軌道車輛內部空氣質量管控分析

彭杰 杜濤

中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 江蘇 南京 210000

現階段，隨著社會經濟和城市化不斷發(fā)展，城市交通建設也呈現人性化，而隨著軌道交通事業(yè)的不斷發(fā)展，車輛除噪聲振動、空氣壓力變化等物理環(huán)境因素外，旅客還十分關注車內空氣質量，尤其是車內異味。因此，需要研究軌道交通中的CO2、CO、可吸入顆粒等參數指標，對這些氣體的排放進行控制，減少有毒物質排放量，進而提高內部空氣質量，保障人員健康。

1 車內揮發(fā)性有機化合物來源

現階段不同國家或組織對于揮發(fā)性有機化合物定義各異，世界衛(wèi)生組織（WHO）定義為沸點范圍在50℃～260℃之間，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。美國環(huán)保署（EPA）定義為除CO、O2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外任何參加大氣光化學反應的碳化合物。德國DIN55649-2000標準（測定VOC含量）定義為通常壓力下，沸點或者初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物。我國定義為利用Tenax TA等采樣分析非極性色譜柱，保留時間位于正己烷與正十六烷間物質。當前普遍采用WHO規(guī)定分類揮發(fā)性有機化合物[1]。

當室內空氣中VOC濃度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或程酩醉狀；重者會出現肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。長期居住在VOC污染的室內，可能引起慢性中毒，損害肝臟和神經系統(tǒng)，引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有的還有可能引起內分泌失調，影響性功能；苯和二甲苯還能損害造血系統(tǒng)，以致引發(fā)白血病。

針對車內有害物質情況，國鐵集團管控情況也相當重視，原中國鐵路總公司還曾特地下發(fā)《關于加強新出廠動客車車內空氣質量控制的通知》要求各主機廠對標準修訂、原材料控制、過程控制、強化驗收管控等方面做出要求。

其揮發(fā)性有機化合物來源廣泛，軌道交通車輛中大量采用的車用膠粘劑、油漆涂料、紡織品、玻璃制品以及橡塑制品等材料都是釋放揮發(fā)性有機化合物的高危材料。為滿足使用要求，產品生產制造時加入了一些稀釋劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等輔助劑，其中含有甲醛、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機化合物，其在使用時會揮發(fā)出來。例如玻璃鋼墻板原料為苯乙烯，未固定完全時就會在車內釋放苯乙烯[2]。另外，車輛采用的膠粘劑用于地板布或防寒材的粘接，也會揮發(fā)處膠粘劑中甲苯、乙酸乙酯等物質，進而導致車內中揮發(fā)性有機化合物含量不斷增加。

2 車內空氣中有機化合物管控現狀

軌道交通車輛車內空間屬于特殊空間，內部空間封閉，很多國家或組織針對揮發(fā)性有機化合物作出了法律法規(guī)管控標準。當前國內外關于軌道交通行業(yè)對于有害物質的管控標準把包括TB/T3139-2006《機車車輛內部材料及室內空氣有害物質限量》、《全球鐵路工業(yè)限用物質清單》等。其中，我國的規(guī)定在低于200km/h時速的鐵道機車車輛中應用，限值以及測量方法參考了《室內空氣質量標準固定》，其中要求甲醛含量不可超過0.1mg/m3，TVOC含量低于0.6mg/m3，對比而言，TB/T3139-2006只規(guī)定了車內空氣中甲醛和TVOC限值，也對苯、二甲苯和甲苯限值作出了規(guī)定[3]。如表1。

表1 國內對車內空氣質量的限值（mg/m3）

不同國家關于車內空氣質量管控物質類型及其限值要求不同，因為測試條件不同，制造材料和工藝不同，因此管控物質類型和限值差異較大。管控物質類型而言，甲醛是主要管控物質，我國對甲醛、乙醛、苯、二甲苯等物質作出了限制要求。限值上，俄羅斯對于甲醛物質的管控限值最高，韓國最松，中日接近，TB/T3139-2006、GB/T17729-2009中關于揮發(fā)有機化合物限值一致。我國GB/T27630-2011也對車內苯系物含量有所規(guī)定，GB/T17729-2009對甲苯、二甲苯限值作出了要求。如表2。

表2 國外對車內空氣質量管控要求及其限值（mg/m3）

此外，在整車空氣質量測試時，先進行采樣，車輛采樣前在自然狀態(tài)下關閉門窗、空調新風和廢排風口，封閉12h，開啟空調置自動運行位或設置空調目標溫度為24℃±2℃，2h后進行采樣測試，采樣溫度不低于16℃，完成后，工程師進行現場采樣。采集氣體樣本后，晃動采樣袋均勻分布，之后使用Tenax管和DNPH管采集氣體，收集采樣管需要即可進行定性定量分析，在密封管上使用密封卡，并用鋁箔紙將其包好做標記，冷藏在（4～10）℃環(huán)境中。

為中車股份科技〔2018〕326 號印發(fā)了《軌道交通車輛客室、司機室揮發(fā)性有機化合物管控技術要求（試行）》的通知，通知給出“源頭管控，主動釋放，持續(xù)跟進，常態(tài)平衡”總原則。明確了強化材料、零部件VOC源頭管控思想，加速材料、零部件在制造、運輸及存放過程中的VOC釋放的處理方向。通知列舉了影響車內空氣質量的材料及零部件的管控清單，如表3。

表3 材料、零部件的管控清單

3 車內空氣質量管控措施

3.1 減少通風系統(tǒng)污染

車輛運用中需要經常清洗系統(tǒng)風管，在軌道交通運行時，中央空調通風系統(tǒng)始終處于長時間運行狀態(tài)中，風管上會有大量污染源，同時由于風管中的空氣溫濕度都比較高，十分適合細菌、病菌生長反之，導致室內空氣質量下降。因此，需要加大力度清潔、消毒風管，進而提高軌道交通內部的環(huán)境空氣質量，避免車內空氣中的不良物質影響人員健康安全。

3.2 優(yōu)化氣流系統(tǒng)

在軌道交通內部空氣改善時，需要對其氣流組織進行有效改善，并對送風口和排風口位置、風量和封口形式進行合理布置，利用最小通風量以便實現最佳通風效果。而氣流組織的合理性不僅可以按質按量將新鮮空氣傳輸給工作區(qū)，并及時排出污染物，保證車內空氣質量。同時可在出風口位置加裝等離子、臭氧等有害物質處理設備，設備通過改善通風系統(tǒng)的空氣質量，降低通風系統(tǒng)污染度，進而提高車內空氣質量。

3.3 降低有害物質

要想改善城市軌道交通車內空氣質量，需要降低車內有害物質產生量。軌道交通運行過程中所排放的大量肺氣腫含有很多有害物質，對空氣質量產生影響。在此基礎上，要想降低有害物質排放量，非金屬材料的零部件斷口宜封閉處理，避免使用散發(fā)大量甲醛、VOCS等污染物的材料，盡量采用綠色、環(huán)保材料。與此同時，產品需要在制造過程中，盡量多使用環(huán)保材料，如膠合板粘制用膠粘劑，面料中阻燃劑的選取等。

3.4 加強空氣質量管控

首先，當前我國只有TB/T 3139-2006中對車內甲醛、TVOC含量制定了限值，還需要增加其他物質的管控，并建立車內零部件和材料測試體系，根據國內外VOC管控法律法規(guī)以及實際情況制定企業(yè)標準，為車內空氣管控奠定基礎。此外，軌道交通車輛內的VOC中涉及了多種材料，對此，需要構建行業(yè)材料數據庫，對產品供應鏈實現信息化管理，以便了解產品設計、制造和生產等各個環(huán)節(jié)的材料質量，同時構建供應鏈全員互聯模式，對材料、部件和整車進行逐級管理。

3.5 原材料提前釋放

為保證整車控制質量符合要求。在原材料整個生產、配套中各生產供應商需通過工藝手段達到提前釋放的效果。如地板布等原材料生產過程中盡量使用通風設備進行通風，在制造過程中加速有害物質揮發(fā)。車內玻璃鋼制品、座椅、臥鋪等大量使用的高危原材料產品下線后進行45℃烘烤處理及通風晾曬，通過加熱等方式促進有害物質揮發(fā)。產品包裝運輸易選用環(huán)保、透氣性好的包裝防護材料，并打孔，防止在配送環(huán)節(jié)中有害物質的集聚；零部件到達主機廠后需去除頂部和周圍的包裝，并保證剩余底部包裝可滿足物流運輸使用，晾置至少1天后發(fā)至施工場地等手段。

4 結束語

綜上所述，城市軌道交通工程中，需要加大力度監(jiān)測車內環(huán)境空氣質量，解決其中存在的空氣污染問題。對此需要減少通風系統(tǒng)污染，改善車內的氣流組織，并優(yōu)化氣流系統(tǒng)，減少車內有害物質，降低有害物質，改善空調系統(tǒng)污染物，設置屏蔽門，隔離隧道和站臺區(qū)，加強空氣質量管控，完善我國車內空氣質量規(guī)定，確保城內進出人員身體健康，營造良好的出行和工作環(huán)境，進而推動軌道交通實現健康發(fā)展。