武漢地鐵2號線空氣質量調查分析(其他)

                     陳飛^1、2葉曉江¹周軍莉³侯志堅²

 1武漢工程大學理學院 2深圳職業技術學院機電工程學院3武漢理工大學土木與建筑學院

摘要：為調研武漢市地鐵的乘車環境，對地鐵2號線出口處、地下站臺及車廂進行空氣污染物濃度的監測與分析。結果表明：地鐵站臺及車廂環境內溫濕度狀況良好，CO濃度較低。但苯、TVOC濃度總體偏高，顆粒物PM2.5、PM10濃度超標較為嚴重。其中，高人群密度車廂內的空氣質量最差，PM2.5、CO₂、TVOC的濃度平均值分別達到0.198 mg/m³、1326 p pm、2.050 p pm，均超過國家相關標準。此外，地鐵站臺出入口處的PM2.5平均濃度最高，達到

0.49m³/m³，超過國家標準5.5倍，出入口處的顆粒物濃度過高會加重站內顆粒物污染。通過結果分析，車廂內合理加大通風量和出入口處安置風幕有利于改善地鐵環境。

關鍵詞：地鐵CO₂顆粒物通風量

    城市軌道交通（地鐵）具有快速、準時、便利的特點，是市民乘坐的主要公共交通工具之一。武漢市現有運行的地鐵有三條線路。以軌道交通2號線為例，其成功運營緩解了武漢市獨特的地理環境帶來的交通不便。與此同時，地鐵客流量日益增多、自身封閉的建筑結構以及通風不良等因素嚴重影響乘車環境。因此，本文對武漢市軌道交通2號線的空氣品質狀況進行監測和調查分析，為如何提高地鐵環境質量提出了相應的改善措施。

1  測試儀器與方法

1.1主要儀器

    DustTrak8530型氣溶膠監測儀（美國TSI公司）測定PM1.0、PM2.5、PM4.0、PM10、TSP顆粒物；QTRAK7575型室內空氣品質監測儀（美國TSI公司）測定二氧化碳(CO₂)、相對濕度、溫度、一氧化碳(CO)；2-300XP便攜式甲醛測試儀測定甲醛；9565型多功能通風表（美國TSI公司）測定風速、風量；VOVCpro型號TVOC測試儀測定TVOC。

1.2測定地點及方法

    對地鐵2號線全線21站站臺區、車廂及以光谷廣場站為例對地鐵出入口進行空氣質量監測。測量時間段為軌道交通正常運營時間段，包含了上下班高峰期；測量間隔是10～15 min。估測站臺的候車乘客和車廂內乘客密度分別是3人/10 m²、3人/m²。

2  測試結果

2.1 CO、CO₂及微氣候

    如表1，總體來說，武漢地鐵環境的CO、CO₂及微氣候控制較好；CO的平均濃度在0.922～2.127 ppm的范圍內，遠低于10 ppm的國家標準值；相對濕度的平均值為32%，溫度的范圍為9.30C～23.9℃，溫濕度狀況良好。但由于車廂內的乘客較集中，CO₂濃度高達1650 ppm，遠高于站臺區和出入口處CO₂濃度。

2.2氣體污染物

    地鐵環境有機污染物濃度測量結果如圖1所示，甲醛污染狀況良好，濃度值均低于0.1 mg/m³的國家標準值。但苯和TVOC的濃度范圍分別達1.545～2.001 mg/m³、1.446～2.105 mg/m³，遠超出國家標準值：苯≤0.11 mg/m³，TVOC≤0.6 mg/m³。其中車廂內的苯和TVOC濃度較高于站臺和出入口處。一般來說，車廂內環境有機氣體污染物濃度較高，是由各種粘合劑涂料和裝飾材料揮發所致。地鐵2號線開通時間不足2年，有機氣體污染物無法在此短時間揮發殆盡。

2.3顆粒物

  地鐵環境的顆粒物濃度超標較為嚴重（圖2），站臺、車廂及出入口處可吸入顆粒物PM10濃度平均值分別高達0.247 mg/m³、0.221 mg/m³、0.400 mg/m³，所有粒徑顆粒物濃度值的最小值也高達0.140 mg/m³。其中站臺的PM1.0、PM2.5、PM4.0、PM10與TSP平均濃度分別達到0.184mg/m³、0.228 mg/m³、0.244mg/m³、0.247 mg/m³和0.252 mg/m³，如圖3，其中金銀潭站最為嚴重，其PM2.5和PM10的濃度分別高達0.493 mg/m³和0.532 mg/m³。測試時該站臺附近有燒烤情況存在，導致顆粒物濃度值較高。

3  分析與討論

    地鐵環境苯、甲醛、TVOC這些可揮發性有機物的主要來源是地鐵室內釋放源、塑性材料、室內清潔及裝修都能夠導致地鐵環境可揮發性有機物濃度的偏高。地鐵二號線投入運營時間已滿一年，這些污染物濃度還維持較高的水平，污染情況不容忽視。因此，相關部門應采取室內環境污染源的控制和室內通風稀釋可揮發性有機污染物的方法來維持地鐵環境良好的空氣品質。

    CO₂是地鐵車廂空氣污染物的主要成分，原因是乘客在車廂滯留時間較長，經統計分析車廂內CO₂平均濃度均高于站臺，車廂內空間較小、乘客平均密度是站臺的10倍，如圖4所示，地鐵車廂空間小，載客量從首發站金銀潭站逐漸增多，駛至循禮門站CO₂濃度值達到峰值為18000 ppm，循禮門站為1號線和2號線的換乘站，車廂乘客密度達到最高，另外，王亞楠等調研上海地鐵車廂時，也指出高密度人流量會導致CO₂濃度遠遠超過1000 ppm。一般，地鐵列車在隧道內運行，運行中產生負壓，使新鮮空氣吸入比較困難，難以利用自然新風來降低CO₂的高濃度，而高濃度CO₂會刺激人的呼吸中樞，導致呼吸急促，危害乘客身體健康。所以，降低地鐵車廂CO₂濃度需強化車廂內的通風來實現。

    此外，高流量、高密集度乘客也會導致地鐵環境顆粒物濃度過高，乘客進出地鐵站出入口時會產生大量顆粒物。如圖2所示，地鐵出入口處不同粒徑顆粒物均高于地鐵站臺和車廂內，其中可吸入顆粒物PM10和可入肺顆粒物濃度對人體危害程度最高。如圖5所示，對站臺和車廂的PM1.0/PM10、PM2.5/PM10、PM4.O/PM10、PM10/TSP值進行計算分析，PM10濃度占TSP濃度90%以上，說明地鐵內的顆粒物主要由可吸人顆粒物組成。而可入肺顆粒物PM2.5占PM10也高達90%;其中站臺PM2.5、PM10濃度平均值分別高達300 mg/m³、0.332 mg/m³，分別超出國家相關標準的3倍、3.5倍，一且PM2.5/PM10、PM10/TSP和PM2.5/TSP值均達70%以上，如圖6所示；葉曉江等對上海地鐵站臺的測量分析，得出顆粒物PM2.5約占PM10的75%，說明地鐵站臺內可入肺顆粒物PM2.5占有較大比重。而環境中PM2.5濃度每增加0.010 mg/m，，因心血管疾病死亡的風險增加12%。因此，地鐵顆粒物污染較高程度上威脅了乘客的身體健康。此外，地鐵列車在運行的過程中有機械磨損產生細屑也是顆粒物的來源之一，ASHRAE也認為地鐵環境中細顆粒物比重偏大的原因主要與地鐵的運營方式有關系。

  地鐵環境以溫度和濕度為代表的微氣候環境符合相關標準或規范的要求，地鐵站內不存在燃燒，因此CO濃度未超出標準；苯、甲醛、TVOC、顆粒物濃度均超標，因此其濃度控制是地鐵環境丞需解決的問題。

4  結論

    本文以武漢市地鐵2號線站臺和車廂為監測和調研對象，根據測量數據分析了地鐵空氣質量狀況，溫濕度、CO濃度控制較好。但由于地鐵運營時間較短和站內裝修，導致不少有機污染物濃度偏高。此外，站內乘客的高流動性和站外顆粒物的侵入，使顆粒物污染程度比較嚴重，且PM2.5濃度占總顆粒物濃度的80%以上，需要加以控制。由于車廂內乘客密度較高，導致CO₂濃度過高。鑒于此，地鐵站進出口處可以設計并安裝風幕來隔絕站外污染物侵入站內。同時，要合理控制站內通風量及溫濕度，有效地降低站內氣體污染物和顆粒物濃度，達到改善地鐵環境的目的。