地铁以其方便快捷的优势,成为越来越多人出行的选择,逐渐成为市民出行的首选交通工具。地铁车站为地下建筑,与外界大气相对隔绝,完全依赖集中空调系统进行空气交换与微小气候调节。为了解地铁车站集中空调通风系统卫生状况,分析其影响因素,于2010—2012年对广州市某3条地铁线路车站公共场所集中空调通风系统进行了调查、检测并分析其相关影响因素。
1 内容与方法 1.1 调查对象2010年广州市某3条新开通运营地铁线路的车站公共区域集中空调通风系统。车站空调系统建成使用时间为2010年11月,空调季节小新风运行时的设计新风量,取下面三者最大值:① 每计算人员按20 m3/人·h计;② 新风量不小于系统总送风量的15%;③ 屏蔽门漏风量(8 m3/s)。
1.2 检则项目空调新风量;冷却水、冷凝水的嗜肺军团菌;空调送风可吸入颗粒物(PM10)、微生物(细菌总数、真菌总数和β-溶血性链球菌);风管内表面积尘量和微生物(细菌总数、真菌总数和β-溶血性链球菌)。
1.3 现场检测及采样仪器送风PM10(AM5 10型防爆粉尘仪,美国TSI公司)、送风空气中的细菌总数、真菌总数及β-溶血性链球菌(QuickTake30六级筛孔撞击式空气采样器;QuickTake30-4016电子流量计,美国SKC公司)、风管内表面采样(RRK-Ⅱ定量采样机器人,人人康公司)、新风量(9555通风表,美国TSI公司)。
1.4 检测方法、依据及指标 1.4.1 检测依据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》[1](卫生部2006年发布实施)。
1.4.2 新风量在室内新风管进风口某个截面采用风管法进行新风量检测。通过测量新风管某一断面的面积及该断面的平均风速,计算出该断面的风量,根据系统服务区域内的人数,计算新风量。
1.4.3 送风可吸入颗粒物(PM10)、微生物在空调通风系统正常工况下,随机抽取空调大系统的7个送风口(站台4个,站厅3个)进行采样,检测送风空气中的细菌总数、真菌总数及β-溶血性链球菌。每个送风口采用对角线均匀设置3个检测点,每个检测点检测3次,检测送风PM10。同时在区间隧道、新风室和站内呼吸带设对照点。
1.4.4 风管内表面积尘量和微生物在公共区域空调大系统的主送风管上选择4~8个有代表性采样点。根据现场实际情况选取人工擦拭法或定量采样机器人法采样。人工擦拭法每点采样面积为50 cm[2006],定量采样机器人法每点采样面积为25 cm[2006]。
1.4.5 冷凝水、冷却水的嗜肺军团菌在设有集中空调冷却塔的车站各采集冷却水2份,采集每个车站环控机房的冷凝水管内冷凝水2份。
1.5 评价标准《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(卫监督发[2006]58号)[1]。
1.6 统计分析使用SPSS 13.0对数据进行统计分析。对各组数据进行正态性检验,方差不齐时,选择秩和检验,α=0.05。
2 检测结果本次共抽检3条线路37个车站站台151点次,站厅108点次(表 1)。
线路 | 监测 地点 | 检测点 数(个) | 细菌总数(cfu/m3) | 真菌总数(cfu/m3) | PM10(mg/m3) | 致病微 生物 | ||||||
结果 范围 | 均值 | 超标 点数(个) | 结果 范围 | 均值 | 超标 点数(个) | 结果 范围 | 均值 | 超标 点数(个) | ||||
A线 | 站台 | 76 | 7~2 078 | 416 | 14 | 33~1 802 | 366 | 8 | 0.03~0.33 | 0.13 | 51 | 未检出 |
站厅 | 57 | 14~1 194 | 313 | 9 | 28~686 | 292 | 5 | 0.04~0.36 | 0.12 | 36 | 未检出 | |
B线 | 站台 | 39 | 78~488 | 348 | 0 | 191~1 173 | 419 | 6 | 0.03~0.24 | 0.11 | 17 | 未检出 |
站厅 | 24 | 92~763 | 352 | 1 | 49~954 | 380 | 3 | 0.02~0.34 | 0.12 | 12 | 未检出 | |
C线 | 站台 | 36 | 28~572 | 286 | 3 | 21~2 601 | 726 | 18 | 0.02~0.12 | 0.05 | 9 | 未检出 |
站厅 | 27 | 92~2 261 | 472 | 6 | 49~1 512 | 698 | 17 | 0.02~0.12 | 0.05 | 6 | 未检出 |
2.1 送风中微生物和PM10
本次检测送风中细菌总数总合格率为87.3%,其中A线为82.7%(110/133),B线为98.4%(62/63),C线为85.7%(54/63);送风中真菌总数总合格率为78.0%,其中A线为90.2%(120/133),B线为85.7%(54/63),C线为44.4%(28/63)。站台和站厅间差异无统计学意义;送风中PM10总合格率为49.4%,其中A线为34.6%(46/133),B线为54.0%(34/63),C线为76.2%(48/63)。线路间送风中真菌总数差异有统计学意义(P<0.01),以C线最高,B线次之,A线最低;线路间送风中PM10差异有统计学意义(P<0.01),进行两两比较发现,C线送风中PM10明显低于A、B线(P<0.01)。同时对3条线路外环境PM10进行检测,其中A线为0.20 mg/m3、B线为0.11 mg/m3、C线为0.06 mg/m3。
2.2 风管内表面积尘量及其微生物含量本次检测3条线的积尘量和积尘中微生物指标合格率均为100%,线路间风管内表面积尘量两两比较,显示B线与C线间积尘量差异有统计学意义(P<0.01;表 2)。
车站 | 采样点 (个) | 风管内表面积尘(g) | 细菌总数(cfu/cm2) | 真菌总数(cfu/cm2) | β-溶血性 链球菌 | ||||||
结果 范围 | 均值 | 超标 点次 | 结果 范围 | 均值 | 超标 点次 | 结果 范围 | 均值 | 超标点次 | |||
A线 | 76 | 0.60~16.00 | 5.16 | 0 | <1~19 | 4.5 | 0 | <1~63 | 10 | 0 | 未检出 |
B线 | 36 | 0.30~11.80 | 4.12 | 0 | 1~12 | 5 | 0 | 1~13 | 5 | 0 | 未检出 |
C线 | 72 | 0.60~18.60 | 3.82 | 0 | <1~6 | 2.25 | 0 | <1~7 | 4 | 0 | 未检出 |
2.3 新风量
本次检测3条线新风量指标合格率均为100%。线路间差异无统计学意义(表 3)。
车站 | 车站日均 客流量 (人/h) | 平均车站 客流量 (人/h) | 平均车站高 峰客流量 (人/h) | 全新风工况(m3/h·人) | 小新风工况(m3/h·人) | ||||
总风量 | 平均客流量 时新风量 | 高峰时 新风量 | 总风量 | 平均客流量 时新风量 | 高峰时 新风量 | ||||
A线 | 26 737 | 124 | 247 | 123 213 | 3671 | 1 836 | 59 367 | 2 517 | 1 258 |
B线 | 15 457 | 72 | 143 | 70 537 | 1 339 | 670 | 45 131 | 761 | 380 |
C线 | 1 312 | 10 | 21 | 31 053 | 7 309 | 3 480 | / | / | / |
2.4 影响因素
A线呈南北走向,设地下车站19座,车站多设在交通主干道上。B线呈南北走向,设地下车站9座,南段为商业区、住宅小区和医院,中段居住程度较高,北段主要是较低矮房屋、村庄、农田。C线呈南北走向,设9座地下车站,为城市新区,周边为商业金融办公区,城市公共文化区,车流、人流较少,卫生状况良好。将站外环境PM10指标进行比较,C线(0.06 mg/m3)明显低于A(0.20 mg/m3)、B(0.11 mg/m3)两线,与空调送风PM10情况一致。
针对送风中细菌总数、真菌总数、PM10超标情况,将隧道区间、站台呼吸带、新风井的细菌总数、真菌总数及PM10作为对照点进行分析,结果显示:空调送风口与隧道区间风真菌总数呈正相关(r=0.707,P=0.033,P<0.05),站台呼吸带、隧道区间、新风井真菌总数普遍高于集中空调送风口。送风口PM10与新风井(r=0.872,P=0.002,P<0.01)、隧道区间(r=0.856,P=0.003,P<0.01) 和站台呼吸带(r=0.966,P<0.01) PM10的浓度呈正相关,站台呼吸带、隧道区间、新风井PM10浓度高于集中空调送风口。
积尘量与积尘细菌总数和真菌总数进行相关性分析,积尘量与积尘真菌总数呈正相关(r=0.163,P<0.05)。
3 讨论本次调查发现空调送风口与隧道区间风真菌总数呈正相关;送风中PM10与隧道区间和站台呼吸带的PM10呈正相关,提示车站空调送风的污染物,来自于新风井的室外新风和隧道风漏入,车站送风中的细菌和真菌来自于室外及隧道的地面、土壤和空气的可能较大。室外空气可由渗风或空调系统回风带入,车站屏蔽门也有5%~15%的漏风量,列车进出站的活塞风通过屏幕门的缝隙将隧道内潮湿的、未经处理的空气挤压进入站台。可吸入颗粒物(PM10)是地铁交通环境的首要污染物[2],空气中的可吸入颗粒物作为细菌和真菌的载体,对人体健康产生影响,室外颗粒物随气流将其带入室内,致部分车站站厅、站台送风口的细菌总数、真菌总数和PM10指标超标。同时颗粒物会沉积在空调系统的各个部分,带来诸多不良后果,如降低盘管换热效率,增大设备和管道阻力而导致风量、冷量不足,阻碍甚至破坏自控元件的动作等。因此空气中可吸入颗粒物的处理对人群健康,对设备的维护都相当重要。
环境可吸入颗粒物的本底水平较高,使得空调送风的PM10亦较高。从3条线的检测情况分析A线和B线位于交通主干道,周边交通繁忙,车辆的行驶可产生大量扬尘和尾气,空调送风PM10明显高于位于新城区车流人流较少的C线。PM10是广州空气质量的主要超标污染物,以冬春两季污染较重,最大月出现在12月或1月[3]。有研究指出PM10的垂直分布规律:PM10日均质量浓度随高度的增加而减小,在近地面(<7 m)出现高质量浓度区[4]。地铁属于地下建筑,为了便于市民出行,地铁车站多设置于人流大且与地面交通换乘方便的地方,车站也由于条件限制和城市景观要求等,使新风井的设置位置较低,新风口处于PM10的高质量浓度区[4],也是地铁空调送风口PM10较高的另一原因。按规定地铁新风口应设在室外空气较清洁的地点;应低于排风口,其下缘距室外地坪不宜小于2 m,当设在绿化地带时,不宜小于1 m[5],并应加装护围。
本次检测空调送风中真菌总数的合格率较低,在运营管理中应加以关注。地铁车站属于地下建筑,阴暗潮湿,无法受到阳光照射,加之广州高温与高湿的亚热带气候条件,有利于细菌和真菌的生长繁殖。地下建筑生物性污染物主要以真菌为主[6]。有文献报道80%的真菌对人体有害,6%~15%人对真菌过敏。目前国际发达国家其室内污染对健康影响主要问题是霉菌引起的哮喘等呼吸道过敏[8]疾病。
隧道空气品质较差,活塞风井则是车站区间隧道内、外空气交换的唯一通道[7],对于改善隧道空气质量,降低风压有一定作用。C线由于各站间距较短,部分车站间未设活塞风井,相邻车站的空调送风中真菌总数较其它车站高,有受列车的运行所产生的活塞风相互影响的可能。
地铁车站现有空调系统现阶段新风量达到规范要求,且车站内的CO2的检测情况亦符合卫生要求。但地铁车站人员流动频繁且不规则,客流量是影响新风量的最主要因素,建议地铁车站通过对客流量的统计,或设置CO2检测设备,实时地对车站新风量进行调节,以确保客流较大时的新风供应。当新风量技术调节措施无法满足过大的客流需要时,亦可采取必要的客流限制措施。
[1] | 中华人民共和国卫生部. 公共场所集中空调通风系统卫生规范[S], 卫生部文件(卫监督发[2006] 58号). 北京: 中国标准出版社出版, 2006年. http://www.doc88.com/p-11485963310.html |
[2] | Christer J, Per-Ake J. Particulate matter in the underground of Stockholm[J]. Atmospheric Environment, 2003, 37: 3–9. |
[3] | 于群, 杨华. 广州市近年空气质量现状及趋势分析[J]. 中国环境监测, 2010, 26(4): 74–77. |
[4] | 郭斌, 任爱玲, 李良玉, 等. 石家庄秋季可吸入颗粒物的垂直分布特征[J]. 中国科学院研究生学报, 2007, 9(5): 714–719. |
[5] | 中华人民共和国住房的城乡建设部, 中华人民共和国质量监督检验检疫总局. GB 50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012. |
[6] | 王秀英, 李思果, 余淑苑, 等. 深圳市地铁生物性病原污染基线调查[J]. 中国热带医学, 2006, 6(6): 1066–1067. |
[7] | 杨伟超, 彭立敏, 艾小冬. 地铁内空气品质的动态变化特性分析[J]. 铁道科学与工程学报, 2009, 6(6): 54–58. |
[8] | 郑世英, 张永良, 闫锋, 等. 地下工程空气环境及致病背景[J]. 中国卫生工程学杂志, 1996, 5(3): 121–130. |