表1(Table 1)
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民用飞机客舱环境涉及乘客公共场所卫生和环境空气质量标准。目前国内相关客舱空气质量标准规定有的是国家标准，有的是民航局行业标准。美国联邦航空局、欧洲联合航空局等对客舱空气质量标准的适航要求作了相关规定。全球各航空公司均致力于为乘客和机组提供安全、健康、舒适的环境。民用飞机客舱内关于空气质量标准的限值要求及检测方法对于保障乘客健康安全具有重要意义。民用飞机客舱环境具有以下特点：空间相对密闭狭小、环境空气各参数变化不定、人员比较密集、长航线跨时区飞行等。其民用飞机客舱空气流分布见图 1。
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| 图 1 客舱空气流分布图 |
民用航空器发动机润滑油从油封缝隙流出，或是液体流进辅助动力装置(APU)进气口，都可能导致引气被污染，发动机引气系统工作原理见图 2[14]。飞机维修用清洗剂，烤箱用清洗剂，飞机电器故障等会引起客舱空气质量污染事件。其排放的挥发性有机物，如长期暴露于驾驶舱和客舱内，会影响机组人员和乘客的健康甚至生命。
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| 图 2 波音飞机发动机引气系统工作原理 |
机组人员经常抱怨头痛、头晕、疲劳、恶心、鼻干和鼻塞，眼睛干涩、发痒或疼痛等，这些症状可能与驾驶舱空气质量密切相关。客舱空气质量同样对旅客健康和舒适程度产生一定影响[1]。
1 飞机客舱空气质量标准相关参数民用客机客舱空气(环境)质量广义上包括客舱物理因素(温度、相对湿度、风速、新风量、压力、振动等)和化学因素(可吸入颗粒物、二氧化碳、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等)，以及致病性微生物等生物有害因素。飞机客舱环境与室内公共场所环境有所不同，其客舱环境包括以下特点：相对湿度较低；客舱增压到相当于8 000英尺高度的外部大气压力；舱内物理因素影响即噪声、振动和加速度影响大；舱内有乘客和乘务人员两组人群；部分航班存在长航线跨时区等。
客舱空气质量参数受到各种因素影响，包括飞机机型和结构(空调过滤器和飞机环境控制系统等)，机组人员和乘客数量，飞行高度，飞行时间，外界气候变化等。例如，客舱中二氧化碳浓度受到乘客数量的影响较大。在相同飞机空调控制参数下，客舱乘客越密集，呼出二氧化碳浓度也相应增大。相对湿度主要是空调系统和外界气体湿度的影响，由于飞机在飞行过程中舱外空气含湿量极低，飞机环境控制系统的送风湿度仅有10%~20%。如果对客舱进行加湿，机体外壳的内壁面易产生冷凝水，可导致飞机结构性腐蚀和电气设备的安全风险。当前航空公司主要通过为机组人员和乘客提供饮料的方式来解决湿度较低的问题。波音787飞机由于使用复合材料，其相对湿度已经有所改善，环境舒适度明显提高。
2 飞机客舱空气质量标准相关参数限值目前的客舱空气质量标准主要参数限值见表 1，欧洲航空工业协会针对客舱空气质量限值[11]建议表见表 2。
| 参数 | FAR, JAR, CCAR | ASHRAE | GB 9673 | GB 18883 | EPA, AAQS | OSHA PEL | ACGIH，TLV |
| 温度(℃) | / | 地面：25 | 24~28(夏) | 22~28(夏) | / | / | / |
| 巡航：24 | 18~20(冬) | 16~24(冬) | / | / | / | ||
| 相对湿 度(%) | / | 14% (平均) | 40~60 | 40~80(夏) | / | / | / |
| 30~60(冬) | |||||||
| 风速(m/s) | / | 0.1~0.35 | ≤0.5 | 0.3(夏季) | / | / | / |
| 0.2(冬季) | |||||||
| 新风量 | 250 g/(min·人) | / | 25 m3/(h·人) | 30m3/(h·人) | / | / | / |
| 二氧化碳 (ppm) | 5 000 | 1 000 | 1 500 (日均值) | 1 000 (日均值) | / | 5 000 | 5 000(8 h)/ 30 000 (15 min) |
| 一氧化碳 (ppm) | 50 | / | 8(1 h) | 8(1 h) | 35(1 h)/ 9(8 h) | 50 | 25 |
| 臭氧(ppm) | 0.1(3 h)/ 0.25(8 h) | / | / | 0.075(1 h) | 0.075 (8 h) | 0.1 | 0.1 |
| 甲醛(ppm) | / | / | / | 0.07 | / | 0.75 (8 h) | 0.3 |
| 挥发性有 机物(ppm) | / | / | / | 0.24 | / | / | / |
| 菌落总数 (cfu/m3， 撞击法) | / | / | 2 500 | 2 500 | / | / | / |
| 注：FAR代表美国联邦航空规章[3]；JAR代表欧洲联合民航局飞标与运行规章[4]；CCAR代表中国民用航空规章[2]；ASHRAE代表美国采暖、制冷与空调工程师学会[5]；GB 9673代表我国公共交通工具卫生标准[6]；GB 18883代表我国室内空气质量标准[7]；EPA NAAQS代表美国环保局国家空气质量标准[8]；OSHA PEL代表美国职业安全卫生管理局允许暴露限值[9]；ACGIH TLV代表美国政府工业卫生师协会阈限值[10]。其中，表中浓度单位ppm与mg/m3的换算：mg/m3=M/22.4·ppm·[273/(273+T)]×(P/101325)，式中：M-气体分子量；ppm-测定的体积浓度值；T-温度(℃)；P-压力(Pa)。 | |||||||
| 参数 | 安全值 | 健康值 | 舒适值 |
| 二氧化碳(ppm) | 5 000 | 20 000(15 min) | 2 000ppm |
| 一氧化碳(ppm) | 50 | 25(TWA1 h) | / |
| (峰值，JAR/FAR) | 10(TWA8 h) | ||
| 臭氧(ppm) | / | 0.25(峰值, FARs) | / |
| 0.1(TWA3 h, FARs) | |||
| <0.06(TWA8 h) | |||
| PM2.5(μg/m3) | / | 100(TWA1 h) | / |
| 40(连续) | |||
| PM10(μg/m3) | / | 150(TWA24 h) | / |
| 丙酮(ppm) | 1 500(15 min) | 500(TWA8 h) | 99 |
| 500(TWA8 h) | 750(STEL15 min) | ||
| 丁酮(ppm) | 300(15 min) | 200(TWA8 h) | / |
| 600(TWA8 h) | 300(STEL15 min) | ||
| 乙醛(ppm) | 25(15 min) | 1(24 h) | / |
| 丙烯醛(ppm) | 0.3(15 min) | 0.02(TWA30 min) | / |
| 0.1(TWA8 h) | |||
| 甲醛(ppm) | 2(15 min) | 0.08(30 min) | / |
| 0.75(TWA8 h) | |||
| 苯(ppm) | 1(TWA8h) | 4(15 min) | / |
| 甲苯(ppm) | 200(15 min) | 50(8 h) | 40 |
| 二氯甲烷(ppm) | 0.86(24 h) | 0.86(24 h) | / |
| 内毒素(ng/m3) | / | 4.5(8 h)/ | / |
| 9~170(峰值) | |||
| 注: TWA代表时间加权平均容许浓度。JAR[4]/FAR[3]代表欧洲联合民航局飞标与运行规章/美国联邦航空规章。浓度单位ppm与mg/m3的换算：mg/m3=M/22.4 · ppm · [273/(273+T)]×(P/101325)，式中：M-气体分子量；ppm-测定的体积浓度值；T-温度(℃)；P-压力(Pa)。 | |||
通过表 1对比分析，发现我国民用飞机客舱空气质量参数限值相比较国外限值要求有一定差别，其中主要内容包括：我国飞机客舱相对湿度限值(40%~60%)要求偏高，大于国外限值(14%)，而飞机作为空中交通工具，应首先保证安全，如果相对湿度过大可能影响飞行安全，故建议我国公共交通工具卫生标准中有关飞机客舱相对湿度限值重新修订；我国客舱温度限值按照季节划分，国外则按照飞机地面和巡航状态区分，建议我国也按照飞机地面和巡航状态两种情况设定温度限值要求，这样更符合飞机检测状态的实际情况；我国客舱风速的限值略大于国外限值，建议国内外风速限值应区分空调通风状态(分为开启或关闭状态)较为合适；另外，我国客舱二氧化碳、一氧化碳浓度限值均小于国外限值，其原因应通过现场调查研究进一步分析。通过表 2可见，欧洲标准对于飞机客舱空气质量有关参数提出了分级管理的安全思路，即分为安全值、舒适健康值及舒适度限值。客舱舒适度[1]是指乘客对乘坐飞机旅行品质的综合评价。舒适度不仅受到飞机振动、加速、噪声、温度、湿度、空气清新度、空间设计、色彩、照明、跨时区飞行等多因素的影响，还受到个体健康和心理因素的影响。目前，我国飞机客舱乘客旅行舒适度主要受长航线跨时区飞行、微小气候、空气中有害气体(二氧化碳、臭氧、挥发性有机物、消毒杀虫剂等)、发动机噪声、加速、振动等因素影响，产生各种不适反应，即鼻干、鼻塞，腿部、臀部麻木，脚、踝关节肿胀，眼睛干涩、发痒或疼痛，耳部不适等症状与客舱环境质量各参数的相关性还需要进一步进行流行病学研究[14]。
3 飞机客舱空气质量标准各参数(限值)的检测方法 3.1 国外飞机客舱空气质量标准参考的检测方法美国材料实验协会ASTMD6399《飞机客舱中空气质量检测仪器和检测方法的标准指南》[12]中阐述了飞机客舱空气质量检测的采样方法、检测方法及选用仪器等。欧洲航空工业协会发布了EN 4618《航空航天系列—飞机内部空气质量标准，条件及测定方法》[11]中明确了飞机空气质量标准的测定方法。
国外客舱空气质量标准一般列出检测方法原理，推荐方法所选仪器灵敏度、特异度、检出限、检测范围等指标，而且在一般情况下，由于飞机时效性等特点，在误差可控范围内建议尽量采用现场快速检测方法和设备，如臭氧检测可采用臭氧分析仪(紫外吸收法)，一氧化碳、二氧化碳采用便携式红外分析仪，可吸入颗粒物采用激光原理仪器进行检测等。
3.2 我国客舱空气质量各参数(限值)的检测方法飞机驾驶舱和客舱作为工作场所和公共场所目前检测方法只能参考室内《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[7]和《公共场所卫生标准检测方法》(GB/T 18204-2000)[13]。目前我国针对民航飞机座舱空气质量标准仅有《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996)[6]一部标准现行有效，但部分限值及检测方法尚未与国际接轨，国内现有的相关检测方法，有的在飞机巡航状态下不适合在客舱内检测，比如新风量检测时与飞机空调系统运转有很大关系，而且每个座椅上方都有出风口和旋钮调节风量，新风量随时变化，故难以准确测量；另外国内有的相关检测方法对于座舱环境状态描述不明确，例如笔者认为飞机客舱照度检测应增加注明客舱夜间或白天模式，检测时座椅上方灯光源应调整到最大状态时的测量数值作为检测点最终值，同时方法中应注明测量时照度计对应灯光源下方的垂直距离；风速应明确检测点的具体位置(接近乘客呼吸带及距离空调通风口的垂直距离)。建议通过对我国飞机客舱环境日常监测数据和调研后，进一步提出我国客舱环境湿度、风速、新风量、压力、臭氧、挥发性有机物等限值的修改或完善建议，明确飞机客舱环境监测的检测点位置、检测点数量、检测时机(白天或晚上、客座率情况等)、监测频率、飞行状态(巡航、起飞或降落)等相关条件指标。
针对客舱环境狭长、人员密集等特点，建议我国对于飞机客舱空气质量采样及直读仪器快速检测(物理、化学及生物因素)布点数量、布点位置(头等舱、前舱、中舱、尾舱、洗手间、配餐间等)等进行规范说明。另外，在误差可控范围内推荐使用快速检测方法，并对现场直读仪器指标进行规范要求，例如校准周期，计量报告等。
4 小结航空旅行是一个增长较快的庞大产业，飞机客舱空气质量对机组人员和乘客的身体健康都非常重要。最近几年，航空旅行在公共交通工具中占有相当比例，近年来急剧上升。根据空客和波音公司预测未来10年，航空旅客数量将增长4.1%。乘客在客舱里不断增加的持续时间可能对保证飞行乘客舒适的目标是一种挑战，因此，客舱空气质量及环境品质保障可提高乘客舒适度[14]。飞机客舱空气质量检测与评价标准体系便是保障客舱环境安全的重要手段之一。
目前我国民用飞机客舱空气质量标准缺乏一套完整的空气质量标准体系，仅有《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996) [6]中涉及客舱环境卫生标准的限值要求，且由于标准是1996年制定颁布的，有些参数限值已经与国际标准限值不相适应，需要通过实验室检测数据积累，制定出适合我国飞机座舱环境标准的限值要求。另外，对于客舱空气质量检测方法与评价，我国标准尚未有明确规定，其检测方法仅参考《公共场所卫生标准检验方法》(GB/T 18204-2000)[13]，对于客舱检测或采样点位置、检测或采样点数量、检测时机、监测频率、飞行状态、飞机客座率等尚未进一步说明，需要在客舱环境检测标准方法中进一步明确。
综上所述，为保证我国民航机组人员和乘客的健康生命安全，迫切需要参考美国和欧洲现行有效的飞机客舱空气质量标准，制定适合我国国情的飞机客舱空气质量标准体系，其中包括客舱空气质量标准限值及其配套检测方法；客舱空气质量评价指南等，从而为我国民航飞机客舱环境空气污染事件调查提供技术支持，同时为我国运输类飞机适航标准对客舱环境空气质量限值要求提供监测技术保障。
| [1] | Russell BR. Cabin air quality:an overview. Aviat[J]. Space Environ Med, 2002: 73–211. |
| [2] | 中国民用航空局. CCAR-25-R3中国民用航空条例第25部运输类飞机适航标准[S]. 北京: 中国民用航空局, 2001. |
| [3] | FAA. Federal Aviation Regulations, Part 25. Airworthiness standards:transport category airplanes[S] Washington, DC:FAA, 2012. |
| [4] | JAA. Joint airworthiness requirements, Part 25:large aeroplanes[S]. Hoofddorp:Joint Aviation Authorities, 2007. |
| [5] | ASHRAE, I nc. Handbook:HVAC applications, chapter10:aircraft[M]. Atlanta: ASHRAE, 2003. |
| [6] | 国家技术监督局. GB 9673-1996公共交通工具卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 1997. |
| [7] | 国家技术监督局. GB 18883-2002室内空气质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002. |
| [8] | EPA. 40 CFR part 50 National ambient air quality standards[S]. Washington, DC:EPA, 2011. |
| [9] | Occupational Safety and Health Administration. 29 CFR 1910 permissible exposure limits[S]. Washington, DC:OSHA, 2006. |
| [10] | ACGIH. TLVs and BEIs:2012[M]. Cincinnati: OH 45240-4148, 2012. |
| [11] | AECMA. prEN 4618:2004 Aerospace series-aircraft internal air quality standards:criteria and determination methods[S]. Brussels:AECMA-STAN, 2004. |
| [12] | American Society for Testing Material. ASTM D6399-2010 standard guide for selecting instruments and methods for measuring air quality in aircraft cabins[S]. West Conshohocken:ASTM International, 2010. |
| [13] | 中华人民共和国卫生部. GB/T 18204-2000公共场所卫生标准检验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2000. |
| [14] | RITE.RITE-ACER-CoE-2010-1.Report to the FAA on the airliner cabin environment[R]. Alabama:RITE, 2010. |
