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

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

地鐵列車客室空氣質(zhì)量已引起高度重視。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，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)性有機物、苯系物、CO、SO2的濃度較低，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對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

地鐵作為公共場所，具有人群密集、流動性強、涉及面廣、影響范圍大等特點。由大量的人群聚集而產(chǎn)生的污染物會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、甲苯及甲醛等有機物，以及空氣中積存的各類細(xì)菌及病毒等微生物更會對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的安定。為此，進(jìn)行列車客室空氣質(zhì)量監(jiān)測，并進(jìn)行污染因子評估與分析，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)測與評價因子的選取

結(jié)合軌道交通系統(tǒng)管理的經(jīng)驗和所在區(qū)域的氣候特點，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)測實施的技術(shù)可行性，確定空氣質(zhì)量監(jiān)測因子包括：細(xì)菌總數(shù)、CO、TVOC（總揮發(fā)性有機物）、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)測地點選取了5條地鐵線路的運營列車客室內(nèi)部?？褪冶O(jiān)測位置為車廂內(nèi)頭部及車廂內(nèi)尾部。在4月、5月、7月及8月，每月選取一個工作日作為監(jiān)測日。對5條線路的運營列車同時從8點連續(xù)監(jiān)測至17點。

根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果和污染物對人身健康的影響程度，最終確定評價因子為：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)測方法與評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

2.1 監(jiān)測方法的確定

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)，各項空氣質(zhì)量監(jiān)測因子的測定方法見表1。

2.2 評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

地下軌道交通系統(tǒng)中的站臺屬于《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，本項目選取較嚴(yán)格的限值作為評價的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)限值如表2所示。

表1 測試方法

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

3 評價方法及結(jié)果

3.1 評價方法

（1）濃度指標(biāo)評價法（標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法）：這是一種最基本的評價方法，根據(jù)不同時期、不用位置的污染物監(jiān)測濃度，采用單因子評價方法，評價所有項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)行評價。標(biāo)準(zhǔn)污染指數(shù)為：

式中：

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

Cij——污染物i在第j點的質(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)合的綜合評價方法：這一評價包括客觀評價、主觀評價和背景調(diào)查三個過程?？陀^評價根據(jù)室內(nèi)污染物指標(biāo)來評價室內(nèi)空氣質(zhì)量；主觀評價利用人的感覺描述對環(huán)境因素的滿意程度和估計環(huán)境對健康的影響。一般用國際通用的調(diào)查表方法來規(guī)范主觀評價，以提取最大的信息量，強化評價數(shù)據(jù)的可靠性。背景調(diào)查包括了排他性調(diào)查和個人資料調(diào)查，主要用以排除背景差異和個人偏向的干擾 ,避免影響評價結(jié)果 ,有助于作出正確判斷。最終評價要綜合三部分的評價資料,采用統(tǒng)計分析的方法來評價室內(nèi)空氣質(zhì)量和等級,并為改善環(huán)境質(zhì)量提供整改依據(jù)及對策。

（3）室內(nèi)空氣質(zhì)量等級的模糊評價：室內(nèi)空氣質(zhì)量是一個模糊概念 ,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)量評價的模糊數(shù)學(xué)模型，以確定各類影響健康的因素對可能結(jié)果的隸屬度，并對被評價的對象（室內(nèi)空氣質(zhì)量）進(jìn)行模糊分級。

（4）數(shù)值模擬法：通過對室內(nèi)空氣流動的速度場、溫度場及污染物濃度場等數(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)各點的輻射溫度，結(jié)合人的衣著及活動量，求得室內(nèi)各點的PMV(熱舒適指標(biāo))。同時，利用室內(nèi)空氣的流動形式和擴散特性，求出室內(nèi)各點空氣齡，并以此為依據(jù)分析評價或預(yù)測通風(fēng)換氣效率、熱舒適和污染物排除效率等。本項目評價采用以標(biāo)準(zhǔn)污染指數(shù)和超標(biāo)倍數(shù)作為分析指標(biāo)評價各監(jiān)測因子的污染狀況。

3.2 統(tǒng)計結(jié)果分析

污染物監(jiān)測因子的污染指數(shù)和超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計見表3。

表3 監(jiān)測因子污染指數(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)僅為個別點位的偶發(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)施運行狀況，通風(fēng)口潔凈程度，監(jiān)測時段的季節(jié)、濕度、溫度等條件，監(jiān)測點位處客流量，以及衛(wèi)生管理水平等因素相關(guān)。

公共場所因人群密集、流動性大，易造成傳染性疾病的傳播?？諝庵屑?xì)菌總數(shù)是評價公共客場所室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要衛(wèi)生指標(biāo)之一。針對監(jiān)測結(jié)果中的細(xì)菌總數(shù)因子低超標(biāo)率，建議運營管理部門通過加強站臺和列車客室內(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)施運行工況等方式，以進(jìn)一步提高站臺和列車客室內(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，人體汗液的氨排放因子也會有所提高。

4.3 CO2

監(jiān)測數(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較少時對人體無危害，但其超過一定量時會影響人的呼吸，使人血液中的碳酸濃度增大，酸性增強，并產(chǎn)生酸中毒。當(dāng)空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)為1%時，會使人感到氣悶、頭昏、心悸；為4%～5%時，會使人感到眩暈；為6%以上時，會使人神志不清、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?？晌腩w粒物在站臺內(nèi)濃度超標(biāo)的原因主要為站臺及隧道內(nèi)的顆粒物受列車運行產(chǎn)生的活塞風(fēng)的影響。因此，建議管理部門在建設(shè)施工和運行時，要注意施工期和運行期的環(huán)境衛(wèi)生管理，采取清潔生產(chǎn)的方式減少隧道內(nèi)的揚塵，做好新線開通運行前的環(huán)境整治，加強對老舊線路沿線的基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)，加強通風(fēng)設(shè)備管理和隧道內(nèi)的清潔工作，降低隧道內(nèi)和站臺內(nèi)的顆粒物濃度。

5 結(jié)語

本文對5條線路的運營列車客室內(nèi)部空氣污染物進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，在軌道交通系統(tǒng)環(huán)境中，揮發(fā)性有機物、苯系物、CO、SO2的濃度較低。其在所監(jiān)測線路和點位均達(dá)到相關(guān)環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)限值，對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)在部分時段和部分點位的超標(biāo)，需在日常工作中采取加強管理等措施進(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）