基于乘客主觀評價的地鐵車廂氣味調研

王 涵 黃盛浩 袁艷平 鄧夢思

（1.西南交通大學機械工程學院 成都 610031；2.西南交通大學唐山研究生院 唐山 063000）

0 引言

隨著經濟發展、人民生活水平的提高以及城市化進程，人們對公共交通的需求也逐漸增大，地面交通已經無法滿足人們出行的需要，城市軌道交通逐漸成為城市居民出行的重要方式。地鐵以其快速高效的優點，迅速受到大眾青睞。自1969年北京成為中國第一個擁有地鐵的城市以來，地鐵建設進入快車道。截至目前，國內已有33 個城市開通了地鐵，就總里程而言，上海以783.7km 位列榜首，其次是北京，里程數為727.8km，然后是成都、廣州和深圳，里程數分別為557.7km、530.6km 和423km[1]。地鐵能夠到達的地方越來越多，選擇乘坐地鐵的人數也隨之增加，然而地鐵車廂中空氣質量問題和乘客舒適度問題也隨之而來。和地面交通工具不同，地鐵車廂環境相對封閉，主要通過空調送風系統和過濾系統來降低車廂內污染物濃度。在客流高峰期，如果不及時將車廂內的空氣污染物稀釋排除，將會導致車廂內空氣品質惡化[2]，使乘客產生不良反應，甚至危害健康[3]，所以提高地鐵車廂的空氣品質對于改善城市居民健康出行十分重要。

已有研究表明，車廂空氣中存在一些具有致癌風險的揮發性有機物，例如苯、甲醛、乙苯、乙醛等[4]。龔宇[5]等人在對上海地鐵車廂的顆粒物和揮發性有機物的檢測中發現苯系物是地鐵車廂中最主要的氣態污染物，且部分舊地鐵線路的PM2.5濃度高于國家標準《環境空氣質量標準》中的規定濃度（75μg/m3）。Park[6]等人測量了地鐵站內環境的甲醛以及TVOC 的濃度，發現換氣次數不足和通風管理不當會導致甲醛和TVOC 水平高，且濃度水平與季節也有一定關系。王寶清[7]等對天津地鐵車廂的PM2.5進行測量，發現地下車內PM2.5的濃度要高于地面濃度，說明地鐵車廂在地下隧道中行駛時的人體PM2.5暴露濃度要高于地面環境。楊偉超[8]等對地鐵內的CO2濃度進行了采樣分析，發現地鐵內的CO2濃度水平與乘客人數直接相關，客流高峰期時段車廂內的污染物濃度水平要高出其他時段。隨著乘客的密度增加，人體對氣流的阻礙也會造成車廂內空氣的惡化[9]。

地鐵車廂內許多污染物是有氣味的。在地鐵車廂檢測到VOC 成分中有苯、甲苯、乙苯、二甲苯等有機物均具有特殊芳香味[5]，且與檢測人體散發的VOC 部分[10]相對應，說明了車廂中的有味道的有機物部分來源于人體散發的。由人體散發的部分VOC，如乙酸等短鏈脂肪酸、烯丙基甲基硫等硫化合物也是有氣味的[10]，會增加車廂內異味程度。此外，地鐵車廂中一部分VOC 具有刺激性氣味，如甲醛，車廂內甲醛濃度的平均值明顯高于室外水平[11]。地鐵中的甲醛主要來源有建材、裝飾材料、保溫材料等散發出來[12]，且室內甲醛濃度達到0.05mg/m3時，人體就會產生不適感[13]。由此可知，地鐵車廂內氣味水平能一定程度上反應車廂空氣品質。有必要結合氣味對地鐵車廂內的空氣品質進行深入研究。而且，乘客對地鐵車廂內氣味有著最直觀的感受，因此也有必要從乘客的角度出發，對地鐵車廂內氣味現狀進行調查，為后續地鐵車廂空氣質量改善措施提供基礎數據支撐。

本文基于乘客主觀評價，采取問卷調查的方式，對地鐵乘客關于車廂內氣味的主觀感受、乘客的健康意識等相關問題進行了調研，探究了氣味的類型以及來源，為后續提高地鐵車廂空氣品質提供了基礎信息。

1 研究方法

1.1 調研目的及內容

本次調研的主要目的是基于乘客的主觀角度了解地鐵車廂內的空氣品質的現狀、影響因素以及乘客的健康意識。在設計問卷時，問卷內容主要包括被調研對象的基本信息、對車廂氣味的主觀感受、受訪者的健康意識以及希望采取的地鐵環境質量改善措施四個方面，具體內容如表1所示。

表1 問卷調查的內容Table 1 Content of the questionnaire survey

1.2 調研方法及對象

地鐵乘客對地鐵的空氣品質問題會有更直觀的感受，本研究將國內地鐵乘客作為調研對象，此次調研問卷采用網絡問卷的形式隨機發放，調查時間為2021年3月19日至4月17日，收回有效問卷共541 份。

問卷調查所得數據統一采用Excel 錄入，在數據分析前，對回收的問卷進行人工核查，對于存在個別選項缺失、數據異常或前后問題邏輯不通的問卷剔除，保證數據的可靠性。問卷數據采用SPSS 24.0 軟件進行分析。

1.3 文獻調研

為便于更清楚全面的了解在地鐵車廂中空氣品質的研究現狀，本研究在主要問卷調研基礎上結合文獻調研結果，更加全面分析地鐵車廂氣味與空氣品質關系。文獻調研過程中，以“metro carriage&air quality”作為英文關鍵詞以及以“地鐵車廂&空氣品質”作為中文關鍵詞，分別利用“Web of science”數據庫、“SpringerLink”數據庫和“中國知網”數據庫進行主題搜索，共收集到相關文章18 篇，在此基礎上總結地鐵車廂空氣品質的現狀。

2 調研結果分析

2.1 調研對象的基本信息

本次調研收回的有效問卷541 份，調查對象的性別、年齡、乘坐地鐵的次數和在地鐵中停留的時長如表2所示。可以看出，調研對象中男性占據大部分，男女比例約為1.6:1；調研對象分布在多個年齡段，其中20～30 歲比例最大，占全部調研對象的74.86%；調研對象的職業普遍是學生黨和上班族，占全部調研對象的93.16%；調研對象常住地區主要分布在華北、華中和西南地區，所占比例分別是20.89%、38.82%、14.79%，這些地區也是城市軌道交通較為發達地區，說明調研結果能代表我國大多數地鐵乘客的主觀感受；調研對象每周乘坐地鐵次數在5 次以內的占據55.45%，而且單次乘地鐵時長在15～30 分鐘的占42.33%，乘車時間超過30 分鐘的占33.27%，人均乘車時長大約在28.6分鐘，說明調研對象在地鐵環境中暴露的時間較長，這一暴露時長分布為后續健康風險評估提供了基礎數據。

表2 乘客基本信息Table 2 Basic Information Of Passenger

2.2 地鐵車廂空氣質量主觀評價

2.2.1 主觀氣味感受

圖1 顯示了受訪者對地鐵車廂內氣味的主觀感受，52.50%的受訪者感受得到車廂內存在異味，說明大多數受訪者對地鐵車廂內的空氣質量并不完全滿意，有接近10%的乘客認為地鐵車廂氣味明顯，甚至引起身體不適。由此可見車廂內的異味問題亟待解決，空氣品質還需改善。

圖1 乘客對車廂氣味的主觀感受Fig.1 Passengers'subjective perception of carriage smell

2.2.2 氣味類型及來源

乘客對車內氣味類型以及氣味來源的評價如表3所示。

表3 地鐵車廂內的氣味類型及來源調研結果Table 3 Investigation results of odor types and sources inmetro carriages

車輛自身材料散發的氣味和人員流動引起的不新鮮氣味被認為是地鐵車廂內的主要氣味類型，其中，高達73.01%的受訪者認為氣味類型是由人員流動引起的不新鮮氣味，說明這類氣味屬于車廂內典型氣味類型，而刺激性和香味占比較少，這可能是因為地鐵環境和周圍人攜帶的氣味具有偶然性所導致。在對氣味進行溯源的調研中，周圍人散發、車廂內的基本設施散發以及車廂空調通風系統帶入被認為是主要氣味來源，其中，被認為是周圍人散發的占比最高，達68.58%，與氣味類型中占比最高的人員流動引起的不新鮮氣味相對應。已有研究表明，人體散發的VOC 有成百上千種，其中芳香族化合物、硫化合物、短鏈脂肪酸等都是有氣味的，它們會極大的影響感知空氣質量[10]。隨著乘客密度的增加，車廂內的擁擠情況會導致空氣流通性變差，車廂內的空氣異味感也隨之升高[1]。

2.2.3 影響因素

調研結果表明，受訪者認為地鐵車廂溫度、天氣以及季節均會影響地鐵車廂空氣品質，如圖2、表4、表5所示。

表4 天氣對地鐵車廂氣味的影響Table 4 Influence of weather on odor of subway carriage

表5 季節對地鐵車廂氣味的影響Table 5 The influence of seasons on the smell of metro carriages

圖2 溫度對地鐵車廂氣味的影響Fig.2 Influence of temperature on odor of subway carriage

本次調研共有341 人認為車廂溫度對車廂氣味變化有影響，占所有受訪者的63.27%，說明大部分乘客覺得溫度是影響車廂內空氣質量的一個主要因素。大部分乘客覺得溫度在25℃以上時車廂的氣味比較明顯，這可能是由于溫度升高可能會增強材料與人員散發造成的[14]，同時溫度升高時也會造成氣味傳播速度加快。據測量，地鐵溫度在高峰時段會相應增大，可能顯著影響車廂內空氣品質，降低乘客乘車的舒適度[9]。

如表4所示，約一半的受訪者認為下雨天對地鐵車廂氣味影響比較明顯，雨天會導致空氣濕度增大，進而空氣流動性會變差，會導致產生的氣味很難散發出去。僅有25.88%的受訪者認為天氣對車廂氣味的影響不明顯，說明大部分乘客認為天氣對地鐵車廂的氣味產生了影響。如表5所示，超60%的受訪者覺得夏季的車廂氣味比較明顯，夏天的大氣溫度較高，會導致氣味分子的運動加劇，氣味的傳播也就會較其他季節快一些，而且人體的新陳代謝更加旺盛，代謝率升高時，由人體產生的內源性VOC 濃度也隨之增加[10]，因此夏季車廂氣味會較其他季節更明顯一些。覺得不同季節地鐵車廂內氣味無明顯差別的僅占15.71%，證明絕大部分乘客認為季節對地鐵車廂的氣味產生了一定影響。以上結果說明地鐵車廂內通風設計及運行應該根據不同的氣候特點以及季節變化進行針對性調整。

2.3 乘客的健康意識

乘客對地鐵車廂內空氣污染認識程度的統計結果如表6、圖3、圖4所示。

表6 地鐵車廂內氣味可能引起的不適反應Table 6 Possible uncomfortable reactions caused by odors in metro carriages

圖3 車廂內氣味可能引起的不良反應Fig.3 Possible adverse reactions caused by odor in the carriage

圖4 車廂內的氣味對乘客選擇地鐵乘車的影響程度Fig.4 Influence degree of smell in carriage on passengers'choice of metro

由表6 可以看出有75.42%的乘客覺得車廂內的氣味會影響到身體健康，僅有19.22%的乘客認為地鐵車廂內的氣味不會對身體產生影響。如圖3所示，大部分受訪者認為車廂內的氣味會引起產生暈車、呼吸不暢、心情不好等不良反應。如圖4所示，33.5%的乘客會因為地鐵車廂異味而改變交通方式，如打車、駕車，這不利于低碳交通目標的實現。66.5%的乘客并不會因為地鐵車廂的空氣污染而選擇其他交通方式，說明即便車廂內的氣味會引起乘客多種類型的不良反應，但大多數乘客依然會選擇地鐵出行，這可能是由于地鐵的便捷性和經濟性導致的，這進一步說明了改善車廂內空氣品質的緊迫性，進而提高乘客的乘車舒適性。

2.4 提高地鐵車廂空氣品質的相關建議

如圖5所示，73.1%的受訪者希望可以通過增大通風量以及加強空氣過濾的方式來改善地鐵車廂的空氣質量，增大通風量可以加速車廂內與外界的的空氣交換，提高空氣過濾系統的過濾效果可以過濾掉一部分有機污染物和粉塵顆粒物，以此提高車廂空氣質量。根據模擬分析，車廂人員過多時易出現渦流等死角區域，且除送風口及回風口處，車輛兩端風速小，污染物會漂浮在空中，造成乘客的不舒適感[15]，即保證室內空氣品質的主要措施還是全面通風。

圖5 相關建議Fig.5 Recommendations

車廂內的通風系統對乘客的熱舒適也起到一定的調節作用，故建議地鐵通風系統在人流量低峰期可以適當減少通風量降低能耗，在高峰時段適當增大通風，以提高乘客的乘車的舒適度，為乘客提供較好的乘車環境。空氣凈化是以提高空氣的潔凈度為主要目的的空調調節技術，地鐵空調系統的空氣凈化也可以根據不同季節的空氣污染物的特點提供合適的新風量，以及采用不同的凈化技術，如臭氧負離子空氣凈化技術、紫外線消毒殺菌技術、活性炭過濾技術等，降低由新風帶入車廂的污染物濃度。

3 討論

文獻調研顯示，近些年來的多個國家均開展過關于地鐵車廂空氣品質的研究，其中我國的研究較多集中在部分經濟發達省市，如北京、上海、成都、廣州等。

表7 為近幾年國內地鐵車廂空氣品質的主觀調研結果，由表可知很大一部分工作人員及乘客都認為地鐵車廂存在異味，且通風、人流量是造成車廂內異味的主要原因，且異味強弱與季節有關，這與本研究調研結果中關于異味來源、異味季節性變化等結果較為符合。結合已有研究與本研究可知，對地鐵車廂氣味來源及控制進行研究對于車廂內空氣品質改善有助于人們選擇乘坐地鐵，低碳出行。

表7 近幾年國內地鐵車廂空氣品質主觀調查結果總結Table 7 Summary of subjective investigation results of air quality in metro cars in recent years

由近幾年國內地鐵車廂空氣品質實測結果（見表8）可知，車廂內測得的甲醛、NH3、NO2等污染物濃度在《室內空氣質量標準》（GB/T 18883-2002）和《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）限值范圍內，但車廂內TVOC、顆粒物等的污染物濃度有嚴重超標現象，因此還需要對車廂內污染物，尤其是帶有氣味的污染物進行進一步研究，以提出有效的控制措施，改善地鐵車廂空氣品質。

表8 近幾年國內地鐵車廂空氣品質實測調查結果總結Table 8 Summary of air quality survey results of domestic metro cars in recent years

4 結論

本文通過網絡問卷對國內541 名地鐵乘客關于地鐵車廂的空氣品質主觀評價進行了調研，通過統計分析，可得以下結論：

（1）52.5%的受訪者感受得到地鐵車廂內存在異味且由人員流動引起的不新鮮氣味被認為是車廂內的主要氣味類型。

（2）大部分乘客認為氣味來源于周圍人以及地鐵車廂內設施的散發，而且溫度、天氣和季節都對車廂內的氣味產生了影響。

（3）地鐵乘客對車廂空氣品質的關注程度在逐步提高，且多數受訪者具有較強的健康意識，并且希望能通過加強通風及空氣過濾來提高地鐵車廂空氣品質，因此改善地鐵車廂空氣品質十分重要。