民用飞机客舱的空气质量监测评估是飞行安全保障不可分割的一部分,特别是客舱中病源微生物、有毒有害气体、微小气候等更是影响飞行安全和旅客健康的重要危险因素。美国联邦航空局(FAA)网站信息显示,座舱空气环境异常污染物报告事件过去10年中约167件,而乘务员工会的报告数则很多,一年约500件[1]。因此,本次抽样监测飞机客舱空气质量是保障飞行安全、提高客舱环境质量的重要措施之一。
1 对象与方法 1.1 研究对象抽样国内各航空公司不同机型民用客机26架次进行客舱空气质量监测,时间从2010年6月1日-2012年6月1日。其中,波音飞机16架,空客飞机10架。按飞机客坐人数划分为大、中、小型飞机,飞机的客坐人数在100座以下的为小型客机,100~200座之间为中型客机,200座以上为大型客机,其中大型客机8架,中型客机12架,小型客机6架,共计26架飞机,平均上座率为81%,飞机飞行时间约在1.5~2.5 h。
1.2 方法《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996)[2]规定客舱环境卫生检测的指标包括温度、相对湿度、风速、照度、噪声、一氧化碳、二氧化碳、可吸入颗粒物、空气细菌总数等。各项参数除挥发性有机物外均参考《公共场所卫生标准检验方法》(GB/T 18204-2000)[3]进行检测,监测时间段为飞机平飞状态,在飞机起飞20 min平稳后进行现场采样检测,乘客满座率约60%~80%,各采样点水平距离呼吸带附近0.5 m,高度为座椅水平餐桌板高度,起飞降落时不监测。同时,各检测仪器均通过国家计量检定或校准,其中温湿度检测使用Quest空气质量监测仪;风速检测使用QDF-6型数字式风速仪;气压检测使用中国长春高原空盒气压表(No 2442);照度检测使用TES数位式照度计;噪声检测使用爱华AWA 5633型声级计;一氧化碳和二氧化碳检测使用便携式红外分析仪(华云GXH-3010/3011 BF)等。
1.3 统计方法数据处理统计软件使用SPSS 18.0(PASW 18.0),先对数据进行正态性检验,后进行分析,结果评价参考《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996)[2],气压限值参考《美国联邦航空条例》适航规定[4]。
2 结果所有飞机客舱温度、风速、噪声、照度、一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、空气细菌总数指标均未超标,客舱相对湿度、气压指标偏低(表 1)。
检测参数 | 均值±标准差 | 标准限值 |
温度(℃) | 22.1±2.3 | 冬季18~20 |
夏季24~28 | ||
相对湿度(%) | 9.3±9.7 | 40~60 |
压力(kPa) | 74.6±6.3 | 75* |
风速(m/s) | 0.07±0.04 | ≤0.5 |
噪声(dB(A)) | 77.2±4.5 | ≤80 |
照度(lx) | 296±50 | ≥100 |
一氧化碳(mg/m3) | 0.91±0.97 | ≤10 |
二氧化碳(mg/m3) | 1 687±297 | ≤2 018 |
挥发性有机物(mg/m3) | 0.49±0.25 | 无要求 |
空气细菌总数(个/皿) | 25±6 | ≤30 |
注:*FAR/JAR 25.841规定[4],正常运行状态下,保证最大飞行高度处的座舱压力不高于2 400 m高度处(8 000英尺,75 kPa)的压力 |
其中,小型、中型、大型客机客舱温度、相对湿度、压力、风速、噪声、照度、一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、空气细菌总数各参数监测结果见表 2。
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大型客机(n=8) | 中型客机(n=12) | 小型客机(n=6) | |||||
均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | |||
温度(℃) | 20.8 | 1.9 | 22.7 | 2.6 | 22.4 | 2.0 | ||
相对湿度(%) | 15 | 9.5 | 14 | 10.6 | 2 | 2.8 | ||
压力(kPa) | 74 | 3.4 | 73 | 3.6 | 79 | 8.5 | ||
风速(m/s) | 0.08 | 0.04 | 0.07 | 0.05 | 0.06 | 0.04 | ||
噪声(dB(A)) | 81 | 5.4 | 75 | 3.5 | 76 | 3.1 | ||
照度(lx) | 304 | 72 | 304 | 32 | 285 | 46 | ||
一氧化碳(mg/m3) | 0.36 | 0.61 | 0.78 | 0.65 | 1.36 | 1.18 | ||
二氧化碳(mg/m3) | 1 773 | 353 | 1 615 | 229 | 1 686 | 316 | ||
挥发性有机物(mg/m3) | 未检出 | 未检出 | 0.38 | 0.60 | 0.90 | 1.99 | ||
空气细菌总数(个/皿) | 27 | 4 | 23 | 6.01 | 26 | 8 |
对大型、中型、小型客机客舱3组的各项参数进行Kolmogorov-Smirnov正态性检验,大型客机客舱温度、相对湿度、压力、风速、噪声、照度、一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、空气菌落总数各参数Z值分别为0.826、1.211、1.167、1.158、1.159、0.715、0.951、0.714、1.231、0.665;中型客机客舱各参数Z值分别为0.405、0.652、0.837、1.158、0.702、0.65、1.105、0.61、0.814、0.581;小型客机客舱各参数Z值分别为1.07、0.84、1.13、0.656、0.613、0.784、1.151、0.897、0.948、0.477,各组各参数P值均大于0.05,无统计学显著性差别,每组各参数均为正态分布;对大型、中型、小型飞机客舱3组各参数进行Dunnett T3多重比较,发现小型与中型客舱之间(P=0.004,P < 0.05)、小型与大型客舱(P=0.003,P < 0.05) 之间的相对湿度有统计学显著性差别,小型与大型客舱(P=0.025,P < 0.05)、中型与大型客舱之间(P=0.006,P < 0.05) 噪声值差异有统计学意义,其他参数温度、气压、风速、照度、一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、空气细菌总数指标大型、中型、小型飞机客舱之间差异无统计学意义(P值均> 0.05)。
各飞机前舱中舱后舱的温度、相对湿度、压力、风速、噪声、照度、一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、空气细菌总数各参数监测结果见表 3。
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前舱(n=9) | 中舱(n=8) | 尾舱(n=9) | |||||
均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | |||
温度(℃) | 21.7 | 2.8 | 21.8 | 2.4 | 22.6 | 1.6 | ||
相对湿度(%) | 12 | 11.6 | 12 | 10.9 | 4 | 3.8 | ||
压力(kPa) | 75 | 2.8 | 76 | 10.3 | 73 | 1.3 | ||
风速(m/s) | 0.09 | 0.05 | 0.07 | 0.04 | 0.05 | 0.03 | ||
噪声(dB(A)) | 74 | 1.5 | 79 | 5.3 | 79 | 4.4 | ||
照度(lx) | 280 | 25 | 294 | 73 | 315 | 42 | ||
一氧化碳(mg/m3) | 0.28 | 0.55 | 0.94 | 1.10 | 1.52 | 0.83 | ||
二氧化碳(mg/m3) | 1 446 | 199 | 1 717 | 311 | 1 901 | 188 | ||
挥发性有机物(mg/m3) | 0.38 | 0.57 | 1.24 | 2.26 | 未检出 | 未检出 | ||
空气细菌总数(个/皿) | 25 | 6 | 26 | 5 | 25 | 8 |
对各飞机前舱、中舱、后舱3组的各项参数进行Kolmogorov-Smirnov正态性检验,发现前舱一氧化碳(Z=1.412)、挥发性有机物(Z=288) 的P < 0.05,为非正态分布;飞机前舱、中舱、后舱的温度、相对湿度、压力、风速、噪声、照度、二氧化碳、空气细菌总数,P > 0.05,为正态分布;对飞机前舱、中舱、后舱三组各参数进行Dunnett T3多重比较,发现飞机前舱、后舱间气压、噪声、一氧化碳、二氧化碳各参数差异有统计学意义(P < 0.05);飞机前舱、中舱、后舱的温度、相对湿度、风速、照度、挥发性有机物、空气细菌总数差异无统计学意义(P > 0.05)。
3 讨论最近几年,美国民航飞机机组人员和乘客关于座舱空气质量影响的抱怨逐渐增加,这其中包括头痛、疲劳、发热、呼吸困难等记录,尤其是长航线飞行过程。抱怨症状大多与座舱气压较低、缺氧、相对湿度偏低、昼夜时差、工作/休息轮班、振动等因素有关,其中涉及座舱空气质量的指标包括一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物、臭氧、颗粒物、致病性微生物(如耐药结核菌等)[5]。飞机客舱作为公共场所目前检测方法只能参考《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[6];《公共场所卫生标准检测方法》(GB/T 18204-2000)[3]。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)[2]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,建议通过对我国飞机客舱环境日常监测数据和调研后,进一步提出我国飞机客舱环境湿度、风速、新风量、压力、臭氧、挥发性有机物、一氧化碳、二氧化碳等限值的修改或完善建议。
抽样监测显示,我国客舱二氧化碳浓度均值为1 687 mg/m3(约0.13%),小于公共交通工具标准限值(0.15%),但比我国室内空气质量标准中的二氧化碳浓度限值(0.10%)偏高[6],其与机组人员和乘客抱怨缺氧症状理论上存在相关性。我国客舱本次监测的二氧化碳结果与美国三家机构不同时期监测的研究数据基本一致:对于二氧化碳均值,美国交通运输部1989年公布的研究结果为2 018 mg/m3 [7];美国航空运输协会1994年研究结果为1 615 mg/m3 [8];美国供暖、制冷和空调工程师协会研究结果为1 977 mg/m3 [9]。飞机客舱一氧化碳浓度的抽样监测结果符合国内公共交通工具卫生标准的限值要求,并与美国监测数据结果基本一致,说明在正常飞行过程中,一氧化碳几乎没有。我国飞机客舱空气质量相对湿度偏低,均值为9.3%,这与美国供暖、制冷和空调工程师协会研究监测的相对湿度数据基本相似(均值为14%,舒适度建议值为30%~60%)[9],飞机客舱相对湿度主要受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%。如果对座舱进行加湿,机体外壳的内壁面易产生冷凝水,可能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。最新的波音787飞机由于使用复合材料,其相对湿度已经有所改善,乘客环境舒适度明显提高。飞机客舱其他环境参数基本在正常值范围,但噪声与压力均接近限值,故与室内居室相比还是有所不同。
本次抽样监测过程中,臭氧因不是公共交通工具卫生标准中的检测参数故没有加入检测对象,但是适航标准对臭氧做了明确规定,建议客舱空气质量增加臭氧参数标准。另外,例如臭氧、颗粒物(PM10)、挥发性有机物等检测方法有多种,故需根据飞机实际情况进行试验后明确飞机巡航状态的行业内检测方法,同时可考虑参考快速检测方法结果进行实验室间比对。
总之,我国飞机客舱空气质量的各项指标总体良好,但客舱湿度比室内偏低可能导致飞机旅客感觉空气干燥,对舒适度有一定影响。客舱气压与正常大气压有一定差别,可能对手术病人乘坐飞机造成一定影响。因此,对于座舱空气质量建议制定适合我国国情的飞机客舱空气质量评价标准和监测规范
[1] | RITE.RITE-ACER-CoE-2010-1.Report to the FAA on the airliner cabin environment[R]. Alabama:RITE, 2010. |
[2] | 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. |
[3] | 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. |
[4] | FAA. Federal Aviation Regulations, Part 25. Airworthiness standards:Transport category airplanes[S]. Washington, DC:FAA, 2012. |
[5] | Russell BR. Cabin air quality:an overview. Aviat[J]. Space Environ Med, 2002, 73(3): 211–215. |
[6] | 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. |
[7] | Nagda NL, Geomet Technologies Inc. Airline cabin environment:contaminant measurements, health risks, mitigation options, Report No.DOT-P-15-89-5[R].Washington, DC:U.S. Government Printing Office, 1989. |
[8] | Consolidated Safety Services, Inc. Airline cabin air quality study, report to ATA Oakton[R]. Washington, DC, 1994. |
[9] | Consolidated Safety Services, Inc. Relate air quality and other factors to symptoms reported by passengers and crew on commercial transport category aircraft, ASHRAE research project 957-RP[R]. Atlanta, GA, 1999. |