負離子空氣凈化系統后的監測結果

從表2-1和圖4看出，采用自然沉降的方式時室內空氣中PM2.5和PM10濃度先升后降，兩指標在監測三分鐘左右達到峰值，隨著時間推移，總體呈下降趨勢，但是下降得越來越慢，經自然沉降45min時，房間內PM2.5和PM10濃度依然較高，PM2.5大約降低57%，PM10大約降低60%。

從表2-2和圖5看出，在開啟凈化系統情況下，PM2.5和PM10濃度在監測三分鐘左右達到峰值，在隨后一段時間PM2.5濃度基本穩定，但從第25次讀數開始，儀器示數明顯下降，最終PM2.5小于50g/m3。總體來看，PM2.5和PM10濃度呈下降趨勢，PM10的下降先于PM2.5。30分鐘時，PM2.5的大約下降96%，PM10大約下降92%。相比于自然沉降，采用負離子空氣凈化系統時PM2.5和PM10去除速率更快、去除效率更高。

3 結論

（1）鞭炮完全燃放后，在自然沉降和開啟負離子空氣凈化系統兩種情況下，PM2.5和PM10濃度的均呈現先升后降的趨勢。

（2）鞭炮完全燃放后，相比于自然沉降，開啟負離子空氣凈化系統后PM2.5和PM10去除速率更快、去除效率更高。

[1]伍培,李雅漠,彭江華等.負離子新風凈化系統的研究和發展方向探討[J].工業安全與環保,2017,43(08):73-76.

[2]沈晉明,饒松濤.負離子技術對地鐵站環境改善效果的研究[J].暖通空調,2009,39(02):122-127.

[3]賀江華,譚益民,周蘭芳.室內空氣負離子濃度與PM2.5、PM10濃度的關系[J].中南林業科技大學學報,2014,34(05):96-100.

[4]張治國,于革,朱浩.負離子對車內空氣質量的改善[J].黑龍江科學,2014,5(11):208.