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随着广州城市轨道交通的迅速发展，地铁已经成为城市居民出行的重要交通工具。据报道[1]，广州每天地铁出行的人数达到800万左右。客流高峰期间，短时间内地铁车站内部客流激增，可能使车站内部空气质量变差。地铁车站往往处于城市人流量大、商业繁荣的马路边，并实现与公交的无缝接驳，其周围汽车尾气和扬尘污染可能较大。因此地铁周围的空气质量，尤其是地铁进出口、新风亭等附近的环境对地铁内空气质量的影响值得探讨。通过对广州某地铁线路车站站台、站厅、列车以及新风亭取风口空气质量进行跟踪监测，探索客流量和室外环境对地铁空气质量的影响。
1 材料与方法 1.1 监测布点在广州地铁正常运行的某线路选取8个车站，分别在车站的站台、站厅、新风亭取风口按对角线式均匀布置3个监测点，列车则选取首、中间、末节3节车厢的中点作为监测点。监测点避开人流通风道和通风口，高度为1.2 m。
1.2 监测时间每个车站监测1 d，上下午各监测2次，一次为客流高峰期(7:00~9:00及16:30~18:30)，另一次为其余时段的客流非高峰期。
1.3 监测指标站厅、站台和列车的监测指标：温度、相对湿度、风速、照度、噪声、甲醛、可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、空气细菌总数。新风亭取风口监测指标：温度、相对湿度、可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧。
1.4 检测仪器温度和相对湿度：TES 1360数字温湿度计(TESELECTRICAL ELECTROMIC Corp)；风速：TSI 8386A型热电风速仪(美国TSI公司)；照度：DE-3350型照度计(台湾得益工业仪器有限公司)；噪声：HS5633数字声级计(江西红声器材厂)；可吸入颗粒物：TSI 8520型激光粉尘仪(美国TSI公司)；一氧化碳和二氧化碳：GXH-3010/3011型便携式红外线分析仪(北京市电脑技术研究所)；甲醛：Interscan 4160-2型甲醛气体检测仪(美国Interscan公司)；空气细菌总数：QuickTake30&4146型空气微生物采样系统(美国TSI公司)；二氧化氮：4150-SP型二氧化氮测定仪(美国Interscan公司)；二氧化硫、臭氧：UV-5500PC型分光光度计(上海元析仪器有限公司)。
1.5 采样方法按照《公共场所卫生监测技术规范》(GB 17220-1998)[2]的要求采样。
1.6 评价标准列车的监测指标参照《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996)[3]评价；站台、站厅、新风亭取风口各项指标参照《公共交通等待室卫生标准》(GB 9672-1996)[4]进行评价，其中站台噪声评价参照《城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法》(GB 14227-2006)[5]，风速下限参照《人防工程平时使用卫生要求》(GB/T 17216-2012)[6]，二氧化硫、氮氧化物、臭氧等项目参照《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[7]以及《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[8]二级标准评价。
1.7 统计分析采用SPSS 19.0软件包对数据正态性检验、χ2检验(需校正时采用确切概率法进行检验)、秩和检验以及相关性检验。
2 结果与分析 2.1 站台、站厅和列车空气质量监测结果与分析站厅温度、风速、噪声以及高峰期二氧化碳不符合《公共交通等待室卫生标准》(GB 9672-1996)[4]的要求，二氧化氮不符合《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[7]的要求，站台温度、噪声和风速不符合《公共交通等待室卫生标准》(GB 9672-1996)[4]的要求，列车风速、噪声、高峰期温度以及非高峰期相对湿度不符合《公共交通工具卫生标准》(GB 9673-1996)[3]的要求，其余监测项目照度、可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化硫、臭氧、空气细菌总数均符合卫生要求(表 1)。
| 监测指标 | 站厅(n=48) | |||||||
| 非高峰期 | 高峰期 | Z | P | |||||
| 范围 | 中位数 | 合格率/% | 范围 | 中位数 | 合格率/% | |||
| 温度/℃ | 24.50~29.80 | 27.04 | 66.67 | 24.30~29.20 | 27.7 | 50.00 | -0.281 | 0.779 |
| 相对湿度/% | 65.50~72.80 | 69.35** | 100 | 66.10~67.00 | 66.4** | 100 | -2.716 | 0.007 |
| 风速/(m/s) | 0.09~1.03 | 0.39* | 33.33 | 0.01~0.63 | 0.23* | 31.25 | -1.992 | 0.046 |
| 一氧化碳/(mg/m3) | 0.25~0.88 | 0.45* | 100 | 0.50~.0.10 | 0.75* | 100 | -2.523 | 0.012 |
| 二氧化碳/% | 0.06~0.11 | 0.08** | 100* | 0.10~0.16 | 0.12** | 83.33* | -2.716 | 0.007 |
| 甲醛/(mg/m3) | 0~0.04 | 0.02 | 100 | 0~0.03 | 0.01 | 100 | -0.541 | 0.589 |
| 可吸入颗粒物/(mg/m3) | 0.07~0.82 | 0.11 | 100 | 0.07~0.09 | 0.08 | 100 | -1.335 | 0.182 |
| 照度/Lux | 79~882 | 245 | 100 | 95~348 | 197 | 100 | -0.235 | 0.814 |
| 噪声/dB | 71.50~82.80 | 76.10 | 0 | 74.3~77.90 | 76.69 | 0 | -0.94 | 0.925 |
| 细菌总数/(CFU/皿) | 0~40 | 10* | 100 | 7~37 | 19.7* | 100 | -2.126 | 0.046 |
| 二氧化氮/(mg/m3) | 0.03~0.22 | 0.12 | 95.83 | 0.01~0.29 | 0.15 | 89.58 | -0.730 | 0.465 |
| 二氧化硫/(mg/m3) | 0.04~0.06 | 0.05 | 100 | 0.04~0.08 | 0.05 | 100 | -0.730 | 0.465 |
| 臭氧/(mg/m3) | 0.05~0.08 | 0.06 | 100 | 0.04~0.11 | 0.07 | 100 | -0.535 | 0.593 |
| 温度/℃ | 25.40~28.20 | 26.59 | 83.33 | 25.90~29.10 | 27.9 | 50.00 | -1.688 | 0.091 |
| 相对湿度/% | 68.80~78.20 | 73.17* | 100 | 61.30~73.40 | 68.52* | 100 | -2.202 | 0.028 |
| 风速/(m/s) | 0.20~0.94 | 0.68* | 25.0 | 0.13~0.72 | 0.39* | 27.08 | -2.201 | 0.028 |
| 一氧化碳/(mg/m3) | 0.25~0.75 | 0.41** | 100 | 0.75~1.13 | 0.85** | 100 | -3.293 | 0.001 |
| 二氧化碳/% | 0.06~0.15 | 0.09* | 100 | 0.10~0.13 | 0.12* | 100 | -1.968 | 0.049 |
| 甲醛/(mg/m3) | 0~0.04 | 0.02 | 100 | 0~0.02 | 0.01 | 100 | -0.577 | 0.564 |
| 可吸入颗粒物/(mg/m3) | 0.08~0.14 | 0.09 | 100 | 0.08~0.11 | 0.09 | 100 | -0.405 | 0.686 |
| 照度/Lux | 83~460 | 263 | 100 | 87~254 | 158 | 100 | -1.647 | 0.099 |
| 噪声/dB | 72.10~87.50 | 76.03 | 75.00 | 75.30~80.90 | 78.10 | 50.00 | -0.926 | 0.355 |
| 细菌总数/(CFU/皿) | 0~39 | 11* | 100 | 8~34 | 22.30* | 100 | -1.851 | 0.037 |
| 二氧化氮/(mg/m3) | 0.04~0.10 | 0.07 | 100 | — | — | — | — | — |
| 二氧化硫/(mg/m3) | 0.04~0.06 | 0.05 | 100 | — | — | — | — | — |
| 臭氧/(mg/m3) | 0.05~0.08 | 0.06 | 100 | — | — | — | — | — |
| 温度/℃ | 24.80~25.20 | 25.04* | 100 | 28.10~28.20 | 28.11* | 66.67 | -1.992 | 0.046 |
| 相对湿度/% | 72.20~83.60 | 78.46* | 66.67 | 58.30~58.90 | 48.53* | 100 | -1.964 | 0.048 |
| 风速/(m/s) | 0.31~0.73 | 0.53 | 39.58 | 0.26~0.52 | 0.43 | 33.33 | -0.943 | 0.345 |
| 一氧化碳/(mg/m3) | 0.25~0.38 | 0.33* | 100 | 1.00~1.13 | 1.08* | 100 | -2.023 | 0.043 |
| 二氧化碳/% | 0.05~0.07 | 0.06* | 100* | 0.17~0.24 | 0.21* | 0* | -1.964 | 0.048 |
| 甲醛/(mg/m3) | 0~0.03 | 0.01 | 100 | 0~0.01 | 0 | 100 | -0.447 | 0.655 |
| 可吸入颗粒物/(mg/m3) | 0.07~0.10 | 0.08 | 100 | 0.10~0.11 | 0.11 | 100 | -1.604 | 0.109 |
| 照度/Lux | 741~913 | 831 | 100 | 181~376 | 294 | 100 | -1.604 | 0.109 |
| 噪声/dB | 86.20~80.00 | 77.81* | 0 | 75.30~97.20 | 91.70* | 0 | -1.964 | 0.048 |
| 细菌总数/(CFU/皿) | 2~16 | 7* | 100 | 3~35 | 16* | 100 | -1.835 | 0.032 |
| 二氧化氮/(mg/m3) | 0.18~0.20 | 0.19 | 100 | — | — | — | — | — |
| 二氧化硫/(mg/m3) | 0.04~0.07 | 0.06 | 100 | — | — | — | — | — |
| 臭氧/(mg/m3) | 0.04~0.09 | 0.06 | 100 | — | — | — | — | — |
| 注：高峰期和非高峰期比较具有显著性差异，*P＜0.05，**P＜0.01 | ||||||||
经秩和检验，站台相对湿度、风速、一氧化碳、二氧化碳、细菌总数高峰期与非高峰期监测值的差异具有统计学意义(P＜0.05)；站厅相对湿度、风速、一氧化碳、二氧化碳、细菌总数高峰期与非高峰期监测值的差异具有统计学意义(P＜0.05)；列车温度、相对湿度、一氧化碳、二氧化碳、细菌总数和噪声高峰期与非高峰期监测值的差异均具有统计学意义(P＜0.05；表 1)。
经Pearson卡方检验，非高峰期站台与高峰期站台温度、风速、噪声合格率差异均无统计学意义(χ2=2.215、0.375、1.367，P＞0.05)；非高峰期站厅与高峰期站厅温度、风速合格率差异均无统计学意义(χ2=0.468、1.357，P＞0.05)，二氧化碳合格率差异均具有统计学意义(χ2=1.518，P＜0.05)；非高峰期列车与高峰期列车温度、湿度、风速合格率差异均无统计学意义(χ2=1.200、0.439、2.158，P＞0.05)，二氧化碳合格率差异均具有统计学意义(χ2=0.656，P＜0.05)。
2.2 车站取风口空气质量监测结果与分析地铁新风亭取风口部分监测点温度、相对湿度不符合《公共交通等待室卫生标准》(GB 9672-1996)[4]的卫生要求，二氧化氮不符合《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[8]二级标准的要求，其他项目一氧化碳、可吸入颗粒物、二氧化硫、臭氧符合标准要求(表 2)。
| 监测指标 | 范围 | 中位数 | 监测数/份 | 合格率/% |
| 温度/℃ | 27.70~34.40 | 32.10 | 48 | 25.35 |
| 相对湿度/% | 31.80~81.00 | 63.15 | 48 | 75.52 |
| 一氧化碳/(mg/m3) | 0.13~0.50 | 0.38 | 48 | 100 |
| 可吸入颗粒物/(mg/m3) | 0.09~0.97 | 0.10 | 48 | 100 |
| 二氧化氮/(mg/m3) | 0.01~0.29 | 0.15 | 16 | 87.50 |
| 二氧化硫/(mg/m3) | 0.04~0.08 | 0.06 | 16 | 100 |
| 臭氧/(mg/m3) | 0.04~0.10 | 0.08 | 16 | 100 |
经秩和检验，高峰期站厅与取风口、站厅与站厅的可吸入颗粒物、二氧化氮、二氧化硫和臭氧含量较接近，均无显著性差异(P＞0.05)。
经相关性检验，高峰期站台与取风口、站厅与取风口的温度、相对湿度监测结果无显著相关性(P＞0.05)，站台与取风口、站厅与取风口可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫和臭氧监测结果均在0.05水平(双侧)上显著相关。站台与站厅温度、相对湿度、一氧化碳、可吸入颗粒物、二氧化氮、二氧化硫和臭氧监测结果均在0.05水平(双侧)上显著相关，其中臭氧监测结果在0.01水平(双侧)上显著相关。
3 讨论本次监测地铁线路卫生现况良好，多数监测指标符合相关卫生标准的要求，但微小气候(温度、相对湿度、风速)、噪声、二氧化碳和二氧化氮等指标仍存在超标现象。客流高峰期地铁卫生状况相对较差：① 温度：此次调查时在夏季，室外气温较高，加之高峰期客流量较大，人体呼吸活动和散热致使车站内和列车车厢温度升高，若空调系统没有及时调节或调节不当，容易使站内和列车温度过高，影响乘客舒适度；② 风速：站厅、站台风速均超标，有的监测点风速偏低，有的则偏高，主要与空调系统有关。风速过低，车辆运行、制动产生的高热量、活塞风带来的隧道高湿空气以及可吸入颗粒物等污染物的排放受到影响，风速过高又不利于人体维持热平衡，影响人体舒适度。因此只有地下车站和列车车厢保持一定的风速，才可能平衡各种健康危害因素的影响，避免对敏感人群的健康造成损害。客流高峰期风速较非高峰期监测值相对稍低，可能是由于客流高峰期车站和列车人员密度大，阻碍了气体流通；③ 列车车厢非高峰期车尾相对湿度出现超标，南方常年较为潮湿，若是没有合理调节列车空调系统，容易造成相对湿度较大，乘客舒适度降低；④ 除站台客流非高峰期和高峰期合格率分别为75%、50%外，其余监测点噪声均超标。客流高峰期噪声中位数高于非高峰期，车厢和站台的噪声中位数高于站厅，这与高峰期广播音量较大，客流量变大以及车轮和钢轨冲击及车身周围空气动力产生噪声有关[9]。由于高峰期列车车厢内乘客人员密度大，说话声音嘈杂，使得列车高峰期噪声显著高于非高峰期。噪声会对人的生理、心理会造成长期或短期的不良影响，不容忽视；⑤ 站厅、车厢客流高峰期二氧化碳出现超标现象，尤其是客流高峰期车厢超标率达到100%。二氧化碳浓度是反映新风量是否充足的重要指标，根据赫鲁斯塔耶夫关于二氧化碳和新风量的换算公式[10]推算，此时车厢的新风量仅为11~16.7 m3/(h ·人)，跟《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(WS 394-2012)[11]要求的轨道交通工具新风量20 m3/(h ·人)仍有一定的距离。站内和列车二氧化碳浓度与客流量、集中空调通风系统密切相关，站厅因进出站、换乘、查询、购物等使得客流密集，人员滞留时间相对稍长，二氧化碳浓度也容易超标[12]。本次研究选取的是广州客流量比较大的地铁线路，高峰期客流爆增，车厢内挤满了乘客，人群呼吸出的二氧化碳也随着剧增并在车厢的小空间内聚积，这时若列车空调通风系统仍按照非高峰期的模式运行则容易致使车厢内二氧化碳浓度过高；⑥ 站厅在客流高峰期部分监测点二氧化氮超标，这可能与客流高峰期地铁站外地面道路车辆猛增，汽车排放含二氧化氮的尾气增多有关；⑦ 虽然所有监测点细菌总数均符合相关卫生标准的要求，与文献报道[13-15]结果较为一致，但是客流高峰期监测值明显高于非高峰期，客流量较大的车站细菌总数的监测值比客流量较少的车站高。室内空气细菌主要来源于人体呼吸、咳嗽以及人群身体与站内设施、车厢等的接触[13]，客流高峰期，人员密度大，人满为患，细菌总数监测值相对较大。客流量大的车站往往位于交通繁忙、人流密集的商业地带，其地面大气细菌总数相对较高，这些细菌可直接通过集中空调通风系统、车站进出口和风井等进入车站或在空调风管内表面进一步繁殖后再进入车站，从而引起站内空气细菌总数增高[13]。列车细菌总数监测值相对小，可能与列车进行定期清洗、消毒有关。
监测数据和统计分析结果显示，站厅与取风口、站厅与站台可吸入颗粒物、二氧化氮、二氧化硫和臭氧含量较接近，且相关性好。站厅和取风口二氧化氮均同时超标，高峰期车站和列车一氧化碳监测值明显高于非高峰期。氮氧化物、一氧化碳是车站室外主要的空气污染物，地下车站内部一般没有此类污染源，地铁客流高峰期正值地面道路车流高峰期，此时路面汽车排放含二氧化氮和一氧化碳的废气增多，同时地铁站内相应污染物也增多，这说明室外污染物二氧化氮和一氧化碳可以通过车站进出口、隧道口、取风口和集中空调通风系统污染车站内部空气质量。国内也有文献[16]报道因地铁车站进出口选址取向不当，站内空气受公交站场空气污染影响，出现氮氧化物超标的现象。轨道交通地下车站属于地下建筑，相对密闭，仅通过各车站出入口、隧道口和通风道口与外环境相通，缺乏自然通风。因此，地铁内很多危害因素的浓度与各车站出入口、隧道口、新风亭周围的环境质量状况密切相关。
从以上监测结果和分析可见，客流量和室外环境是影响地铁空气质量的两个重要因素。结合以上不合格监测项目，建议：① 在客流量较大的车站安装空气净化、消毒装置，加强空调系统日常卫生管理，同时根据季节和客流量对地铁站内和列车空调系统进行合理调节，避免温度、相对湿度、风速、二氧化碳等指标超标；② 采用无缝钢轨、低噪声设备和吸声效果好的材料并提高车辆密闭性能，减少噪声污染；③ 地铁规划、设计期间应充分调研，准确预测客流量，合理设计站台和站厅结构和车站出入口、风亭取风口、隧道口的长度、高度和位置，减少因高峰期客流量大、室外空气质量差而带来的地铁室内空气质量问题；④ 车站出入口和新风亭取风口应设置在室外空气清洁的地点，远离、背向工业企业、汽车站场、餐馆、医疗机构、加油站、冷却塔等污染源并处于这些污染源常年主导风向的上风向。加强地铁集中空调系统、新风亭、进出口、隧道口等卫生相关设施的设计和运营期的卫生管理，对于改善地铁空气质量，保障乘客身体健康具有积极意义。
| [1] | 刘勇. 861万人次!地铁客流再创新高[N]. 羊城晚报, 2015, 1(2): A02G. |
| [2] | 原中华人民共和国卫生部. GB/T 17220-1998公共场所卫生监测技术规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 1998. |
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| [5] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国家标准化管理委员会. GB 14227-2006城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006. |
| [6] | 原中华人民共和国卫生部. GB/T 17216-2012人防工程平时使用卫生要求[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012. |
| [7] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 原中华人民共和国卫生部. GB/T 18883-2002室内空气质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2003. |
| [8] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国家标准化管理委员会. GB 3095-2012环境空气质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012. |
| [9] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中华人民共和国建设部. GB 50157-2013地铁设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2013. |
| [10] | AA赫鲁斯塔也夫. 卫生学实习指导[M]. 罗聪译. 北京: 人民卫生出版社, 1955, 104. |
| [11] | 原中华人民共和国卫生部. WS 394-2012公共场所集中空调通风系统卫生规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012. |
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