施工隧道負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)凈化效果的室內(nèi)試驗(yàn)研究

董向前,李 杰,任洪遠(yuǎn),胡耀洲,王明山

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

0 引言

在我國(guó)的隧道建設(shè)中，通風(fēng)換氣是主要的隧道空氣凈化方法。但是通風(fēng)換氣法存在諸多難以解決的問(wèn)題，比如因隧道施工時(shí)爆破的破壞力大，通風(fēng)管無(wú)法到達(dá)掌子面，加上長(zhǎng)距離通風(fēng)管漏風(fēng)嚴(yán)重，造成工作面新鮮空氣不足，洞內(nèi)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，對(duì)隧道作業(yè)人員的身體健康造成嚴(yán)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(zhǎng)大隧道的數(shù)量隨之增加，開(kāi)挖面的空氣需要從上千米的洞口引入，通風(fēng)阻力大，所需能耗高，僅靠通風(fēng)來(lái)保證隧道內(nèi)空氣質(zhì)量，無(wú)論從成本上還是技術(shù)上都很難達(dá)到。因此，亟待研究出一種應(yīng)用于施工隧道內(nèi)、環(huán)保節(jié)能又高效的空氣凈化技術(shù)。

負(fù)離子空氣凈化是一種新型的空氣凈化方法[1]，目前對(duì)負(fù)離子凈化技術(shù)的研究主要集中在負(fù)離子對(duì)地鐵站、室內(nèi)等環(huán)境空氣凈化方面,如沈晉明等[2]做了負(fù)離子技術(shù)對(duì)地鐵站環(huán)境改善效果的研究；賀江華等[3]研究了室內(nèi)空氣負(fù)離子濃度與PM2.5、PM10濃度的關(guān)系；張治國(guó)等[4]分析了負(fù)離子對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的改善情況。以上研究均得出負(fù)離子在凈化空氣方面效果明顯，但未見(jiàn)隧道施工采用負(fù)離子空氣凈化技術(shù)的相關(guān)研究。為研究施工隧道采用負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)的凈化效果，本文采用室內(nèi)模擬試驗(yàn)的方法，鞭炮完全燃放后，分別對(duì)在自然沉降和開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)時(shí)室內(nèi)PM2.5與PM10的兩個(gè)空氣指標(biāo)的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此來(lái)驗(yàn)證負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)的凈化效果。

1 室內(nèi)試驗(yàn)方案

此模擬實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所為8m×7m×5m的空房間，如圖1所示，實(shí)驗(yàn)采用燃放鞭炮的方式制造空氣污染，以此來(lái)模擬施工爆破后的洞內(nèi)環(huán)境。整個(gè)室內(nèi)試驗(yàn)共有兩組，第一組在燃放鞭炮后自然沉降，監(jiān)測(cè)40分鐘內(nèi)PM2.5與PM10兩個(gè)指標(biāo)；第二組在燃放鞭炮后開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)，同樣監(jiān)測(cè)40分鐘內(nèi)PM2.5與PM10兩個(gè)指標(biāo)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，鞭炮完全燃放后，自然沉降45分鐘時(shí)的室內(nèi)環(huán)境如圖2；開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)30分鐘時(shí)的的室內(nèi)環(huán)境如圖3。在鞭炮完全燃放后開(kāi)始計(jì)時(shí)讀數(shù)，在自然沉降下的PM2.5與PM10監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2-1，PM2.5與PM10的變化趨勢(shì)如圖4；在開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)后的PM2.5與PM10監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2-2，PM2.5與PM10的變化趨勢(shì)如圖5。

表2 -1 自然沉降的監(jiān)測(cè)結(jié)果

表2-2 開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)后的監(jiān)測(cè)結(jié)果

從表2-1和圖4看出，采用自然沉降的方式時(shí)室內(nèi)空氣中PM2.5和PM10濃度先升后降，兩指標(biāo)在監(jiān)測(cè)三分鐘左右達(dá)到峰值，隨著時(shí)間推移，總體呈下降趨勢(shì)，但是下降得越來(lái)越慢，經(jīng)自然沉降45min時(shí)，房間內(nèi)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(kāi)啟凈化系統(tǒng)情況下，PM2.5和PM10濃度在監(jiān)測(cè)三分鐘左右達(dá)到峰值，在隨后一段時(shí)間PM2.5濃度基本穩(wěn)定，但從第25次讀數(shù)開(kāi)始，儀器示數(shù)明顯下降，最終PM2.5小于50g/m3。總體來(lái)看，PM2.5和PM10濃度呈下降趨勢(shì)，PM10的下降先于PM2.5。30分鐘時(shí)，PM2.5的大約下降96%，PM10大約下降92%。相比于自然沉降，采用負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)時(shí)PM2.5和PM10去除速率更快、去除效率更高。

3 結(jié)論

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

（2）鞭炮完全燃放后，相比于自然沉降，開(kāi)啟負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)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(fù)離子新風(fēng)凈化系統(tǒng)的研究和發(fā)展方向探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2017,43(08):73-76.

[2]沈晉明,饒松濤.負(fù)離子技術(shù)對(duì)地鐵站環(huán)境改善效果的研究[J].暖通空調(diào),2009,39(02):122-127.

[3]賀江華,譚益民,周蘭芳.室內(nèi)空氣負(fù)離子濃度與PM2.5、PM10濃度的關(guān)系[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(05):96-100.

[4]張治國(guó),于革,朱浩.負(fù)離子對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的改善[J].黑龍江科學(xué),2014,5(11):208.