冬季長春地鐵車廂內空氣質量調研分析

石 巖，黃賢闖，李 恒，肖正強

（吉林建筑大學市政與環境工程學院，吉林 長春 130118）

地鐵系統為城市提供了一條生命線，在不增加道路擁堵和交通排放的情況下，實現了高效的人員運輸，據統計，每年乘坐地鐵超過400 億人次，是目前世界人口的五倍多[1]。地鐵車廂是市民在乘坐地鐵中停留時間最長的地方，也是最擁擠的。車廂內部的空氣質量直接影響乘客的健康[2]。若機械通風量不足，在擁擠的車廂中CO2，PM2.5 等污染物將達到危險水平[3]。其中PM2.5 顆粒物可通過氣血交換進入血管，對人體造成嚴重危害[4]。

本文采用問卷調查和實地測量的方式，對長春地鐵一號線和二號線進行研究，定量分析了CO2，PM2.5 空氣污染物的空間分布和時間分布。研究結果可為地鐵車廂通風空調系統的運行調節研究提供參考。

長春地鐵一號線于2017 年正式運營，共15 個車站，全長18.14 km，單次運行30 min。地鐵二號線于2018 年部分運營，共18 個車站，全長20.50 km，單次運行40 min。每輛列車由6 個車廂組成，每個車箱頂部設置2 臺變頻空調，由空調機組的通風機和機械通風設備一起負責車廂內部新風的供給。隨著地鐵載客量的增加，特別是早中晚高峰時期，人員擁擠，空氣有異味，存在顆粒物、CO2等污染物超標的現象[5-6]。

1 調研概況及結果分析

1.1 調研概況

本次調研主要以問卷調查的形式，于2019 年12 月份和2020 年1 月份，每月隨機抽取1 天進行調研，對長春地鐵一號線及二號線車廂內的乘客隨機抽取調查對象，共發出210 份問卷，回收率100%，有效問卷203 份，有效率為96.6%。調查對象中男性所占百分比為57.1%，女性所占百分比為42.9%。

1.2 調研結果

對地鐵車廂內空氣質量主觀調查，如圖1 所示，有5%的乘客對地鐵車廂內的空氣質量非常滿意，有41%的乘客對地鐵車廂內的空氣質量滿意，有51%的乘客對空氣質量不滿意，認為空氣質量為中等，僅有3%的乘客對地鐵車廂的空氣質量非常不滿意。對空氣質量滿意的乘客占比46%，不滿意的占比54%。調研結果表明，地鐵車廂空氣質量整體偏差，需引起關注。

在對地鐵車廂空氣異味的調查中顯示，如圖2所示，有52.4%的乘客表示車廂內部沒有異味，17.6%的乘客認為有人體氣味，15.2%的乘客認為有刺激性氣味，認為有臭味、裝修后的味道、洗手間氣味的乘客分別為8.6%，4.3%，1.9%?？傮w上看有47.6%的乘客認為車廂內部有異味，仍需要提高空氣新鮮度，增加新風供給。

2 實地測量概況及結果

2.1 實地測量概況

本次實際測量選取長春地鐵一號線及地鐵二號線，在實際運行的地鐵車廂內部進行測量，測量機器高度1.5 m。CO2測量時間為2019 年的12 月份和2020 年的1 月份，12 月份抽取7 天測量，1 月份抽取4 天測量，共計11 次，每天的測量包含高峰時段和非高峰時段。PM2.5 的測量時間同樣為2019 年的12 月份和2020 年的1 月份，12 月份抽取6 天測量，1 月份抽取4 天測量，共計10 次。因為此時外界環境非常寒冷，空調車廂通常會為了降低空調能耗從而減少新風的供給。因此很有必要去測量實際的空氣質量。本次測量儀器采用美國TSI9565-P-NB測量CO2濃度，采用霍尼韋爾空氣檢測儀檢測PM2.5 濃度。

2.2 測量結果

本次實地測量了CO2，PM2.5，以這些常見的空氣污染物作為地鐵車廂空氣質量的評價參考。

2.2.1 CO2濃度測量結果

圖3 為地鐵車廂11 次實地測量中的濃度圖。我國現行的GB 18883—2016《室內空氣質量標準》規定室內CO2濃度不超過日均值的1 000 μmol/mol[7]，GB 9673—1996《公共交通工具衛生標準》的標準值為小于1 500 μmol/mol[8]。所測的11 次數據中，所有的均值都在1 000 μmol/mol 以下，符合GB 18883—2016《室內空氣質量標準》。部分時間段的CO2濃度會超出《室內空氣質量標準》標準值，其中第1 次、第4 次、第5 次數據中超出標準值的數值最多，分別為32%，27%，29%。地鐵車廂11 次空氣質量CO2濃度測量總樣本數據個數為11 157 個，其中有16%的數據超出《室內空氣質量標準》標準值，僅有2.2%的數據超出《公共交通工具衛生標準》的標準值。在梁寶生等人提出的我國CO2室內空氣質量三級標準建議值中[9]，本次測量的數據表明冬季長春地鐵車廂中CO2屬于第三級，即可接受的室內環境，能保護普通人群健康。

表1 為隨機抽取的1 次地鐵車廂空氣質量測量數據中地鐵運行高峰時段與非高峰時段的統計信息。數據顯示高峰時段CO2濃度的平均值為947.71 μmol/mol，已經非常接近《室內空氣質量標準》規定的CO2日平均值濃度標準上限1 000 μmol/mol。高峰時段的CO2濃度最大值超出規定標準最大值的186.9%。所測366 個高峰時段的樣本中超出國家規定標準值104 個，超標率為28.42%。非高峰時段樣本數為1 176 個，平均值752.39 μmol/mol，最大值1 553 μmol/mol，超出《室內空氣質量標準》日平均上限值的樣本數為127 個，超標率為10.77%。綜合樣本數據來看，高峰時段相較于非高峰時段乘客明顯增多，新風供給不足，CO2堆積在車廂內部是導致高峰時段CO2濃度偏高的的原因。

2.2.2 PM2.5 測量結果

圖4 和表2 為10 次地鐵車廂中PM2.5 測量數據的統計圖表。我國現行的GB 3095—2012《環境空氣質量標準》規定了顆粒物PM2.5 的日均濃度限值35 μg/m3（一級）和75 μg/m3（二級）[10]。本次地鐵車廂10 次PM2.5 測量數據中，第1 次、第6 次、第7 次、第9 次的數據平均值在國家標準二級限值75 μg/m3以下，其余的測量數據平均值均在二級限制以上，最高的1 次測量數據平均值達到了208.41 μg/m3，超出一級限值595%，二級限值278%。10 次測量總樣本數據為8 546 個，99.37%的數據超出一級標準限值35 μg/m3，58.13%的數據超出二級標準限值75 μg/m3。地鐵車廂中PM2.5 濃度超標嚴重，對乘客及工作人員的健康將會造成嚴重影響[11]。

表1 高峰時段與非高峰時段CO2 濃度對比

表2 10 次地鐵車廂實地測量中PM2.5 濃度分析

3 分析與建議

主觀空氣質量調研中，有54%的乘客對空氣質量并不滿意，并且大約有一半的乘客認為空氣有異味。新風量與空氣質量有著正相關的關系[12]，空氣不新鮮，新風量不足是乘客對空氣質量不滿意的主要原因，增加新風量也可以降低乘客的異味感，因此我們應該適量增加新風量以滿足乘客對空氣質量的要求。

11 次CO2濃度測量樣本數據的平均值均在《室內空氣質量標準》規定的標準值以下，但是總體數據中仍然有16%的數據在標準值以上，特別是第1次、第3 次、第5 次測量數據中都有將近1/3 的數據超出標準值，但是總體上符合《公共交通工具衛生標準》的標準。以其中的某次為例，地鐵運行高峰時段的測量數據平均值要比非高峰時段高出約200 μmol/mol，測量數據超標率也高出163.9%。武在天利用多元線性回歸篩選得出：乘客人數和CO2有較強相關性[13]，在本次的測量數據分析后也得到了相同的觀點。究其原因，在地鐵車廂中，CO2主要是由人呼吸產生，當車廂中乘客增多，若新風量沒有變化，CO2就會在車廂中聚集。因此在地鐵運行中，應盡量采用動態的新風供給方式，既能減少能耗，也能保證地鐵車廂中的空氣品質[14-15]。

PM2.5 對人健康的危害比較大，空氣中的PM2.5，可以通過呼吸道，進入肺泡，在肺泡內積聚，引發各種疾病。美國癌癥協會的一項群體研究表明，如果大氣中PM2.5 的濃度長期＞10 μg/m3，死亡風險就開始上升。濃度每增加10 μg/m3，總的死亡風險就上升4%，患心肺疾病的死亡風險上升6%，患肺癌的死亡風險上升8%[16]。本次對地鐵車廂PM2.5濃度測量數據中99.37%的數據超出一級標準限值35 μg/m3，58.13%的數據超出二級標準限值75 μg/m3，最高的1 次測量數據平均值達到了208.41 μg/m3，超出一級限值595%，二級限值278%。可以看出冬季長春地鐵車廂中的PM2.5 嚴重超標，將會嚴重的影響乘客特別是地鐵工作人員的健康。長春地鐵中PM2.5 來源主要由室外帶入，在平均值最高的第2 次測量時，當天室外PM2.5 平均濃度達到了229 μg/m3，屬于嚴重污染水平。因此，建議地鐵車廂的新風系統采用可過濾PM2.5 的濾網，以此來降低地鐵車廂中PM2.5 濃度，進而給乘客和地鐵工作人員一個健康的呼吸環境。

4 結論

1）有54%的乘客對地鐵車廂的空氣質量不滿意，46%的乘客滿意。總體上看有47.6%的乘客認為車廂內部有異味，其余的乘客認為空氣中沒有異味。

2）每次所測CO2數據中，所有的均值均在1 000 μmol/mol 以下，符合GB 18883—2016《室內空氣質量標準》?？倶颖緮祿?，其中有16%的數據超出《室內空氣質量標準》的標準值，僅有2.2%的數據超出《公共交通工具衛生標準》的標準值。高峰時段相較于非高峰時段CO2濃度明顯升高。

3）地鐵車廂PM2.5 濃度測量數據中99.37%的數據超出一級標準限值35 μg/m3，58.13%的數據超出二級標準限值75 μg/m3，冬季長春地鐵車廂中的PM2.5 嚴重超標。室外PM2.5 濃度嚴重超標是地鐵車廂中PM2.5 超標的主要原因。