城市地下空間公共場所衛生狀況研究進展

李嘉凌+費巨波+湯宇斌+楊軍+喬婷

摘要：城市地下空間公共場所通常相對封閉，易導致顆粒物、微生物、室內裝修化學污染物等的累積。研究表明微小氣候、新風量的狀況以及空氣顆粒物、CO、微生物、甲醛和揮發性有機物等是影響地下空間空氣質量的主要因素。本文就人防工程與城市地下空間開發利用的關系、地下空間安全隱患以及影響城市地下空間公共場所衛生狀況的物理性、化學性、生物性和放射性風險因子做一綜述。

關鍵詞：地下空間，公共場所，人防工程，安全隱患，風險因子

1. 前言

隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的加快，土地需求增長和城市有限可用地之間的矛盾越來越明顯。我國正面臨著“城市綜合癥”[1]：人口超飽和、建筑空間擁擠、綠地面積減少；交通堵塞；基礎設施落后于城市的擴展和城市人口的增加；環境惡化等。實踐表明，開發利用地下空間是擴大城市容量，提高土地利用效率，緩解“城市綜合癥”的重要舉措之一。以北京市[2]為例，北京市地下空間每年增加的建筑面積大約為300萬m2，占建筑總面積的10%左右，到2020年，北京建成的地下空間面積有望達到9000萬m2，人均擁有地下建筑面積預計達5m2。

開發和利用地下空間，必須根據其使用目的創造出符合不同要求的安全、衛生、舒適的環境，其中保障地下空間衛生狀況是其必要條件。然而自1998年頒布《人防工程平時使用環境衛生標準》之后，涉及地下空間的相關衛生標準基本沒有頒布修訂。現行有效的一些諸如《人民防空工程平時開發利用管理辦法》等法律法規也主要側重消防安全，對于地下空間公共場所的衛生狀況基本沒有規定，使得相應的衛生評價和衛生監管工作無法有效開展。因此，了解地下空間公共場所的衛生狀況對于衛生行政監管、衛生規范化監督、相關法律的制定有著積極的現實作用。

目前有關我國城市地下空間衛生狀況的研究主要集中在溫濕度、氡、二氧化碳等指標[3]-[5]。而國內外研究表明，影響地下空間衛生狀況的主要問題是微小氣候、新風量的狀況以及空氣顆粒物、CO2、微生物、甲醛和揮發性有機物的污染[6]。因此，本文將著重研究影響地下空間衛生狀況的物理因子、化學因子、生物因子和放射性因子，并探討人防工程與地下空間開發利用的關系，分析地下空間安全隱患，為制定地下空間公共場所衛生監督管理現場檢查指南奠定基礎。

2. 人防工程與地下空間開發利用

人防工程的一般定義為：在戰爭時具有能抵抗一定武器效應的殺傷破壞，能保護人民生命、財產安全的防護工程。我國城市地下空間的開發利用始于人防建設的需要，并在逐步發展中顯示出了獨具特色的價值和地位。然而，人防工程與成熟的地下空間開發過程中存在以下問題[7]：（1）管理體制缺陷，嚴重制約著城市地下空間的開發；（2）法制不健全，對城市地下空間的開發和管理造成影響；（3）人防專項規劃和城市總體規劃不夠統一；（4）城市地下空間利用中需要注意的其他問題，如需制定科學、合理的地下空間開發利用的綜合測評體系，制定詳細、切實可行的設施、設備維護對策等。

城市地下空間開發與人防工程相結合，必須按照國家有關規定確保必要的人防工程建設，統一城市建設與人防工程建設規劃，對接管理部門，完善體制，并加強地下工程平戰功能轉換的研究工作。有條件的地區和城市，應建立人防工程數據庫[8]，加強人防工程的信息管理，為地下空間資源的開發利用提供信息服務。除此之外，目前的城市規劃主要考慮三維空間，即同時考慮地上空間和地下空間的利用。實際上，規劃還應考慮第四維，即時間因素，從而為今后的發展留有足夠的空間[9]。

3. 地下空間安全隱患

根據事故因果連鎖理論[10]，避免事故發生，就必須監控各類事故；而監控各類事故，就要監控造成事故的原因，特別是直接原因，即要盡量遏制人的不安全行為和物的不安全狀態。同時關注間接原因和基本原因，從管理制度、教育培訓、組織體系建設、安全文化建設等方面著手營造安全的社會氛圍，強化個人安全意識，從本質上提高安全可靠性。地下空間內部災害的發生大多數是人為因素引起的，并且有著較強的突發性，其后果的嚴重程度與其地下空間環境有著直接的關系。因此，應充分了解地下空間的環境特點，從而掌握其內部災害發生的特點。

災害主要由致災因子、孕災環境、災害事故、承災體及災害損失5部分組成。孕災環境是指可能會產生事故的區域和環境。致災因子是指能造成或加重災害的直接原因。災害事故是在孕災環境和致災因子作用下，發生的偏離目標期望的事件。承災體是直接受到災害影響的主體，如地下設施、人員、道路、自然環境等。災害損失是指因災害導致的生命、財產及環境等受影響的情況，災害損失是孕災環境、致災因子、災害事故及承災體相互作用的結果，包括地下設施的工程性損失、人員安全損失、環境影響損失、社會影響損失及生態環境損失等。陳強等人[11]研究得出的地下空間災害發生機理圖如圖1所示。

費翔等人[2]研究發現，近25年來國內外城市地下空間主要災害中，火災占3l%，風、水災占l7%，爆炸占12%，交通事故占11%，空氣惡化占8%，公共設施事故占7%，犯罪占6%，結構破壞、施工事故各占3%。其他占2%。1970-1990年間日本地下空間發生的災害事故統計結果[12]表明，火災引起的災害事故最多，約占到1/3；其次是空氣質量惡化事故，約占20%，空氣質量惡化主要是指缺氧和有毒氣體含量超標，與我國地下空間主要災害的統計結果較為接近。調查研究[2]還發現，每年地下空間火災發生次數約為地面建筑的3-4倍，火災中傷亡人數約為地面建筑的5-6倍，造成的直接經濟損失約為地面建筑的1-3倍。因此，地下空間的防災減災工作應給予足夠重視。

4. 影響地下空間衛生狀況的風險因子

地下空間公共場所通常相對封閉，存在自然通風不足、人群密集、流動性大、缺乏自然采光等環境健康隱患。相對密閉的地下空間環境，易導致顆粒物、微生物、室內裝修化學污染物等累積，不僅會降低環境舒適度（如異味、不適等），還可能對場所內人員的健康產生不利影響。本文將影響地下空間公共場所衛生狀況的風險因子分為物理性、化學性、生物性及放射性四類，以下將分類描述：

4.1. 物理性因子

物理性因子包括溫濕度、風速、新風量、噪聲等，是影響人主觀舒適性和潛在健康風險的重要指標。人體在過冷或過熱的環境中均難以得到良好的休息，而且還可能因身處極端環境而引起各種應激反應。環境中的相對濕度較低（<30%）時，人的眼睛、呼吸系統和皮膚都會表現出不適癥狀，而在相對濕度過高的環境，人體散熱會因排放的汗液難以揮發而受到影響。適宜的風速能夠增強對流散熱和水分蒸發散熱，使人感到涼爽，與有風環境相比，人在無風環境時感覺會熱一些。噪音過高除了能引起人的聽力下降，還可能引起心動過速、血壓過高、頭痛、全身無力等癥狀[13]。

《室內空氣質量標準》（GB/T 18883-2002）對室內溫濕度有明確的標準限定，夏季室內溫度為（22-28）℃，冬季室內溫度為（16-24）℃；夏季室內相對濕度為（40-80）%，冬季室內相對濕度為（30-60）%。《人防工程平時使用環境衛生要求》（GB/T 17216-2012）對溫度的限定值有所不同，夏季溫度為（26-28）℃，冬季溫度為大于14℃。中國香港《辦公室及公眾場所室內空氣質素管理指引》對室內溫度進行了良好級和卓越級的劃分，良好級室內溫度為應低于25.5℃，卓越級室內溫度為（20-25.5）℃。新加坡《辦公地區良好室內空氣質量指南》辦公室內溫度限值為（22.5-25.5）℃。

付強[14]通過對重慶5個地下商場冬季室內物理環境的測試發現：5個商場內的噪聲值均較大，最大的一個商場內的平均噪聲值達到了69.06dB，比國家標準高9.06dB；平均值最小的商場也達到了67.44dB。此外，5個商場內的相對濕度也較高，其中相對濕度最大的商場平均相對濕度高達74.14%，比國家標準的上限值高14.4%；溫度基本在國家標準規定的范圍之內，風速則遠低于國家標準規定，A商場的最低風速為0.03m/s，僅為國家標準的0.15倍。在所調查的5個地下商場中，除D商場室內空氣品質不接受率符合美國ASHRAE標準規定的“小于20%不可接受率的可接受的空氣品質”要求外，其他地下商場室內空氣品質的不可接受率均超過了20%。Qiao等[15]在上海地鐵隧道中的實時監測溫度為（21.8-35.0）℃，相對濕度為（25.2-77.3）%，研究發現安裝屏蔽門的地鐵隧道中溫濕度變化范圍較窄，有利于微氣候的控制。

4.2. 化學性因子

化學性因子主要包括可吸入顆粒物PM10、CO、CO2、甲醛、TVOC（Total Volatile Organic Compounds，總揮發性有機物）等。我國在制定室內PM10濃度限值標準時主要參照《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中的二級標準，而在毒理學及流行病學研究中發現長期暴露于PM10濃度低于150？g/m3的環境對人體健康無明顯危害，因此將PM10日均值設為150？g/m3，但并未提出PM2.5限值標準。對于室內公共場所而言，《公共交通等候室衛生標準》（GB9672-1996）規定的PM10限值為250？g/m3；中國香港室內空氣質素管理小組于2003年制定的《辦公室及公眾場所室內空氣質素管理指引》建議，公共場所良好級別的PM10（8h均值）應低于180？g/m3，卓越級別的PM10（8h均值）應低于20？g/m3；基于PM10的潛在威脅性，新加坡環境部環境流行病學研究所于1996年制定的《辦公地區良好室內空氣質量指南》建議辦公室內PM10限值為150？g/m3；韓國環保部于2004年頒布的《公共場所室內空氣質量維護標準》明確規定，地鐵地下車站PM10限值為150？g/m3。

上海地鐵A線隧道中的PM1、PM2.5和PM10濃度中位數分別為50？g/m3、55？g/m3和69？g/m3，B線隧道中相應的值分別為42？g/m3、46？g/m3和58？g/m3，顆粒物濃度與采樣時間、客流量以及隧道內部通風狀況等有關[15]。朱彩明等[16]對長沙市不同類型地下公共場所室內空氣質量進行了研究，發現長沙市地下公共場所室內空氣受到了O3、NO2、NH3和CO2污染，其中O3、NO2污染來自地面，而NH3、CO2的污染來自地下公共場所本身。高俊敏等[17]對重慶市地下商場的研究表明，地下商場室內TVOC質量濃度超標現象嚴重，在監測的17個地下商場中，室內各測點TVOC質量濃度為（0.19-8.18）mg/m3，各商場TVOC平均質量濃度為（0.21-3.94）mg/m3，超標率達53%。

4.3. 生物性因子

室內空氣品質惡化、病態建筑綜合征（Sick Building Syndrome，簡稱SBS）以及建筑相關疾病（Building-Related Illnesses，簡稱BRI）等問題的報道越來越多，大量證據表明這些問題與微生物及其形成的氣溶膠有關[18]。氣溶膠是固態或液態微粒懸浮在氣體介質中的分散體系，當氣溶膠分散相微粒為微生物時，就構成了微生物氣溶膠，常見的微生物氣溶膠主要有病毒、細菌和真菌[19]。細菌、病毒以及某些真菌可以引起傳染性疾病，某些微生物的副產物可以引起過敏、免疫和中毒反應。地下空間常年無陽光照射，空調設備在加濕、除濕等過程中也易導致微生物的繁殖[20]。

微生物是評價室內空氣質量的重要指標。細菌總數高，存在致病性微生物的可能性也高。前蘇聯學者提出夏季室內空氣中細菌總數高于2500cfu/m3即視為空氣污染；《室內空氣質量標準》（GB/T18883-2002）中規定室內菌落總數限值為2500cfu/m3；《人防工程平時使用環境衛生要求》（GB/T 17216-2012）中規定室內細菌總數限值為4000cfu/m3；中國香港《辦公室及公眾場所室內空氣質素管理指引》對公共場所中細菌限值為良好級應低于l000cfu/m3，卓越級應低于500cfu/m3；新加坡《辦公地區良好室內空氣質量指南》中辦公室內細菌總數、真菌總數推薦限值均為500cfu/m3。

趙霞等[21]對揚州地下公共場所的研究表明，商場類地下公共場所細菌總數為（47.16±4.16）個/皿，歌舞類地下公共場所細菌總數為（53±2.58）個/皿，餐廳類地下公共場所細菌總數為（48.32±3.98）個/皿（對于以上公共場所《人防工程平時使用環境衛生要求》（GB/T 17216-2012）中要求細菌總數低于75個/皿）。朱彩明等[16]研究表明，長沙公共場所細菌總數為（4655.20±2076.10）cfu/m3。

4.4. 放射性因子

室內氡主要來源于建筑材料、地下斷裂構造、地基土壤、供水系統以及其他因素。氡及其子體能夠附著于空氣中的顆粒物和煙霧中，形成放射性氣溶膠，當吸入人體后其子體易被鼻咽和氣管組織以及肺部呼吸系統截留，并在局部地區積累。由于氡的子體半衰期短，存在在人體內衰變的可能性，因此易引發癌變[22]。國內外研究均發現地下建筑中室內氡濃度明顯高于地上建筑[23]。

呂文婷等[24]研究發現：（1）從不同類型地下場所空氣中氡濃度平均值來看，地下停車庫低于地下商城/商業街，地下商城/商業街低于地鐵站站臺；（2）與地面建筑物室內空氣中氡濃度水平相比，上海地下場所空氣中氡濃度水平較高；（3）與全國地下室空氣中氡濃度水平相比，上海地下場所空氣中氡濃度水平遠低之，兩者相差近17倍（479/28.3）；（4）與國家職業衛生控制標準（200Bq/m3）相比，上海地下場所空氣中氡濃度較低，兩者相差7倍（200/28.3），具體如表1所示。劉晶磊等研究發現，室內氡濃度主要取決于地基、建筑材料、室內外空氣交換以及氣象條件等。就建筑材料而言，花崗巖所含的氡濃度最高，其次為瓷磚，木地板所含的氡含量最低，建議從選址、選料、設計、通風、密封等幾個方面降低室內氡濃度水平。

4.5. 風險因子標準限值及其凈化技術

目前，尚無針對地下空間公共場所衛生監管的相關法律法規。本文以《室內空氣質量標準》（GB/T 18883-2002）和《人防工程平時使用環境衛生要求》（GB/T 17216-2012）中的相關限值作為參考，具體如表2所示。

目前，室內空氣污染物的常用凈化手段主要有污染源控制、通風稀釋和復合凈化3種[26]。其中污染源控制是最根本的手段，但是地下空間的污染物種類較多，其污染源亦是多種多樣，單獨通過該手段污染源控制凈化室內環境是難以實現的。目前，最常用的污染源控制為定期對風管以及過濾器進行清洗，以清除其內部因系統長期運行造成的積灰和細菌污染源。通風稀釋是降低室內污染物濃度的有效途徑，目前供暖空調系統設計中往往采用最小新風量。但若單純地增加新風量稀釋污染物會導致能耗增加，經濟型變差。同時，當室外也存在某種污染源時，增加新風量反而會加劇室內污染。復合凈化是指在不改變當前通風系統形式及主要運行參數的條件下，在通風系統中設置復合凈化單元（段）。目前，空氣污染物的常用凈化技術有纖維過濾、靜電除塵、紫外線殺菌、等離子、負離子、光催化等[27]，其特點具體如表3所示。

5. 結論及建議

城市地下空間公共場所通常相對封閉，易導致顆粒物、微生物、室內裝修化學污染物等的累積。相對于地面公共場所而言，城市地下空間公共場所環境衛生狀況較差，疾病的發生率較高。為改善地下空間公共場所的衛生狀況，應完善各種衛生設施，如新風、通風換氣設施、除濕除臭設施、中央空調設施等；加強衛生管理，健全衛生制度，定期對通風換氣設備進行清洗、消毒；了解地下空間公共場所室內污染情況，選擇性地采用室內空氣污染物的凈化技術。與此同時，城市地下空間衛生狀況的管理和監督必須建立在協調人防工程與地下空間開發利用關系的基礎上，建議建立城市地下空間數據庫以及城市地下公共空間事故隱患監控預警體系，做好城市地下空間規劃工作和防災減災工作。

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