城市轨道交通颗粒物污染的磁学诊断及机理研究

大气颗粒物易吸附有毒物质、难降解、具有累积效应。作为特殊的封闭环境，轨道交通环境内自然通风不足，颗粒物污染严重，可吸入颗粒物暴露严重，极大地危害环境和人类健康。上海轨道交通是亚洲最长网络和第三世界最长运行轨道，是我国城市轨道交通颗粒物污染研究的理想场所。本项目拟以上海市轨道交通站颗粒污染物为研究对象，综合采用环境磁学、地球化学、扫描电镜等手段，研究轨道交通站台颗粒污染物磁学、地球化学元素（尤为重金属）及粒度特征，分析不同类型站台颗粒物污染变化规律，识别颗粒物的主要污染来源，探索环境磁学方法在轨道交通颗粒物污染研究中的有效性和可行性。这项研究不仅可以发展和丰富环境磁学，同时可为轨道交通污染防治和可持续建设提供科学依据，对城市轨道交通环境的改善、以及城市大气污染防治具有重要的科学及现实意义。

我国轨道交通建设进入高峰期，轨道交通大气颗粒物污染问题已经引起社会的广泛关注，是世界各国城市轨道交通普遍存在的一个值得重视的问题。但我国对于城市轨道交通系统的颗粒物研究尚未见报道。本研究以上海市城市轨道交通站台内颗粒污染物作为主要研究对象，综合采用环境磁学、地球化学、扫描电镜等技术手段和数理统计等数据分析、处理手段，对轨道交通站台颗粒物进行研究。主要结论如下：（1）通过对上海市城市轨道交通10条运营线路降尘样品的磁学及扫描电镜分析得出，铁屑和球形磁性颗粒是轨道交通环境中磁性矿物的主要成分；铁屑可能是来自列车与轨道的磨损，球状磁性颗粒可能来源于大气环境中化石燃料的燃烧；（2）通过对比不同类型站台（地下站、地上站）颗粒污染物的磁性特征及理化特征变化规律，揭示了地下站较地上站颗粒物具有较高的χ和 SIRM值，铁磁性碎屑和Fe、Mn含量较高，Al和Ti的含量较低；（3）通过分析获得的轨道交通颗粒物磁性特征以及地球化学元素含量特征表明，地下环境相对密闭，限制了与大气环境的交流；地上站点的颗粒物中除了轨道磨损的颗粒物外，还含有来自大气环境的亚铁磁性颗粒，进而导致磁性相对较弱，同时含有天然来源的高Al和高Ti的颗粒物；（4）轨道交通降尘中含有来自铁轨摩擦和其他工业来源的高铬、高铜以及高镍组分。此外，本研究的实施证明，环境磁学可用于轨道交通颗粒物污染监测研究。