武汉地铁2号线空气质量调查分析(其他)

                     陈飞^1、2叶晓江¹周军莉³侯志坚²

 1武汉工程大学理学院 2深圳职业技术学院机电工程学院3武汉理工大学土木与建筑学院

摘要：为调研武汉市地铁的乘车环境，对地铁2号线出口处、地下站台及车厢进行空气污染物浓度的监测与分析。结果表明：地铁站台及车厢环境内温湿度状况良好，CO浓度较低。但苯、TVOC浓度总体偏高，颗粒物PM2.5、PM10浓度超标较为严重。其中，高人群密度车厢内的空气质量最差，PM2.5、CO₂、TVOC的浓度平均值分别达到0.198 mg/m³、1326 p pm、2.050 p pm，均超过国家相关标准。此外，地铁站台出入口处的PM2.5平均浓度最高，达到

0.49m³/m³，超过国家标准5.5倍，出入口处的颗粒物浓度过高会加重站内颗粒物污染。通过结果分析，车厢内合理加大通风量和出入口处安置风幕有利于改善地铁环境。

关键词：地铁CO₂颗粒物通风量

    城市轨道交通（地铁）具有快速、准时、便利的特点，是市民乘坐的主要公共交通工具之一。武汉市现有运行的地铁有三条线路。以轨道交通2号线为例，其成功运营缓解了武汉市独特的地理环境带来的交通不便。与此同时，地铁客流量日益增多、自身封闭的建筑结构以及通风不良等因素严重影响乘车环境。因此，本文对武汉市轨道交通2号线的空气品质状况进行监测和调查分析，为如何提高地铁环境质量提出了相应的改善措施。

1  测试仪器与方法

1.1主要仪器

    DustTrak8530型气溶胶监测仪（美国TSI公司）测定PM1.0、PM2.5、PM4.0、PM10、TSP颗粒物；QTRAK7575型室内空气品质监测仪（美国TSI公司）测定二氧化碳(CO₂)、相对湿度、温度、一氧化碳(CO)；2-300XP便携式甲醛测试仪测定甲醛；9565型多功能通风表（美国TSI公司）测定风速、风量；VOVCpro型号TVOC测试仪测定TVOC。

1.2测定地点及方法

    对地铁2号线全线21站站台区、车厢及以光谷广场站为例对地铁出入口进行空气质量监测。测量时间段为轨道交通正常运营时间段，包含了上下班高峰期；测量间隔是10～15 min。估测站台的候车乘客和车厢内乘客密度分别是3人/10 m²、3人/m²。

2  测试结果

2.1 CO、CO₂及微气候

    如表1，总体来说，武汉地铁环境的CO、CO₂及微气候控制较好；CO的平均浓度在0.922～2.127 ppm的范围内，远低于10 ppm的国家标准值；相对湿度的平均值为32%，温度的范围为9.30C～23.9℃，温湿度状况良好。但由于车厢内的乘客较集中，CO₂浓度高达1650 ppm，远高于站台区和出入口处CO₂浓度。

2.2气体污染物

    地铁环境有机污染物浓度测量结果如图1所示，甲醛污染状况良好，浓度值均低于0.1 mg/m³的国家标准值。但苯和TVOC的浓度范围分别达1.545～2.001 mg/m³、1.446～2.105 mg/m³，远超出国家标准值：苯≤0.11 mg/m³，TVOC≤0.6 mg/m³。其中车厢内的苯和TVOC浓度较高于站台和出入口处。一般来说，车厢内环境有机气体污染物浓度较高，是由各种粘合剂涂料和装饰材料挥发所致。地铁2号线开通时间不足2年，有机气体污染物无法在此短时间挥发殆尽。

2.3颗粒物

  地铁环境的颗粒物浓度超标较为严重（图2），站台、车厢及出入口处可吸入颗粒物PM10浓度平均值分别高达0.247 mg/m³、0.221 mg/m³、0.400 mg/m³，所有粒径颗粒物浓度值的最小值也高达0.140 mg/m³。其中站台的PM1.0、PM2.5、PM4.0、PM10与TSP平均浓度分别达到0.184mg/m³、0.228 mg/m³、0.244mg/m³、0.247 mg/m³和0.252 mg/m³，如图3，其中金银潭站最为严重，其PM2.5和PM10的浓度分别高达0.493 mg/m³和0.532 mg/m³。测试时该站台附近有烧烤情况存在，导致颗粒物浓度值较高。

3  分析与讨论

    地铁环境苯、甲醛、TVOC这些可挥发性有机物的主要来源是地铁室内释放源、塑性材料、室内清洁及装修都能够导致地铁环境可挥发性有机物浓度的偏高。地铁二号线投入运营时间已满一年，这些污染物浓度还维持较高的水平，污染情况不容忽视。因此，相关部门应采取室内环境污染源的控制和室内通风稀释可挥发性有机污染物的方法来维持地铁环境良好的空气品质。

    CO₂是地铁车厢空气污染物的主要成分，原因是乘客在车厢滞留时间较长，经统计分析车厢内CO₂平均浓度均高于站台，车厢内空间较小、乘客平均密度是站台的10倍，如图4所示，地铁车厢空间小，载客量从首发站金银潭站逐渐增多，驶至循礼门站CO₂浓度值达到峰值为18000 ppm，循礼门站为1号线和2号线的换乘站，车厢乘客密度达到最高，另外，王亚楠等调研上海地铁车厢时，也指出高密度人流量会导致CO₂浓度远远超过1000 ppm。一般，地铁列车在隧道内运行，运行中产生负压，使新鲜空气吸入比较困难，难以利用自然新风来降低CO₂的高浓度，而高浓度CO₂会刺激人的呼吸中枢，导致呼吸急促，危害乘客身体健康。所以，降低地铁车厢CO₂浓度需强化车厢内的通风来实现。

    此外，高流量、高密集度乘客也会导致地铁环境颗粒物浓度过高，乘客进出地铁站出入口时会产生大量颗粒物。如图2所示，地铁出入口处不同粒径颗粒物均高于地铁站台和车厢内，其中可吸入颗粒物PM10和可入肺颗粒物浓度对人体危害程度最高。如图5所示，对站台和车厢的PM1.0/PM10、PM2.5/PM10、PM4.O/PM10、PM10/TSP值进行计算分析，PM10浓度占TSP浓度90%以上，说明地铁内的颗粒物主要由可吸人颗粒物组成。而可入肺颗粒物PM2.5占PM10也高达90%;其中站台PM2.5、PM10浓度平均值分别高达300 mg/m³、0.332 mg/m³，分别超出国家相关标准的3倍、3.5倍，一且PM2.5/PM10、PM10/TSP和PM2.5/TSP值均达70%以上，如图6所示；叶晓江等对上海地铁站台的测量分析，得出颗粒物PM2.5约占PM10的75%，说明地铁站台内可入肺颗粒物PM2.5占有较大比重。而环境中PM2.5浓度每增加0.010 mg/m，，因心血管疾病死亡的风险增加12%。因此，地铁颗粒物污染较高程度上威胁了乘客的身体健康。此外，地铁列车在运行的过程中有机械磨损产生细屑也是颗粒物的来源之一，ASHRAE也认为地铁环境中细颗粒物比重偏大的原因主要与地铁的运营方式有关系。

  地铁环境以温度和湿度为代表的微气候环境符合相关标准或规范的要求，地铁站内不存在燃烧，因此CO浓度未超出标准；苯、甲醛、TVOC、颗粒物浓度均超标，因此其浓度控制是地铁环境丞需解决的问题。

4  结论

    本文以武汉市地铁2号线站台和车厢为监测和调研对象，根据测量数据分析了地铁空气质量状况，温湿度、CO浓度控制较好。但由于地铁运营时间较短和站内装修，导致不少有机污染物浓度偏高。此外，站内乘客的高流动性和站外颗粒物的侵入，使颗粒物污染程度比较严重，且PM2.5浓度占总颗粒物浓度的80%以上，需要加以控制。由于车厢内乘客密度较高，导致CO₂浓度过高。鉴于此，地铁站进出口处可以设计并安装风幕来隔绝站外污染物侵入站内。同时，要合理控制站内通风量及温湿度，有效地降低站内气体污染物和颗粒物浓度，达到改善地铁环境的目的。