地鐵列車客室空氣污染因子分析

張建平 李 巖

地鐵列車客室空氣污染因子分析

張建平 李 巖

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司研發(fā)中心,102208,北京//第一作者，高級(jí)工程師）

地鐵列車客室空氣質(zhì)量已引起高度重視。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析了列車客室內(nèi)空氣污染因子及產(chǎn)生的原因，并提出了降低與防治污染因子的措施。其中，揮發(fā)性有機(jī)物、苯系物、CO、SO2的濃度較低，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)人群健康的危害不大；氨、細(xì)菌總數(shù)、可吸入顆粒物、CO2等指標(biāo)部分超標(biāo)，需加強(qiáng)管理；CO2和氨在人員密集的車廂內(nèi)濃度超標(biāo)，可采用加強(qiáng)通風(fēng)或增加空氣凈化設(shè)備的措施以改進(jìn)空氣質(zhì)量。

地鐵列車；客室空氣；污染因子

AbstractThe quality of air in subway carriage arouses great attention in the public.According to the statistical analysis on monitored data and the related protocols，air pollution factors and main sources of pollution in carriage are analyzed,corresponding measures are proposed.In which，the volatile organic chemicals，benzene series，CO and so on are not very harmful because of the low concentration，while ammonia，the total number of bacteria，PM and CO2must be strictly controlled,strong ventilation and air clean equipment must be installed to improve the air quality in subway carriage.

Key wordssubway carriage； air quality in chamber； pollution factors

Author′s addressR&D Center，Beijing Metro Operation Co.，Ltd.，102208，Beijing，China

地鐵作為公共場(chǎng)所，具有人群密集、流動(dòng)性強(qiáng)、涉及面廣、影響范圍大等特點(diǎn)。由大量的人群聚集而產(chǎn)生的污染物會(huì)危害人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)；地鐵站內(nèi)和客室內(nèi)各種裝修材料散發(fā)的苯、甲苯及甲醛等有機(jī)物，以及空氣中積存的各類細(xì)菌及病毒等微生物更會(huì)對(duì)人體的健康造成直接威脅。作為特殊的密閉性空間，地鐵列車客室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接關(guān)乎公眾的身體健康和社會(huì)的安定。為此，進(jìn)行列車客室空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行污染因子評(píng)估與分析，可有效控制和改善列車客室內(nèi)空氣質(zhì)量，最大程度地保障廣大乘客的身體健康和環(huán)境利益。

1 監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)因子的選取

結(jié)合軌道交通系統(tǒng)管理的經(jīng)驗(yàn)和所在區(qū)域的氣候特點(diǎn)，綜合考慮環(huán)境空氣影響因子、環(huán)境衛(wèi)生影響因子和監(jiān)測(cè)實(shí)施的技術(shù)可行性，確定空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子包括：細(xì)菌總數(shù)、CO、TVOC（總揮發(fā)性有機(jī)物）、甲醛、氨、SO2、苯、甲苯、二甲苯、溫度、濕度、CO2、可吸入顆粒物（PM10、PM2.5）。

監(jiān)測(cè)地點(diǎn)選取了5條地鐵線路的運(yùn)營列車客室內(nèi)部。客室監(jiān)測(cè)位置為車廂內(nèi)頭部及車廂內(nèi)尾部。在4月、5月、7月及8月，每月選取一個(gè)工作日作為監(jiān)測(cè)日。對(duì)5條線路的運(yùn)營列車同時(shí)從8點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)至17點(diǎn)。

根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果和污染物對(duì)人身健康的影響程度，最終確定評(píng)價(jià)因子為：細(xì)菌總數(shù)、CO、TVOC、甲醛、氨、SO2、苯、甲苯、二甲苯、溫度、濕度、CO2、可吸入顆粒物（PM10、PM2.5）。

2 監(jiān)測(cè)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

2.1 監(jiān)測(cè)方法的確定

地下軌道交通系統(tǒng)是典型的人員密集公共場(chǎng)所，相關(guān)的空氣環(huán)境質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有GB 9672—1996《公共交通等候室衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 9673─1996《公共交通工具衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50325—2010《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》、GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 18883—2001《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》等。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子的測(cè)定方法見表1。

2.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

地下軌道交通系統(tǒng)中的站臺(tái)屬于《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》中規(guī)定的2類民用建筑，而軌道交通列車屬于公共交通工具。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先和標(biāo)準(zhǔn)限值嚴(yán)格執(zhí)行的要求，結(jié)合北京市的大氣污染治理方針和指導(dǎo)思想，本項(xiàng)目選取較嚴(yán)格的限值作為評(píng)價(jià)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)限值如表2所示。

表1 測(cè)試方法

表2 軌道交通系統(tǒng)環(huán)境空氣標(biāo)準(zhǔn)限值

3 評(píng)價(jià)方法及結(jié)果

3.1 評(píng)價(jià)方法

（1）濃度指標(biāo)評(píng)價(jià)法（標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法）：這是一種最基本的評(píng)價(jià)方法，根據(jù)不同時(shí)期、不用位置的污染物監(jiān)測(cè)濃度，采用單因子評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)所有項(xiàng)目的濃度是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值，并根據(jù)濃度指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)污染指數(shù)為：

式中：

Sij——污染物i在第j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，＞1為超標(biāo)；

Cij——污染物i在第j點(diǎn)的質(zhì)量濃度；

Csi——污染物i質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)限值。超標(biāo)倍數(shù)為：

（2）主觀與客觀相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法：這一評(píng)價(jià)包括客觀評(píng)價(jià)、主觀評(píng)價(jià)和背景調(diào)查三個(gè)過程。客觀評(píng)價(jià)根據(jù)室內(nèi)污染物指標(biāo)來評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量；主觀評(píng)價(jià)利用人的感覺描述對(duì)環(huán)境因素的滿意程度和估計(jì)環(huán)境對(duì)健康的影響。一般用國際通用的調(diào)查表方法來規(guī)范主觀評(píng)價(jià)，以提取最大的信息量，強(qiáng)化評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的可靠性。背景調(diào)查包括了排他性調(diào)查和個(gè)人資料調(diào)查，主要用以排除背景差異和個(gè)人偏向的干擾 ,避免影響評(píng)價(jià)結(jié)果 ,有助于作出正確判斷。最終評(píng)價(jià)要綜合三部分的評(píng)價(jià)資料,采用統(tǒng)計(jì)分析的方法來評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量和等級(jí),并為改善環(huán)境質(zhì)量提供整改依據(jù)及對(duì)策。

（3）室內(nèi)空氣質(zhì)量等級(jí)的模糊評(píng)價(jià)：室內(nèi)空氣質(zhì)量是一個(gè)模糊概念 ,可采用模糊數(shù)學(xué)方法加以研究。該方法關(guān)鍵要建立室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的模糊數(shù)學(xué)模型，以確定各類影響健康的因素對(duì)可能結(jié)果的隸屬度，并對(duì)被評(píng)價(jià)的對(duì)象（室內(nèi)空氣質(zhì)量）進(jìn)行模糊分級(jí)。

（4）數(shù)值模擬法：通過對(duì)室內(nèi)空氣流動(dòng)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及污染物濃度場(chǎng)等數(shù)值進(jìn)行模擬分析，求出室內(nèi)各位置的風(fēng)速、溫度、相對(duì)濕度及污染物質(zhì)量濃度等參數(shù)，并根據(jù)熱源及邊界條件等進(jìn)一步求出室內(nèi)各點(diǎn)的輻射溫度，結(jié)合人的衣著及活動(dòng)量，求得室內(nèi)各點(diǎn)的PMV(熱舒適指標(biāo))。同時(shí)，利用室內(nèi)空氣的流動(dòng)形式和擴(kuò)散特性，求出室內(nèi)各點(diǎn)空氣齡，并以此為依據(jù)分析評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)通風(fēng)換氣效率、熱舒適和污染物排除效率等。本項(xiàng)目評(píng)價(jià)采用以標(biāo)準(zhǔn)污染指數(shù)和超標(biāo)倍數(shù)作為分析指標(biāo)評(píng)價(jià)各監(jiān)測(cè)因子的污染狀況。

3.2 統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

污染物監(jiān)測(cè)因子的污染指數(shù)和超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 監(jiān)測(cè)因子污染指數(shù)和超標(biāo)倍數(shù)

4 超標(biāo)因子分析及降低污染的措施

4.1 細(xì)菌總數(shù)

列車客室內(nèi)細(xì)菌總數(shù)的超標(biāo)率為6.25%，超標(biāo)率較低。這說明細(xì)菌總數(shù)因子的超標(biāo)僅為個(gè)別點(diǎn)位的偶發(fā)現(xiàn)象，不具有普遍代表性。細(xì)菌總數(shù)指標(biāo)與軌道交通系統(tǒng)內(nèi)的通風(fēng)凈化設(shè)施運(yùn)行狀況，通風(fēng)口潔凈程度，監(jiān)測(cè)時(shí)段的季節(jié)、濕度、溫度等條件，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位處客流量，以及衛(wèi)生管理水平等因素相關(guān)。

公共場(chǎng)所因人群密集、流動(dòng)性大，易造成傳染性疾病的傳播。空氣中細(xì)菌總數(shù)是評(píng)價(jià)公共客場(chǎng)所室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要衛(wèi)生指標(biāo)之一。針對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果中的細(xì)菌總數(shù)因子低超標(biāo)率，建議運(yùn)營管理部門通過加強(qiáng)站臺(tái)和列車客室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生管理，嚴(yán)格消毒制度，調(diào)整站內(nèi)和列車客室的通風(fēng)凈化設(shè)施運(yùn)行工況等方式，以進(jìn)一步提高站臺(tái)和列車客室內(nèi)整體的清潔程度。

4.2 氨

列車客室內(nèi)氨因子的濃度超標(biāo)率較高，具有一定的普遍性和代表性。軌道交通系統(tǒng)中氨來源于人體代謝和建筑物混凝土中含尿素類防凍劑的揮發(fā)。

氨具有刺激性，有毒，對(duì)人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，常被吸附在皮膚粘膜和眼結(jié)膜上，從而產(chǎn)生刺激和炎癥。可麻痹呼吸道纖毛和損害粘膜上皮組織，使病原微生物易于侵入，減弱人體對(duì)疾病的抵抗力。氨通常以氣體形式吸入人體，氨被吸入肺后容易通過肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。

地鐵客室內(nèi)氨的主要來源為人體呼吸與汗液排放。根據(jù)資料，人體呼吸排放氨因子量為3.64 g/（人·a），人體汗液排放的氨因子量為17.00 g/（人·a）。當(dāng)?shù)罔F內(nèi)乘車人數(shù)增加，出現(xiàn)擁擠時(shí)，人體汗液的氨排放因子也會(huì)有所提高。

4.3 CO2

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，列車客室內(nèi)CO2濃度較高。CO2來源于人體呼吸代謝，其密度較空氣大。

當(dāng)CO2較少時(shí)對(duì)人體無危害，但其超過一定量時(shí)會(huì)影響人的呼吸，使人血液中的碳酸濃度增大，酸性增強(qiáng)，并產(chǎn)生酸中毒。當(dāng)空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，會(huì)使人感到氣悶、頭昏、心悸；為4%～5%時(shí)，會(huì)使人感到眩暈；為6%以上時(shí)，會(huì)使人神志不清、呼吸逐漸停止甚至死亡。

4.4 可吸入顆粒物

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，新建線路列車客室的可吸入顆粒物濃度明顯低于老舊線路。可吸入顆粒物在站臺(tái)內(nèi)濃度超標(biāo)的原因主要為站臺(tái)及隧道內(nèi)的顆粒物受列車運(yùn)行產(chǎn)生的活塞風(fēng)的影響。因此，建議管理部門在建設(shè)施工和運(yùn)行時(shí)，要注意施工期和運(yùn)行期的環(huán)境衛(wèi)生管理，采取清潔生產(chǎn)的方式減少隧道內(nèi)的揚(yáng)塵，做好新線開通運(yùn)行前的環(huán)境整治，加強(qiáng)對(duì)老舊線路沿線的基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)，加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)備管理和隧道內(nèi)的清潔工作，降低隧道內(nèi)和站臺(tái)內(nèi)的顆粒物濃度。

5 結(jié)語

本文對(duì)5條線路的運(yùn)營列車客室內(nèi)部空氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在軌道交通系統(tǒng)環(huán)境中，揮發(fā)性有機(jī)物、苯系物、CO、SO2的濃度較低。其在所監(jiān)測(cè)線路和點(diǎn)位均達(dá)到相關(guān)環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)限值，對(duì)人群健康的危害不大；氨、細(xì)菌總數(shù)、可吸入顆粒物、CO2等指標(biāo)在部分時(shí)段和部分點(diǎn)位的超標(biāo)，需在日常工作中采取加強(qiáng)管理等措施進(jìn)行防治；CO2和氨的濃度在人員密集的車廂內(nèi)超標(biāo)具有普遍性，是站臺(tái)和客室空氣環(huán)境中的主要污染物，需引起重視，并應(yīng)采取增加通風(fēng)新風(fēng)量、加裝空氣凈化裝置等措施進(jìn)行改進(jìn)，以保證環(huán)境空氣質(zhì)量的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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Analysis of Air Pollution Factors in Subway Carriage

ZHANG Jianping，LI Yan

R122.3：U266.2

10.16037/j.1007-869x.2017.09.010

2015-11-03）