某型水面舰艇春季短期航行住舱空气质量跟踪调查与评价

江璐，任小孟，方晶晶，徐新宏

随着海军新时期遂行任务使命要求的提高，新型水面舰艇对其隐蔽性作战要求越来越高，因此新型水面舰艇均采用了封闭和半封闭结构，这种结构提高了舰艇隐身作战的性能，但是舰艇舱室结构内部的通风换气效能却受到了一定的限制。舰艇舱室具有空间狭小、人员密集、武备庞杂等特点，舱室内空气环境较其他日常封闭型环境也更为复杂。新型水面舰艇结构封闭性提高，对其舱室空气环境净化提出了更高的要求，因此对新型水面舰艇的舱室空气环境进行跟踪监测具有重要的军事意义[1-2]。

舰艇住舱是官兵除工作外所待时间最长的舱室。住舱空间局促，人员聚集，是舰员们对舰艇空气环境评价较差的舱室之一，本文根据日益频繁的海上任务需要，对某型水面舰艇舰员住舱进行跟踪监测，为全面掌握各型水面舰艇舱室空气环境提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 调查对象

在某型水面舰艇春季近海航行期间，对8人住舱(甲板下二层)空气情况进行监测。

1.2 调查方法

本次调查采用直接检测和实验室检测相结合的方法对住舱空气进行定性、定量分析，即利用傅里叶红外光谱法、化学传感器法进行现场直接采样检测；使用SUMMA罐和Tenax 采样管等进行瞬时采样和富集采样，采样结束后带回实验室进行样品分析。其定量检测结果参照《水面舰艇舱室空气组分容许浓度》GJB 7497—2012判定是否符合标准。

1.3 仪器设备

Agilent 6890N/5975 GC/MS气质联用仪(程序升温：60 ℃升至300 ℃, 20 ℃/min；载气：氦气；流量：1.0 ml/min；分流比：30:1；扫描范围：41～400 aum)、Varian 450气相色谱仪(检测器：FID)、科创GC9800气相色谱仪(检测器：ECD)、QC-2 型大气采样仪、Tenax TA 直型采样管、科创Tenax U型采样管、SUMMA不锈钢采样罐、FTIR傅立叶红外光谱仪、Z-1200XP臭氧分析仪、Z-900XP硫化氢分析仪、XP-308Ⅱ型甲醛分析仪、OX-1A氧气分析仪、华瑞PGM54复合式气体检测仪等。

1.4 统计学处理

数据统计与处理采用Excel进行。

2 结果

2.1 住舱空气定性检测结果

在航行中期，采用多种高分子多孔聚合物对住舱空气进行浓缩采样，经实验室定性分析共检出化合物102个，其分类及占比如图1所示，比重依次为脂肪烃32%，含氧化合物22%，芳香烃21%，卤代烃11%，无机物7%，含硫化合物5%，含氮化合物2%。脂肪烃、含氧化合物占半数以上，这符合住舱空气的特征。

图1 住舱空气定性检测种类比重

2.2 住舱常见空气组分定量检测结果

2.2.1 住舱中二氧化碳的连续监测

二氧化碳的浓度随着人员活动而变化，根据以往对二氧化碳的跟踪监测发现，甲板层数越低二氧化碳平均浓度越高。本次监测发现，住舱二氧化碳浓度均未超出《水面舰艇舱室空气组分容许浓度》(GJB11B—2012)。其中，日间住舱二氧化碳浓度变化没有明显规律，其数值略高于室外空气，这主要是因为日间作业训练任务较多，人员在住舱聚集和活动的时间较少。而在对夜间住舱二氧化碳浓度的实时监测时发现，二氧化碳的浓度呈现两端升高的变化趋势，其最高浓度出现的时间约在22:00和7:00，如图2所示。这主要是因为22：00前后舰员大部分完成作业任务返回住舱，人员数量变多，舰员们在住舱内进行睡前的洗漱准备等，增加了人员活动，造成二氧化碳浓度升高。舰员们休息后，二氧化碳的浓度趋于平稳，到了7：00前后，舰员们起床洗漱活动，开始一天的作业，因而二氧化碳浓度升高。

图2 住舱二氧化碳监测图谱(22:00～7:00)

2.2.2 住舱常见空气组分5天连续监测

采用傅立叶红外光谱法、气象色谱法、色质联用仪等多种方法相结合，共对该住舱空气中的32种舱室空气常见组分进行了5 d连续监测，各组分每日平均浓度如表1所示，其中，二硫化碳、甲硫醇分别在第3天和第4天超出了核潜艇国军标规定的限值，但其5 d均值在容许限值内。其余30种常见空气组分检测值均在《水面舰艇舱室空气组分容许浓度》(GJB11B—2012)所设定的标准限值内(二硫化碳为0.5 mg/m3，甲硫醇为0.2 mg/m3)。其中，多数舱室空气组分浓度呈逐天上升趋势，这符合过去多年对舰艇的跟踪监测规律，且舰艇航行时间越久浓度越高；甲烷、乙苯、苯乙烯呈逐天下降趋势，根据当时的工况记录推测其原因可能是航行初期仪器设备的开启和使用，经由空调管路或人员活动带入到住舱空气中，而后通风系统开启后，舱内空气内部循环导致浓度降低；氨气呈抛物线状，中间浓度较低，两边较高；而辛烷、丙醇、丁醇、乙硫醇、苯乙烷、氯仿、苯偶有1 d或2 d检测出，这可能也是经人员活动带入到住舱中。

表1 住舱常见空气组成5 d连续监测结果

3 讨论

住舱空气中定性检测出含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、脂肪烃和无机物等多种化合物组分，这与舰艇舱室环境复杂的特点有关。其中，含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、脂肪烃和无机物多来源于人员生活过程中的代谢产物和食物变质，含氧化合物和恶臭类气体浓度较其他舱室高，这符合住舱的空气环境特点[3]。

舱室空气定性检出的芳香烃、卤代烃则来自于舰员们日常工作中所接触到的一些有机污染化合物，如武器装备使用的机油、柴油和清洁试剂等，它们附着在舰员的皮肤和衣物上，由舰员带入住舱中。同时，舰艇舱室中大量使用的油漆涂料、胶黏剂及装饰地板等非金属材料也是烃类化合物释放的重要来源。

住舱空气定量检测出的苯、甲醛、硫化氢、臭氧被《职业性接触毒物危害程度分级》(GBZ230—2010)列为高度危害物质，一氧化碳、二硫化碳、氨气、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、氯苯等被列为中毒危害物质，二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙醇、丙酮等被列为轻度危害物质。因此，对这些气体的定量检测和连续监测十分必要[4]。住舱内连续监测的二氧化碳浓度虽未超出水面舰艇的容许浓度，但根据以往多年的问卷调查结果显示，舰员们对舱室空气评价偏低，并反映作业时会产生呼吸不畅的感觉。人长时间处在二氧化碳浓度为0.04%～0.10%的环境中会让人产生闷气感和疲惫感，而本次的连续监测浓度基本都在这个范围之内，甚至高于0.10%。随着我军日常出海训练和演练任务的常态化，舰员们需要在舰艇上工作和生活的时间大大增加，而长期处于二氧化碳较高的空气环境中，会引起人体酸碱平衡的改变，导致一些生理功能的变化。5 d住舱空气连续监测中，硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚等属于环境化学中的恶臭气体，这些恶臭类气体具有多组分、低浓度、低嗅阈值和强刺激性的特点，尽管从浓度上看不是舰艇舱室内最突出的环境污染问题，但却会极大地影响舱室空气质量[5]。人对硫化氢的嗅阈值在0.012～0.030 mg/m3，而当人长期暴露在高于0.030 mg/m3的硫化氢中，会产生恶心、喉咙和眼睛刺痛等症状。二硫化碳、二甲基二硫醚、甲硫醚分别对人体的神经系统、眼睛、皮肤产生刺激作用。由于恶臭类气体具有易为人群感知的特性且直接作用于人的感官，刺激人体的中枢神经系统，使人产生不愉快的情绪，这也是造成住舱空气评价偏低的原因之一。水面舰艇舱室是一个有别于陆地的特殊环境，不仅是舰员的军事作业环境，也是他们的生活居住环境，而新型舰艇结构设计使得舱室内的环境通风受到一定限制，使得环境中的有害化学污染物产生聚集，舰员长时间在含有多种污染物的环境下工作和生活，有害气体在人体中产生富集效应，对人体带来的损伤可能更为严重，这些都会影响着舰员对舱室居住舒适性的主观感受。建议加强对舰员个人卫生的管理，完成日常工作的舰员及时做好个人卫生清洁，尽量避免将工作中沾染到的污渍、污染残留物、微生物等有害物质带入生活住舱。同时，在人员集中的工作、生活舱室，加大环境通风的时间和强度，降低环境中二氧化碳的聚集，有条件的舱室配备空气净化装置，进一步提升环境的空气质量，降低舱室内有害气体和致病微生物的含量，减少对舰员健康侵害的发生率。