浅析地铁车站室内空气品质

2012-05-12周勇义

中国新技术新产品 2012年10期

周勇义

(成都地铁有限公司，四川成都 610031)

1.地铁车站空气品质的重要性

1976年，美国一群退伍军人在费城一家宾馆中举行年会。会后一个月，与会者中221人得了一种“怪病”，34人相继死亡。研究证实，其元凶是存在于冷却塔积水盘中的一种细菌---军团菌。医学界后来把这种病命名为“军团病”。2003年，SARS的肆虐使人们对室内空气的卫生和健康环境提出了更高的要求，研究表明在室内的空气污染程度远远高于室外。

由于地铁车站内站厅与站台属于封闭的建筑结构，尤其是站台大部分为地下二层，地铁车站密闭度增加，新风量进入困难，使室内空气污染物不容易扩散，增加了室内人群与污染物的接触机会，站内空气品质更是下降，成为影响公众健康的隐患。

人们往往关注空调制冷制热能力，而忽略对影响人体健康有着关键联系的室内空气品质（IAQ，indoor air quality）问题。室内的挥发性有机物（VOC），悬浮微生物（Bioaerosols）和漂浮在空气中的尘埃粒子（Particulars）是造成密闭空间空气品质下降的元凶。新风通风换气次数不足，没有充足的室外新鲜空气稀释室内污染的空气，从而导致了密闭空间空气进一步恶化。所以分析地铁车站室内空气品质显得很重要。

2.影响车站空气品质的要素

污染源产生的污染物对健康的影响随室内环境不同 (如室内容积、通风量、自然清除等)而不同。地铁车站内空气的污染物按照其构成可分为以下几种：

2.1 可吸入颗粒物

空气中的大颗粒粉尘被人的鼻腔阻拦，小颗粒粉尘可能随气流进入气管和肺部，这些粉尘被气管和肺部的“巨噬细胞”吞噬并消化，巨噬细胞吃不净的那些细菌和病毒还会被白血球消灭掉。正常情况下，人体本身自有办法对付那些颗粒物，只有当颗粒物太多或性质太恶劣时，才可能危害健康。若吸入的颗粒物太多，巨噬细胞们忙不过来，就会出现免疫功能障碍；如果吸入了太多可能致病的病菌和病毒，人可能会闹传染病；如果吸入的颗粒物中含有巨噬细胞啃不动的物质，时间长了可能得“尘肺”；有些肺部的沉积物还可能引起恶性病变。

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。PM2.5的标准，是由美国在1997年提出的，主要是为了更有效地监测旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。PM2.5指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。

地铁车站内部可吸入颗粒物主要受地铁列车上行或下行时活塞风吹起轨行区或区间粉尘，并透过屏蔽门或风道进入车站公共区内，影响站内候车乘客和工作人员的身体健康；此外，地铁车站通过新风道把室外大气中的新风引入地铁车站内部，因此室外大气环境中可吸入颗粒物数量也同样影响站内候车乘客和工作人员的身体健康。深圳地铁检测到地下车站可吸入颗粒物约为，0.1-7mg/m3，平均值0.2-3mg/m3。

2.2 悬浮微生物

地铁站内空气中细菌、病毒、霉菌等能引起人的各种疾病如肝炎、沙眼、肠道病、感冒等，地铁车站细菌与病毒的主要来源：室外街面空气内含有的细菌、病毒等通过新风进入车站内；车站内旅客和工作人员，咳嗽、打喷嚏、外表皮脱落导致微生物进入空气环境；车站冷却塔循环冷却水内细菌病毒通过新风和回风进入车站内。

地下站细菌总数在5月份为 (21.5±4.1)个/皿，显著低于其他各月份;真菌总数在5月份为(13.6±1.6)个/皿，显著低于其他月份，在7月份为(37.1±8.6)个/皿，显著高于其他月份。地铁车站内总微生物个数约为500-100个/m3，主要有口腔链球菌、涎链球菌、链球菌、溶血性链球菌还有白色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门杆菌、大肠杆菌、白喉杆菌、肺炎球菌及杆菌、结核杆菌等。

2.3 挥发性有机物（TVOC）

世界卫生组织（WHO）、美国国家科学院/国家研究理事会（NAS/NRC）等机构一直强调TVOC是一类重要的空气污染物，是除了二氧化碳，碳酸，金属碳化物，碳酸盐以及碳酸铵等一些参与大气中光化学反应之外的含碳化合物，即Total VolatileOrganic Compounds。

TVOC的主要来源在室外，主要来自汽车尾气，室内主要来自装饰材料、家具、电器清洁剂和人体本身的排放等。还有油漆，涂料和胶粘剂；室内TVOC浓度通常在0.2mg/m3到2mg/m3之间，而在不当装修施工中，甚至可高出数十倍。

正常的、非工业性的室内环境TVOC浓度水平还不至于导致人体的肿瘤和癌症。当TVOC浓度为3.0-25 mg/m3时，会产生刺激和不适，与其他因素联合作用时，可能出现头痛；当VOC浓度大于25 mg/m3时，除头痛外，可能出现其他的神经毒性作用。可有嗅味，有刺激性，而且有些化合物具有基因毒性。TVOC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状；还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。

深圳地铁实际检测到的TVOC值普遍为<0.2 mg/m3。

3、改善地铁车站空气品质的技术措施

3.1 空气过滤法

细菌单体的大小约为0.5-5um，病毒0.003-0.5um，他们在空气中一般并非以单体，而是以群体存在，可以把这些群体看成是1-5um等价直径的微粒，且大多附着在空气中的尘粒上，因此，采用空气洁净技术，在过滤浮游尘粒的同时，细菌也被除掉。实验表明，高效过滤器对生物微粒的过滤效率高于对非生物微粒的效率，例如玻璃纤维高效过滤器（HEPA），穿透率为0.01%，而对细菌（1um）的穿透率为 0.0001%，对病毒（0.003um）的穿透率为0.0036%，所以可以认为，通过高效过滤器后的空气基本是无菌的，被过滤下来细菌，由于缺乏生存条件，是不能存活和繁殖的。

在地铁车站中，完全可以在大系统的组合式空调机组中设置三级过滤系统，初中高效过滤器，效率分别为 5um（80%，F4）、1um（80%，F8）、0.3um（99.9%,H13），彻底将细菌病毒隔离在人员经常接触的空气区域。

3.2 采用紫光灯进行防灭菌

紫外线的波长为 200～390 nm(纳米)，以波长260 nm左右的紫外线杀菌力最强。紫外线热效应特别高，通过物质时产生高能杀死所含微生物。其杀死微生物主要是对DNA的作用，致使DNA不可能复制，导致微生物的死亡。紫外灯是人工制造的低压水银灯，其杀菌力强且稳定，杀菌力随其剂量的增加而增强，剂量是照射强度与照射时间的乘积，如果紫外线杀菌灯的功率和照射距离不变，则所照射时间就表示相对剂量。比如无菌箱内功率为15 W，距离1 m左右处，照射20～30分钟即可杀死空气中微生物。紫光灯的价格比较便宜，占民用空调系统总投资的比例很小而且安装简单，用电量也很小，但其效果比较明显。

对于地铁车站来说，可布置在组合式空气处理机组盘管段或过滤器段，可安装相应功率的紫光灯直接对凝结水盘和盘管作表面消毒和空气消毒，杀死由新风和回风带入的沉积在水盘和盘管上的致病微生物。

3.3 活性炭过滤技术措施

根据自身特有的吸附原理，吸附甲醛、苯系物、TVOC、氨、氡等对人体有害的气体及空气中的浮游细菌。具有除味、除臭、去湿、消毒杀菌、净化空气等功能，能导致所吸附的细菌、霉菌等在无合适生活环境下死亡，从而达到净化室内空气和抑制细菌传染的目的。

3.4 光触媒空气净化技术

光触媒生成具有极强氧化作用的超氧离子自由基、羟基自由基、超氧羟基自由基，不仅能将甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等有毒有害气体、污染物、臭气、细菌等氧化分解成无害的CO2和H2O，而且具有高效广谱的消毒性能，对各种常见的致病菌都有很好的抑制和杀灭作用。光触媒则可以将细菌遗体及在体内残留毒素完全分解，达到彻底消毒杀菌的目的。光触媒对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、沙门氏菌、芽杆菌和曲霉等具有很强的杀灭能力，有效控制细菌、病毒的交叉感染及抑制细菌繁殖的目的。光触媒作用过程中本身不发生变化和损耗只提供一个反应场所，具有时间持久、持续作用、性质稳定、安全无毒的优点，不产生二次污染。

在地铁车站内，光触媒空气净化机可以安装在组合式空调机组过滤段或送风段上。

4、负离子技术的采用

新鲜空气之所以有利于人体健康，原因之一是其中含有多量的负离子，因为负离子对人体有良好的生理作用，可以降低血压、抑制哮喘、对神经系统具有镇静作用和有利于消除疲劳等。在不同地区，空气中存在的负离子数目相当大，有人测定过，按每立方厘米空气中所含负离子的个数计算，在农村有1000个左右，海滨有4000个，喷泉、瀑布附近则可达5000以上。由于这些地方空气中负离子的含量较高，所以使人感到精力充沛。可是在一些人口稠密的大城市，由于空气污染比较严重，负离子浓度就比较低也有环境部门进行过检测，在城市中，每立方厘米含有的负离子在室外也有几百个，室内就更少了，不超过1000个!特别是在电视机和计算机旁边几乎没有什么负离子，长期在这种环境中生活，往往比较疲劳，不利于健康。

可见在车站封闭环境下，为了改善站内的卫生条件，可以采用人工方法在室内发放负离子。国内已生产有以高压电晕放电为原理的负离子发生器。