南方某市冬季地鐵車站空氣可吸入顆粒物濃度分布特征*

巫豐宏，池 艷，農(nóng)集山，雷駿斌

（1.廣西南寧市疾病預(yù)防控制中心，南寧 530023;2.廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧 530021）

隨著城市現(xiàn)代交通建設(shè)的不斷發(fā)展，地鐵交通以其快捷、準(zhǔn)點(diǎn)、運(yùn)量大、環(huán)保等優(yōu)勢和特點(diǎn)，正逐漸成為很多大城市的主要公共交通方式。但地鐵車站一般位于地面以下，屬于相對封閉的建筑結(jié)構(gòu)，車站乘客密集，且自然通風(fēng)不足，不利于車站空氣中各種有害物質(zhì)的稀釋和排出[1]。可吸入顆粒物（PM10）是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10 μm 的顆粒物，可進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，具有粒徑小，表面積大，易吸附有害物質(zhì)，在空氣中懸浮停留時(shí)間長等特點(diǎn)。長期暴露于空氣中高濃度可吸入顆粒物可增加罹患心肺疾病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。國內(nèi)、外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，地鐵車站空氣可吸入顆粒物濃度范圍從每立方米幾十微克到上千微克不等，可吸入顆粒物作為一類具有健康風(fēng)險(xiǎn)的室內(nèi)空氣污染物，其污染情況已成為影響地鐵車站空氣質(zhì)量狀況的一個(gè)重要因素[4-8]。本次調(diào)查研究對南方某市地鐵車站空氣可吸入顆粒物（PM10）濃度分布情況進(jìn)行監(jiān)測和分析，系統(tǒng)分析地鐵車站空氣顆粒物污染特征數(shù)據(jù)，為探索制定干預(yù)措施，更好地保護(hù)乘客健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2019 年12 月至2020 年1 月，本研究對南方某城市的1 號及2 號地鐵線選取6 個(gè)地鐵車站作為研究對象。其中，2個(gè)車站為線路換乘站，2 個(gè)車站為交通接駁站(接駁火車和客運(yùn)汽車)，2 個(gè)車站為單獨(dú)車站；6 個(gè)車站分布在4 個(gè)城區(qū)，在車站類型和地點(diǎn)分布上均具有一定的代表性。這6個(gè)車站均為地下車站，車站開通運(yùn)行時(shí)間均超過2年，車站均為正常運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 監(jiān)測方法 每個(gè)車站設(shè)置5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，其中在車站室內(nèi)乘客行進(jìn)的路線上設(shè)置4 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，即分別在站廳層的出入通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，以及在站臺層設(shè)置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)位置避開通風(fēng)口、空調(diào)風(fēng)口等，并距離墻壁1 m 左右，采樣高度為人群呼吸帶范圍（距地面1.2～1.5 m），在每個(gè)車站外地面的新風(fēng)亭附近設(shè)置1個(gè)地面對照監(jiān)測點(diǎn)，對照監(jiān)測點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離車站的出入口，在距離車站新風(fēng)亭旁約2 m的位置設(shè)立。

每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)每天監(jiān)測3 個(gè)時(shí)段，即客流平峰期（10:00～12:00）、早高峰期（7:00～9:00）及晚高峰期（17:00～19:00），每個(gè)時(shí)段監(jiān)測1次，連續(xù)監(jiān)測3 d（均為工作日）。采用Dust-Trak Aerosol Monitor TSI-8532型激光粉塵儀（美國TSI）對車站室內(nèi)空氣PM10濃度進(jìn)行監(jiān)測。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，多組間比較采用單因素方差分析，采用Student-Newman-Keuls（SNK）檢驗(yàn)進(jìn)行組間兩兩比較；相關(guān)性分析采用Pearson’s correlation coefficient test 相關(guān)性檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 車站不同地點(diǎn)空氣PM10濃度 單因素方差分析結(jié)果顯示，車站不同地點(diǎn)PM10濃度比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。車站內(nèi)的4 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)、站臺）PM10濃度均顯著高于地面對照點(diǎn)；在車站內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)中，購票點(diǎn)PM10濃度最高，顯著高于通道、安檢點(diǎn)、站臺的監(jiān)測值（P＜0.05），見表1。

表1 車站不同地點(diǎn)空氣PM10濃度 μg/m3，

表1 車站不同地點(diǎn)空氣PM10濃度 μg/m3，

與地面對照點(diǎn)比較，*P＜0.05；與購票點(diǎn)比較，#P＜0.05。

2.2 車站不同時(shí)段空氣PM10濃度 單因素方差分析結(jié)果顯示，車站內(nèi)PM10濃度在平峰期、早高峰期及晚高峰期比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。車站內(nèi)晚高峰時(shí)段PM10濃度最高，顯著高于早高峰時(shí)段和平峰期時(shí)段的濃度（均P＜0.05）；早高峰時(shí)段PM10濃度與平峰期時(shí)段的濃度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。地面對照PM10濃度在平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10濃度之間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.072），見表2。

表2 車站不同時(shí)段空氣PM10濃度 μg/m3，

表2 車站不同時(shí)段空氣PM10濃度 μg/m3，

與車站內(nèi)晚高峰時(shí)段比較，*P＜0.05。

2.3 車站不同地點(diǎn)不同時(shí)段空氣PM10濃度 車站內(nèi)通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)及站臺在各自的平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10濃度之間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)、站臺晚高峰時(shí)段的PM10濃度顯著高于平峰期時(shí)段的濃度（P＜0.05）；站臺晚高峰時(shí)段的PM10濃度顯著高于早高峰時(shí)段濃度（P＜0.05），見表3。

在平峰期、早高峰期及晚高峰期時(shí)段，通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)、站臺PM10濃度均顯著高于地面對照點(diǎn)濃度（P＜0.05）。在平峰期時(shí)段、早高峰期時(shí)段和晚高峰期時(shí)段，購票點(diǎn)的PM10濃度均顯著高于通道和安檢點(diǎn)的濃度（P＜0.05）；在晚高峰期時(shí)段，購票點(diǎn)的PM10濃度顯著高于站臺的濃度（P＜0.05），見表3。

表3 車站不同地點(diǎn)不同時(shí)段空氣PM10濃度 μg/m3，

表3 車站不同地點(diǎn)不同時(shí)段空氣PM10濃度 μg/m3，

與同組平峰期時(shí)段比較，*P＜0.05；與同組早高峰時(shí)段比較，#P＜0.05；與地面對照點(diǎn)比較，△P＜0.05；與購票點(diǎn)比較，aP＜0.05。

2.4 不同時(shí)段車站客流量情況 對6 個(gè)車站分別在平峰期、早高峰期及晚高峰期的小時(shí)客流量進(jìn)行連續(xù)3 d 監(jiān)測。結(jié)果顯示，早高峰和晚高峰期的客流量均顯著高于平峰期的客流量（P＜0.05），晚高峰期的客流量顯著高于早高峰期的客流量（P＜0.05），見表4。

表4 車站不同時(shí)段的客流量情況 n/h，

表4 車站不同時(shí)段的客流量情況 n/h，

與平峰期時(shí)段比較，*P＜0.05；與早高峰時(shí)段比較，#P＜0.05。

2.5 PM10濃度與客流量的相關(guān)性 對不同監(jiān)測點(diǎn)PM10濃度與車站客流量的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，地面對照點(diǎn)PM10濃度與客流量無明顯相關(guān)性（P＞0.05）；通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)和站臺的PM10濃度與客流量的相關(guān)系數(shù)r分別為0.586、0.563、0.617、0.578（均P＜0.05）。對PM10濃度與客流量存在相關(guān)性的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行擬合趨勢線，顯示通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)和站臺的PM10濃度與客流量均呈正相關(guān)關(guān)系，客流量對于PM10濃度是一個(gè)顯著的影響因素，見圖1。

圖1 車站內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)PM10濃度與客流量的關(guān)系

3 討論

截至2019 年底，中國大陸地區(qū)累計(jì)有40 個(gè)城市建成投運(yùn)地鐵，運(yùn)營線路5 180.6 km，我國已成為世界地鐵線路總長度最長的國家，2019年全年累計(jì)客運(yùn)量達(dá)到237.1億人次[9]，地鐵交通已成為城市居民日常出行的一類重要交通方式。與之相應(yīng)的，作為地鐵車站空氣污染物引發(fā)的健康風(fēng)險(xiǎn)問題之一，地鐵車站空氣中可吸入顆粒物的研究也日益引起人們的關(guān)注。在本次研究中，對地鐵車站空氣中的PM10濃度的監(jiān)測顯示，地鐵車站內(nèi)的出入通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)及站臺監(jiān)測點(diǎn)的PM10平均濃度分別達(dá)到（179.3±16.4）μg/m3、（193.2±24.1）μg/m3、（178.2±17.8）μg/m3和（185.7±11.6）μg/m3，均超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）以及《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883-2002）的PM10濃度150 μg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)、外均有相關(guān)研究報(bào)道地鐵車站空氣中可吸入顆粒物濃度超標(biāo)的情況。此外，有研究還報(bào)道了地鐵車站空氣中可吸入顆粒物是人群重金屬暴露的主要來源之一[10]，地鐵車站空氣可吸入顆粒的遺傳毒性是路面顆粒物的8倍[11]。地鐵車站空氣可吸入顆粒物污染已成為一類值得高度重視的健康風(fēng)險(xiǎn)因素。

在本次研究中，地鐵車站空氣中可吸入顆粒物的濃度呈現(xiàn)一定的時(shí)間及空間分布特征。在不同的時(shí)段，車站內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)晚高峰時(shí)段的PM10濃度最高，顯著高于早高峰時(shí)段及平峰期時(shí)段的濃度（均P＜0.05）。客流高峰時(shí)段PM10濃度高于平峰期時(shí)段濃度的現(xiàn)象在上海、重慶等地鐵車站也有類似的報(bào)道[12-13]。這種不同時(shí)段的PM10濃度水平差異的原因很可能與地鐵車站客流量大小的因素有關(guān)。對PM10濃度與車站客流量的相關(guān)性進(jìn)行分析，顯示車站內(nèi)的通道、購票點(diǎn)、安檢點(diǎn)和站臺的PM10濃度與客流量的大小均呈正相關(guān)關(guān)系（均P＜0.05）。車站為地下封閉式建筑環(huán)境，缺乏自然通風(fēng)，當(dāng)客流量較大時(shí)，乘客除了從外界攜帶顆粒物進(jìn)入車站，還會(huì)引起車站內(nèi)的顆粒物二次懸浮[14]，從而增加車站空氣中的顆粒物含量。有研究表明，人體活動(dòng)可導(dǎo)致顆粒物的二次懸浮，對室內(nèi)空氣的顆粒物濃度有重要影響[15-16]。此外，人體自身也可產(chǎn)生顆粒物。人體呼吸時(shí)除了呼出二氧化碳外，還會(huì)呼出一些細(xì)微的顆粒物，人體表面沾染的顆粒物等也是室內(nèi)空氣顆粒物的來源。有研究計(jì)算了不考慮室內(nèi)地面顆粒物二次懸浮的因素，人體自身的PM10發(fā)塵量為10 mg/（r·h）[17]。在車站外的地面對照點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果顯示，地面對照點(diǎn)空氣PM10濃度在不同時(shí)段比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），這表明車站內(nèi)不同時(shí)段PM10濃度的波動(dòng)變化與車站外界空氣質(zhì)量的相關(guān)性不大，客流量對于車站內(nèi)空氣可吸入顆粒物濃度是一個(gè)主要的影響因素。

車站內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)的PM10濃度均顯著高于地面對照點(diǎn)的濃度，呈現(xiàn)站內(nèi)濃度高于站外濃度的趨勢，這可能與車站為地下封閉式建筑環(huán)境，缺乏自然通風(fēng)，顆粒物易于積聚有關(guān)。國內(nèi)、外多數(shù)研究結(jié)果也顯示，地下車站內(nèi)部環(huán)境的顆粒物濃度普遍高于車站周邊的室外環(huán)境濃度[18-20]。車站內(nèi)不同位置地點(diǎn)的PM10濃度也存在差異。購票點(diǎn)的PM10濃度最高，其次為站臺的濃度，通道和安檢點(diǎn)的濃度相近。呈現(xiàn)這種空間分布的濃度差異的原因很可能與車站內(nèi)的平面布置特點(diǎn)及通風(fēng)系統(tǒng)的換氣對流效能有關(guān)[21]。車站購票點(diǎn)（自動(dòng)售票機(jī)）設(shè)置在站廳的兩端，距離站廳的中部位置較遠(yuǎn)，安檢點(diǎn)的位置靠近站廳的中部。站廳層通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)口分布在站廳中間線兩側(cè)。站廳兩端的購票點(diǎn)PM10濃度較高，原因很可能是因?yàn)樵搮^(qū)域距離送回風(fēng)口較遠(yuǎn)，送風(fēng)氣流速度較低，且氣流方向上存在站廳其它設(shè)備的阻擋，加之購票點(diǎn)是乘客在車站內(nèi)的一個(gè)人群密集位置，送風(fēng)氣流不能夠起到有效的凈化作用，導(dǎo)致顆粒物在該區(qū)域積累；安檢點(diǎn)的位置靠近站廳的中部，屬于在送風(fēng)口附近送風(fēng)氣流速度較大的區(qū)域，由于送風(fēng)氣流的凈化作用，顆粒物濃度較低。站臺因受乘客候車及上下列車的影響，人群密度較高，且站臺屏蔽門外的列車隧道是車站的一個(gè)顆粒物來源，列車經(jīng)過時(shí)的揚(yáng)塵、車輪與軌道摩擦產(chǎn)生的顆粒物、列車車廂內(nèi)顆粒物等由活塞風(fēng)效應(yīng)帶入站臺區(qū)域，因此站臺的顆粒物濃度較高。站廳通道靠近外界地面出入口，自然通風(fēng)條件相對較好，是外界地面環(huán)境與站廳之間的過渡區(qū)域，相比車站內(nèi)的其它位置的顆粒物濃度較低。

本次研究對南方某城市的6個(gè)地鐵車站作為研究對象，對車站空氣的可吸入顆粒物濃度水平進(jìn)行了監(jiān)測，獲得了車站空氣可吸入顆粒物濃度水平的時(shí)間-空間分布特點(diǎn)及變化規(guī)律的初步數(shù)據(jù)。綜合本次監(jiān)測結(jié)果和分析表明，客流量是影響車站空氣可吸入顆粒物濃度水平的一個(gè)重要因素。客流高峰期時(shí)段車站空氣的可吸入顆粒物濃度水平較高，建議有靈活工作時(shí)間的乘客人群可以選擇錯(cuò)峰出行，并建議在地鐵內(nèi)通過佩戴口罩來進(jìn)行空氣顆粒物污染防護(hù)；此外，車站購票點(diǎn)及站臺的空氣可吸入顆粒物濃度水平較高，建議地鐵公司加強(qiáng)對乘客在站內(nèi)通行的管理，維護(hù)好通行秩序，減少乘客在購票點(diǎn)、站臺等位置的擁擠滯留現(xiàn)象，提升通行效率。

此外，地鐵公司應(yīng)進(jìn)一步完善地鐵內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，基于站內(nèi)平面布置特點(diǎn)來進(jìn)一步優(yōu)化送風(fēng)方式，及時(shí)根據(jù)客流量變化情況調(diào)整新風(fēng)送風(fēng)強(qiáng)度，提升通風(fēng)系統(tǒng)的換氣對流效能，以有效改善地鐵空氣質(zhì)量，保障乘客身體健康。