武漢地鐵2號線空氣質(zhì)量調(diào)查分析(其他)
武漢地鐵2號線空氣質(zhì)量調(diào)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(yè)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(diào)研武漢市地鐵的乘車環(huán)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(jiān)測與分析。結果表明：地鐵站臺及車廂環(huán)境內(nèi)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(nèi)的空氣質(zhì)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(nèi)顆粒物污染。通過結果分析，車廂內(nèi)合理加大通風量和出入口處安置風幕有利于改善地鐵環(huán)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(xiàn)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(huán)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(huán)境。因此，本文對武漢市軌道交通2號線的空氣品質(zhì)狀況進行監(jiān)測和調(diào)查分析，為如何提高地鐵環(huán)境質(zhì)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(jiān)測儀（美國TSI公司）測定PM1.0、PM2.5、PM4.0、PM10、TSP顆粒物；QTRAK7575型室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)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(qū)、車廂及以光谷廣場站為例對地鐵出入口進行空氣質(zhì)量監(jiān)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(nèi)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(huán)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(nèi)，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(nèi)的乘客較集中，CO2濃度高達1650 ppm，遠高于站臺區(qū)和出入口處CO2濃度。
2.2氣體污染物
地鐵環(huán)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(nèi)的苯和TVOC濃度較高于站臺和出入口處。一般來說，車廂內(nèi)環(huán)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(fā)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(fā)殆盡。
2.3顆粒物
地鐵環(huán)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(huán)境苯、甲醛、TVOC這些可揮發(fā)性有機物的主要來源是地鐵室內(nèi)釋放源、塑性材料、室內(nèi)清潔及裝修都能夠?qū)е碌罔F環(huán)境可揮發(fā)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(nèi)環(huán)境污染源的控制和室內(nèi)通風稀釋可揮發(fā)性有機污染物的方法來維持地鐵環(huán)境良好的空氣品質(zhì)。
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(jīng)統(tǒng)計分析車廂內(nèi)CO2平均濃度均高于站臺，車廂內(nèi)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(fā)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(diào)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(nèi)運行，運行中產(chǎn)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(nèi)的通風來實現(xiàn)。
此外，高流量、高密集度乘客也會導致地鐵環(huán)境顆粒物濃度過高，乘客進出地鐵站出入口時會產(chǎn)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)可入肺顆粒物PM2.5占有較大比重。而環(huán)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(chǎn)生細屑也是顆粒物的來源之一，ASHRAE也認為地鐵環(huán)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(huán)境以溫度和濕度為代表的微氣候環(huán)境符合相關標準或規(guī)范的要求，地鐵站內(nèi)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(huán)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(jiān)測和調(diào)研對象，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析了地鐵空氣質(zhì)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(nèi)裝修，導致不少有機污染物濃度偏高。此外，站內(nèi)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(nèi)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(nèi)。同時，要合理控制站內(nèi)通風量及溫濕度，有效地降低站內(nèi)氣體污染物和顆粒物濃度，達到改善地鐵環(huán)境的目的。
