空氣凈化裝置在地鐵車輛的應用

李小東

摘 要：時代與科技的發展促進了交通業的飛躍，現如今，地鐵成為了我國的主要交通工具，地鐵出行是我國城市出現除私家車外的首選出行方式。也正是因為地鐵的特殊地位，其占據著我國主要的日常人流量，但因為地鐵的通風系統主要是依靠中央空調和地鐵的機械通風來實現的，所以在這樣的通風系統下，空氣中的細微顆粒物以及微生物等就成了地鐵環境中的主要污染源，在地鐵如此龐大的客流量的背景下，地鐵的空氣質量將會影響大部分人的身體健康，因此本篇文章將探究空氣凈化裝置在地鐵車輛的應用。

關鍵詞：地鐵;空氣凈化;應用研究

中圖分類號：U270.383 文獻標識碼：A

0 引言

由于近幾年室外的空氣環境越來越差，室內便成了人們長時間接觸的環境，特別是在炎熱的夏日，室外更是人群稀疏。因此室內環境中的空氣污染物就成為影響人們健康的主要因素。隨著城市人口增長以及城市化進程加快，城市交通的壓力使得地鐵成為了除私家車外的主要出行方式，截至2019年初，我國城市軌道交通客運量就已經累計到了210億以上，如此龐大的客流量也使得地鐵的室內環境與人們的健康掛鉤。人們對于地鐵環境中的空氣污染物含量以及相關污染物對于人體的健康風險評估標準也比較重視。

因為地鐵需要承擔城市的日常主要客流量，所以地鐵的建設地點通常是城市人群主干道，這些地方的來往車流量也十分龐大，因此這些地方的空氣質量往往不如人意，而這些受到汽車尾氣污染的空氣會在地鐵進行空氣調節的時候進入地鐵的環境中。這些質量不佳的空氣進入地鐵會對人體健康造成不良影響，甚至某些傳染性病毒會通過地鐵的龐大客流量進行大面積傳播，造成嚴重的社會影響，因此，許多的學者針對地鐵的空氣凈化技術以及空氣凈化裝置展開研究并應用在地鐵上而且收效甚好。

1 地鐵環境中的污染物

1.1 重金屬離子

地鐵車輛在行駛的過程中以及制動的過程中，在慣性的作用下，車輪與軌道之間會產生劇烈的摩擦，鋼鐵合金中的鐵、錳、鎳以及鉻或者其他合金離子在高溫和摩擦的作用力下形成了細微的金屬離子。這些金屬離子散發到空氣中通過通風環境進入地鐵中，再通過人體的呼吸以及毛孔的自然收縮進入人體，從而威脅人體健康，甚至某些金屬離子還是致癌物質，有學者研究表示，地鐵中的金屬離子含量確實比其他的室內環境要高得多。

1.2 可吸入微顆粒

人體可吸入的微顆粒其主要來源于制動輪和軌道界面機械磨損產生的磁性金屬薄片和碎片中釋放主要包含有粉塵粒子，如灰塵、毛屑或煙灰等，還有一些對人體有害的無機小分子如燃燒產生的廢物等。這些微顆粒是很多種污染源的承載物或者催化劑，從人體健康的角度觀察，這些空氣中的細微顆粒在吸入人體后，富集在肺泡上并直接參與人體的血液循環系統，輸送到人體的各個部位，從而引發心血管疾病及多種并發癥。

1.3 有機化合物

地鐵室內環境中的有機化合物污染源一般來自于具有揮發性的醛類物質，除此外，還有甲苯、三氯乙烯及氯仿等。這類的污染源一般都來自于地鐵中的內部裝飾材料，這些揮發性的有機化合物中存在著許多的令人體產生病變反應的物質，而這些物質極易通過人體的呼吸道和皮膚等進入人體，對人體的生理功能產生干擾，從而對人體的健康會造成極其嚴重的影響。

1.4 微生物

地鐵環境中的微生物主要包括細菌和病毒，由于地鐵龐大的客流量，所以每個人身上攜帶的病菌都不一樣，在如此龐大的病菌攜帶體流通下，地鐵中的微生物含量遠比其他環境中的微生物含量要高。而病菌一般也被視為病原體，很多的疾病尤其是呼吸道疾病都是由于病菌的感染所引起的，當這些微生物通過人體傳播時，將嚴重影響人體的健康，甚至某些潛伏性病毒還能引起大面積擴散，嚴重影響人們的生活。

2 地鐵空氣凈化技術及空氣凈化裝置的應用

2.1 吸附技術

吸附技術是最常用也最有效的空氣凈化技術，無論是在地鐵還是在其他的室內環境中，吸附技術仍是首選的空氣凈化技術。而在地鐵的吸附技術應用中又分為以下兩種吸附凈化：

（1）靜電吸附凈化技術。靜電吸附凈化技術就是利用靜電來達到吸附空氣中污染物的目的，這是目前較為成熟的一種空氣凈化技術且市面上已經出現了大量的靜電吸附凈化裝置。

靜電吸附凈化裝置的核心技術原理是在高壓發生器的作用下，靜電吸附凈化裝置內部的放電絲和負極板會產生直流高壓電壓從而產生一道高強度的靜電磁場，處于靜電磁場內的空氣污染物包括許多的細微粒子和微生物等都會在靜電的作用下被吸附，從而達到凈化空氣的作用，為地鐵的乘客提供一個較為良好的空氣環境。

（2）吸附劑吸附凈化技術。吸附劑吸附凈化是最常用，也最古老的凈化技術，其核心原理就是利用具有良好吸附性的介質去吸附空氣中的雜質，從而改善空氣環境。常見的吸附劑有活性炭、沸石及硅膠等。這種技術最大的優點在于，毫無技術難度，并且吸附效果很好，而且由于吸附劑是看得見摸得著的物質，所以富集功能極強，在短時間內能夠達到較強的吸附效果。但這種吸附方式的缺點也很明顯，那就是只能作用于短期吸附，一旦時間過長，空氣環境的溫度、濕度及風速等都會對吸附效果產生影響，有可能已吸附的污染物又重新揮發進入空氣中，同時吸附劑具有飽和性，一旦吸附劑飽和，就不會再產生吸附效果。

在這種背景下，對吸附劑的研究具有良好的發展前景，目前比較集中的研究領域是活性炭纖維。

2.2 臭氧凈化技術

臭氧的組成成分是三個氧原子，這種結構使得臭氧的化學性能非常的不穩定，在空氣中極易發生氧化作用，而臭氧凈化技術就是利用臭氧發生器產生臭氧，再利用臭氧的強氧化性對空氣中的各種污染物如病菌等進行氧化作用，將病菌的細胞結構徹底破壞，從而殺死病菌，降低空氣中病菌的含量，達到凈化空氣的目的。

2.3 負離子凈化技術

負離子凈化技術是一種正向的空氣凈化技術，當空氣中的氧分子帶負電荷再與水分子充分接觸之后就能形成負離子。負離子凈化技術的原理是利用負離子去吸附空氣中污染物的微小粒子，形成重分子從而出現沉降效果來凈化空氣。除此之外，空氣中的正離子被負離子中和，就會產生新的負離子，從而進一步的進化空氣，利用這種原理來實現空氣凈化也是近些年空氣凈化領域研究的熱點方向。

這種負離子不僅具有凈化空氣的作用，還能強化、激活人體中的代謝循環，增強人體免疫力和血液中含氧量，有效抵抗污染粒子入侵人體的作用，還能增強人體免疫系統活性，使已侵入人體內的細胞加速死亡。

2.4 光觸媒殺菌凈化技術

光觸媒殺菌凈化技術是一項新興的空氣凈化技術，其凈化原理是將光催化劑涂在地鐵建材的表面，當地鐵空氣流經地鐵建材表面時，在光的作用下，光催化劑會將空氣污染物中的有害有機小分子降解為無害無污染的無機分子和水，并且隨著空氣中的有機物的降解，涂有光催化劑的車廂內的異味會明顯降低。目前研究顯示效果最明顯的光催化劑是二氧化鈦，由于二氧化鈦具有成本低、無污染及催化效率高等優點，所以在二氧化鈦的基礎上對其他的光催化劑展開研究是當前學者對于光催化劑展開研究的主要課題。

2.5 光等離子殺菌凈化技術

利用低壓深頻納米光管釋放的大量的光等離子團，這種低壓深頻納米光管一般安裝在地鐵車輛的空調回風口或者送風口，利用風氣的作用使光等離子能夠快速地在地鐵車廂內擴散并迅速達到降低空氣污染的目的。這些光等離子在空氣中隨著風氣快速在車廂內擴散并且對空氣污染物中的微生物、有機物及病菌等進行主動捕捉，隨后對捕捉到的空氣污染物的大分子鏈進行快速的斷裂重組，從而達到快速降解空氣中的污染物以及隨著空氣中的污染物降解，空氣中的異味降低，優化空氣環境。

在國家質檢總局計量檢定站對已安裝低壓深頻納米光管的車廂的空氣質量檢測報告中發現，安裝低壓深頻納米光管的車廂無論是空氣中的微生物、有機物及異味等都有了大幅度的下降。

2.6 紫外線殺菌凈化技術

由于空調機組的回風口或送風口是影響地鐵環境空氣質量的關鍵所在，所以將紫外線殺菌裝置安裝在回風口或者送風口能夠有效降低地鐵空氣中的污染物含量，其空氣凈化原理是利用紫外線的輻射功能，在紫外線的照耀下，微生物的DNA結構以及蛋白質結構都會產生不可逆的破壞，從而使微生物死亡或喪失繁殖能力，從而達到殺菌消毒的功能。

在某疾病控制預防中心對安裝有紫外線殺菌裝置的地鐵車廂空氣質量檢測中，發現其空氣污染物含量出現了明顯下降，甚至微生物含量下降率達到80%以上。

雖然紫外線殺菌的輻射對人體有害，但因為地鐵行駛速度較快且乘客在地鐵上乘坐的時間較短，可以有效降低紫外線的傷害，此外，地鐵車輛使用的紫外線殺菌裝置一般采用的是短波紫外線，這種紫外線的穿透能力較弱，因此將紫外線燈管安置在空調機組中能夠有效降低紫外線對人體的傷害。

3 結語

隨著私家車的數量大幅度增長，地面上的交通壓力越來越大，促使著地下交通迅速發展，由于地下軌道車輛的龐大客運量，導致地鐵的空氣質量較差，空氣污染較為嚴重，嚴重影響了出行人的健康。因此，為了確保健康出行，也為了給乘客提供良好的乘車環境，空氣凈化裝置在地鐵中的應用刻不容緩，但不同的凈化裝置能夠獲取不同的凈化效果，因此可以將多種凈化裝置結合使用，力求達到最佳的凈化效果，在凈化空氣的同時還可以對污染的源頭進行分析并加以控制。由于地鐵車輛屬于特殊的室內環境，所以在對空氣凈化裝置進行安裝的同時還要對空氣凈化裝置的危害性展開研究，不能將空氣凈化了，而空氣凈化裝置又對乘客造成了影響，顧此失彼。

參考文獻：

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[2]熊哲輝.地鐵車輛專用空氣凈化器及其應用[J].現代城市軌道交通，2013（6）：37-39.