王 涵 黃盛浩 袁艷平 鄧夢(mèng)思

（1.西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 成都 610031；2.西南交通大學(xué)唐山研究生院 唐山 063000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高以及城市化進(jìn)程，人們對(duì)公共交通的需求也逐漸增大，地面交通已經(jīng)無(wú)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(yōu)點(diǎn)，迅速受到大眾青睞。自1969年北京成為中國(guó)第一個(gè)擁有地鐵的城市以來(lái)，地鐵建設(shè)進(jìn)入快車道。截至目前，國(guó)內(nèi)已有33 個(gè)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(shù)為727.8km，然后是成都、廣州和深圳，里程數(shù)分別為557.7km、530.6km 和423km[1]。地鐵能夠到達(dá)的地方越來(lái)越多，選擇乘坐地鐵的人數(shù)也隨之增加，然而地鐵車廂中空氣質(zhì)量問(wèn)題和乘客舒適度問(wèn)題也隨之而來(lái)。和地面交通工具不同，地鐵車廂環(huán)境相對(duì)封閉，主要通過(guò)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)和過(guò)濾系統(tǒng)來(lái)降低車廂內(nèi)污染物濃度。在客流高峰期，如果不及時(shí)將車廂內(nèi)的空氣污染物稀釋排除，將會(huì)導(dǎo)致車廂內(nèi)空氣品質(zhì)惡化[2]，使乘客產(chǎn)生不良反應(yīng)，甚至危害健康[3]，所以提高地鐵車廂的空氣品質(zhì)對(duì)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(fēng)險(xiǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物，例如苯、甲醛、乙苯、乙醛等[4]。龔宇[5]等人在對(duì)上海地鐵車廂的顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)苯系物是地鐵車廂中最主要的氣態(tài)污染物，且部分舊地鐵線路的PM2.5濃度高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定濃度（75μg/m3）。Park[6]等人測(cè)量了地鐵站內(nèi)環(huán)境的甲醛以及TVOC 的濃度，發(fā)現(xiàn)換氣次數(shù)不足和通風(fēng)管理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致甲醛和TVOC 水平高，且濃度水平與季節(jié)也有一定關(guān)系。王寶清[7]等對(duì)天津地鐵車廂的PM2.5進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)地下車內(nèi)PM2.5的濃度要高于地面濃度，說(shuō)明地鐵車廂在地下隧道中行駛時(shí)的人體PM2.5暴露濃度要高于地面環(huán)境。楊偉超[8]等對(duì)地鐵內(nèi)的CO2濃度進(jìn)行了采樣分析，發(fā)現(xiàn)地鐵內(nèi)的CO2濃度水平與乘客人數(shù)直接相關(guān)，客流高峰期時(shí)段車廂內(nèi)的污染物濃度水平要高出其他時(shí)段。隨著乘客的密度增加，人體對(duì)氣流的阻礙也會(huì)造成車廂內(nèi)空氣的惡化[9]。

地鐵車廂內(nèi)許多污染物是有氣味的。在地鐵車廂檢測(cè)到VOC 成分中有苯、甲苯、乙苯、二甲苯等有機(jī)物均具有特殊芳香味[5]，且與檢測(cè)人體散發(fā)的VOC 部分[10]相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明了車廂中的有味道的有機(jī)物部分來(lái)源于人體散發(fā)的。由人體散發(fā)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(huì)增加車廂內(nèi)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(nèi)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(lái)源有建材、裝飾材料、保溫材料等散發(fā)出來(lái)[12]，且室內(nèi)甲醛濃度達(dá)到0.05mg/m3時(shí)，人體就會(huì)產(chǎn)生不適感[13]。由此可知，地鐵車廂內(nèi)氣味水平能一定程度上反應(yīng)車廂空氣品質(zhì)。有必要結(jié)合氣味對(duì)地鐵車廂內(nèi)的空氣品質(zhì)進(jìn)行深入研究。而且，乘客對(duì)地鐵車廂內(nèi)氣味有著最直觀的感受，因此也有必要從乘客的角度出發(fā)，對(duì)地鐵車廂內(nèi)氣味現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，為后續(xù)地鐵車廂空氣質(zhì)量改善措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

本文基于乘客主觀評(píng)價(jià)，采取問(wèn)卷調(diào)查的方式，對(duì)地鐵乘客關(guān)于車廂內(nèi)氣味的主觀感受、乘客的健康意識(shí)等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)研，探究了氣味的類型以及來(lái)源，為后續(xù)提高地鐵車廂空氣品質(zhì)提供了基礎(chǔ)信息。

1 研究方法

1.1 調(diào)研目的及內(nèi)容

本次調(diào)研的主要目的是基于乘客的主觀角度了解地鐵車廂內(nèi)的空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀、影響因素以及乘客的健康意識(shí)。在設(shè)計(jì)問(wèn)卷時(shí)，問(wèn)卷內(nèi)容主要包括被調(diào)研對(duì)象的基本信息、對(duì)車廂氣味的主觀感受、受訪者的健康意識(shí)以及希望采取的地鐵環(huán)境質(zhì)量改善措施四個(gè)方面，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 問(wèn)卷調(diào)查的內(nèi)容Table 1 Content of the questionnaire survey

1.2 調(diào)研方法及對(duì)象

地鐵乘客對(duì)地鐵的空氣品質(zhì)問(wèn)題會(huì)有更直觀的感受，本研究將國(guó)內(nèi)地鐵乘客作為調(diào)研對(duì)象，此次調(diào)研問(wèn)卷采用網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷的形式隨機(jī)發(fā)放，調(diào)查時(shí)間為2021年3月19日至4月17日，收回有效問(wèn)卷共541 份。

問(wèn)卷調(diào)查所得數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用Excel 錄入，在數(shù)據(jù)分析前，對(duì)回收的問(wèn)卷進(jìn)行人工核查，對(duì)于存在個(gè)別選項(xiàng)缺失、數(shù)據(jù)異常或前后問(wèn)題邏輯不通的問(wèn)卷剔除，保證數(shù)據(jù)的可靠性。問(wèn)卷數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行分析。

1.3 文獻(xiàn)調(diào)研

為便于更清楚全面的了解在地鐵車廂中空氣品質(zhì)的研究現(xiàn)狀，本研究在主要問(wèn)卷調(diào)研基礎(chǔ)上結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，更加全面分析地鐵車廂氣味與空氣品質(zhì)關(guān)系。文獻(xiàn)調(diào)研過(guò)程中，以“metro carriage&air quality”作為英文關(guān)鍵詞以及以“地鐵車廂&空氣品質(zhì)”作為中文關(guān)鍵詞，分別利用“Web of science”數(shù)據(jù)庫(kù)、“SpringerLink”數(shù)據(jù)庫(kù)和“中國(guó)知網(wǎng)”數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行主題搜索，共收集到相關(guān)文章18 篇，在此基礎(chǔ)上總結(jié)地鐵車廂空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀。

2 調(diào)研結(jié)果分析

2.1 調(diào)研對(duì)象的基本信息

本次調(diào)研收回的有效問(wèn)卷541 份，調(diào)查對(duì)象的性別、年齡、乘坐地鐵的次數(shù)和在地鐵中停留的時(shí)長(zhǎng)如表2所示?？梢钥闯?，調(diào)研對(duì)象中男性占據(jù)大部分，男女比例約為1.6:1；調(diào)研對(duì)象分布在多個(gè)年齡段，其中20～30 歲比例最大，占全部調(diào)研對(duì)象的74.86%；調(diào)研對(duì)象的職業(yè)普遍是學(xué)生黨和上班族，占全部調(diào)研對(duì)象的93.16%；調(diào)研對(duì)象常住地區(qū)主要分布在華北、華中和西南地區(qū)，所占比例分別是20.89%、38.82%、14.79%，這些地區(qū)也是城市軌道交通較為發(fā)達(dá)地區(qū)，說(shuō)明調(diào)研結(jié)果能代表我國(guó)大多數(shù)地鐵乘客的主觀感受；調(diào)研對(duì)象每周乘坐地鐵次數(shù)在5 次以內(nèi)的占據(jù)55.45%，而且單次乘地鐵時(shí)長(zhǎng)在15～30 分鐘的占42.33%，乘車時(shí)間超過(guò)30 分鐘的占33.27%，人均乘車時(shí)長(zhǎng)大約在28.6分鐘，說(shuō)明調(diào)研對(duì)象在地鐵環(huán)境中暴露的時(shí)間較長(zhǎng)，這一暴露時(shí)長(zhǎng)分布為后續(xù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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

2.2 地鐵車廂空氣質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

2.2.1 主觀氣味感受

圖1 顯示了受訪者對(duì)地鐵車廂內(nèi)氣味的主觀感受，52.50%的受訪者感受得到車廂內(nèi)存在異味，說(shuō)明大多數(shù)受訪者對(duì)地鐵車廂內(nèi)的空氣質(zhì)量并不完全滿意，有接近10%的乘客認(rèn)為地鐵車廂氣味明顯，甚至引起身體不適。由此可見(jiàn)車廂內(nèi)的異味問(wèn)題亟待解決，空氣品質(zhì)還需改善。

圖1 乘客對(duì)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(lái)源

乘客對(duì)車內(nèi)氣味類型以及氣味來(lái)源的評(píng)價(jià)如表3所示。

表3 地鐵車廂內(nèi)的氣味類型及來(lái)源調(diào)研結(jié)果Table 3 Investigation results of odor types and sources inmetro carriages

車輛自身材料散發(fā)的氣味和人員流動(dòng)引起的不新鮮氣味被認(rèn)為是地鐵車廂內(nèi)的主要?dú)馕额愋?，其中，高達(dá)73.01%的受訪者認(rèn)為氣味類型是由人員流動(dòng)引起的不新鮮氣味，說(shuō)明這類氣味屬于車廂內(nèi)典型氣味類型，而刺激性和香味占比較少，這可能是因?yàn)榈罔F環(huán)境和周圍人攜帶的氣味具有偶然性所導(dǎo)致。在對(duì)氣味進(jìn)行溯源的調(diào)研中，周圍人散發(fā)、車廂內(nèi)的基本設(shè)施散發(fā)以及車廂空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)帶入被認(rèn)為是主要?dú)馕秮?lái)源，其中，被認(rèn)為是周圍人散發(fā)的占比最高，達(dá)68.58%，與氣味類型中占比最高的人員流動(dòng)引起的不新鮮氣味相對(duì)應(yīng)。已有研究表明，人體散發(fā)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(huì)極大的影響感知空氣質(zhì)量[10]。隨著乘客密度的增加，車廂內(nèi)的擁擠情況會(huì)導(dǎo)致空氣流通性變差，車廂內(nèi)的空氣異味感也隨之升高[1]。

2.2.3 影響因素

調(diào)研結(jié)果表明，受訪者認(rèn)為地鐵車廂溫度、天氣以及季節(jié)均會(huì)影響地鐵車廂空氣品質(zhì)，如圖2、表4、表5所示。

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

表5 季節(jié)對(duì)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(duì)地鐵車廂氣味的影響Fig.2 Influence of temperature on odor of subway carriage

本次調(diào)研共有341 人認(rèn)為車廂溫度對(duì)車廂氣味變化有影響，占所有受訪者的63.27%，說(shuō)明大部分乘客覺(jué)得溫度是影響車廂內(nèi)空氣質(zhì)量的一個(gè)主要因素。大部分乘客覺(jué)得溫度在25℃以上時(shí)車廂的氣味比較明顯，這可能是由于溫度升高可能會(huì)增強(qiáng)材料與人員散發(fā)造成的[14]，同時(shí)溫度升高時(shí)也會(huì)造成氣味傳播速度加快。據(jù)測(cè)量，地鐵溫度在高峰時(shí)段會(huì)相應(yīng)增大，可能顯著影響車廂內(nèi)空氣品質(zhì)，降低乘客乘車的舒適度[9]。

如表4所示，約一半的受訪者認(rèn)為下雨天對(duì)地鐵車廂氣味影響比較明顯，雨天會(huì)導(dǎo)致空氣濕度增大，進(jìn)而空氣流動(dòng)性會(huì)變差，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的氣味很難散發(fā)出去。僅有25.88%的受訪者認(rèn)為天氣對(duì)車廂氣味的影響不明顯，說(shuō)明大部分乘客認(rèn)為天氣對(duì)地鐵車廂的氣味產(chǎn)生了影響。如表5所示，超60%的受訪者覺(jué)得夏季的車廂氣味比較明顯，夏天的大氣溫度較高，會(huì)導(dǎo)致氣味分子的運(yùn)動(dòng)加劇，氣味的傳播也就會(huì)較其他季節(jié)快一些，而且人體的新陳代謝更加旺盛，代謝率升高時(shí)，由人體產(chǎn)生的內(nèi)源性VOC 濃度也隨之增加[10]，因此夏季車廂氣味會(huì)較其他季節(jié)更明顯一些。覺(jué)得不同季節(jié)地鐵車廂內(nèi)氣味無(wú)明顯差別的僅占15.71%，證明絕大部分乘客認(rèn)為季節(jié)對(duì)地鐵車廂的氣味產(chǎn)生了一定影響。以上結(jié)果說(shuō)明地鐵車廂內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行應(yīng)該根據(jù)不同的氣候特點(diǎn)以及季節(jié)變化進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。

2.3 乘客的健康意識(shí)

乘客對(duì)地鐵車廂內(nèi)空氣污染認(rèn)識(shí)程度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表6、圖3、圖4所示。

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

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

圖4 車廂內(nèi)的氣味對(duì)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(jué)得車廂內(nèi)的氣味會(huì)影響到身體健康，僅有19.22%的乘客認(rèn)為地鐵車廂內(nèi)的氣味不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生影響。如圖3所示，大部分受訪者認(rèn)為車廂內(nèi)的氣味會(huì)引起產(chǎn)生暈車、呼吸不暢、心情不好等不良反應(yīng)。如圖4所示，33.5%的乘客會(huì)因?yàn)榈罔F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(biāo)的實(shí)現(xiàn)。66.5%的乘客并不會(huì)因?yàn)榈罔F車廂的空氣污染而選擇其他交通方式，說(shuō)明即便車廂內(nèi)的氣味會(huì)引起乘客多種類型的不良反應(yīng)，但大多數(shù)乘客依然會(huì)選擇地鐵出行，這可能是由于地鐵的便捷性和經(jīng)濟(jì)性導(dǎo)致的，這進(jìn)一步說(shuō)明了改善車廂內(nèi)空氣品質(zhì)的緊迫性，進(jìn)而提高乘客的乘車舒適性。

2.4 提高地鐵車廂空氣品質(zhì)的相關(guān)建議

如圖5所示，73.1%的受訪者希望可以通過(guò)增大通風(fēng)量以及加強(qiáng)空氣過(guò)濾的方式來(lái)改善地鐵車廂的空氣質(zhì)量，增大通風(fēng)量可以加速車廂內(nèi)與外界的的空氣交換，提高空氣過(guò)濾系統(tǒng)的過(guò)濾效果可以過(guò)濾掉一部分有機(jī)污染物和粉塵顆粒物，以此提高車廂空氣質(zhì)量。根據(jù)模擬分析，車廂人員過(guò)多時(shí)易出現(xiàn)渦流等死角區(qū)域，且除送風(fēng)口及回風(fēng)口處，車輛兩端風(fēng)速小，污染物會(huì)漂浮在空中，造成乘客的不舒適感[15]，即保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的主要措施還是全面通風(fēng)。

圖5 相關(guān)建議Fig.5 Recommendations

車廂內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)乘客的熱舒適也起到一定的調(diào)節(jié)作用，故建議地鐵通風(fēng)系統(tǒng)在人流量低峰期可以適當(dāng)減少通風(fēng)量降低能耗，在高峰時(shí)段適當(dāng)增大通風(fēng)，以提高乘客的乘車的舒適度，為乘客提供較好的乘車環(huán)境。空氣凈化是以提高空氣的潔凈度為主要目的的空調(diào)調(diào)節(jié)技術(shù)，地鐵空調(diào)系統(tǒng)的空氣凈化也可以根據(jù)不同季節(jié)的空氣污染物的特點(diǎn)提供合適的新風(fēng)量，以及采用不同的凈化技術(shù)，如臭氧負(fù)離子空氣凈化技術(shù)、紫外線消毒殺菌技術(shù)、活性炭過(guò)濾技術(shù)等，降低由新風(fēng)帶入車廂的污染物濃度。

3 討論

文獻(xiàn)調(diào)研顯示，近些年來(lái)的多個(gè)國(guó)家均開展過(guò)關(guān)于地鐵車廂空氣品質(zhì)的研究，其中我國(guó)的研究較多集中在部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市，如北京、上海、成都、廣州等。

表7 為近幾年國(guó)內(nèi)地鐵車廂空氣品質(zhì)的主觀調(diào)研結(jié)果，由表可知很大一部分工作人員及乘客都認(rèn)為地鐵車廂存在異味，且通風(fēng)、人流量是造成車廂內(nèi)異味的主要原因，且異味強(qiáng)弱與季節(jié)有關(guān)，這與本研究調(diào)研結(jié)果中關(guān)于異味來(lái)源、異味季節(jié)性變化等結(jié)果較為符合。結(jié)合已有研究與本研究可知，對(duì)地鐵車廂氣味來(lái)源及控制進(jìn)行研究對(duì)于車廂內(nèi)空氣品質(zhì)改善有助于人們選擇乘坐地鐵，低碳出行。

表7 近幾年國(guó)內(nèi)地鐵車廂空氣品質(zhì)主觀調(diào)查結(jié)果總結(jié)Table 7 Summary of subjective investigation results of air quality in metro cars in recent years

由近幾年國(guó)內(nèi)地鐵車廂空氣品質(zhì)實(shí)測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表8）可知，車廂內(nèi)測(cè)得的甲醛、NH3、NO2等污染物濃度在《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883-2002）和《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157-2013）限值范圍內(nèi)，但車廂內(nèi)TVOC、顆粒物等的污染物濃度有嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，因此還需要對(duì)車廂內(nèi)污染物，尤其是帶有氣味的污染物進(jìn)行進(jìn)一步研究，以提出有效的控制措施，改善地鐵車廂空氣品質(zhì)。

表8 近幾年國(guó)內(nèi)地鐵車廂空氣品質(zhì)實(shí)測(cè)調(diào)查結(jié)果總結(jié)Table 8 Summary of air quality survey results of domestic metro cars in recent years

4 結(jié)論

本文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷對(duì)國(guó)內(nèi)541 名地鐵乘客關(guān)于地鐵車廂的空氣品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行了調(diào)研，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，可得以下結(jié)論：

（1）52.5%的受訪者感受得到地鐵車廂內(nèi)存在異味且由人員流動(dòng)引起的不新鮮氣味被認(rèn)為是車廂內(nèi)的主要?dú)馕额愋汀?/p>

（2）大部分乘客認(rèn)為氣味來(lái)源于周圍人以及地鐵車廂內(nèi)設(shè)施的散發(fā)，而且溫度、天氣和季節(jié)都對(duì)車廂內(nèi)的氣味產(chǎn)生了影響。

（3）地鐵乘客對(duì)車廂空氣品質(zhì)的關(guān)注程度在逐步提高，且多數(shù)受訪者具有較強(qiáng)的健康意識(shí)，并且希望能通過(guò)加強(qiáng)通風(fēng)及空氣過(guò)濾來(lái)提高地鐵車廂空氣品質(zhì)，因此改善地鐵車廂空氣品質(zhì)十分重要。