南方某市冬季地铁车站空气可吸入颗粒物浓度分布特征*

巫丰宏，池 艳，农集山，雷骏斌

（1.广西南宁市疾病预防控制中心，南宁 530023;2.广西壮族自治区人民医院，南宁 530021）

随着城市现代交通建设的不断发展，地铁交通以其快捷、准点、运量大、环保等优势和特点，正逐渐成为很多大城市的主要公共交通方式。但地铁车站一般位于地面以下，属于相对封闭的建筑结构，车站乘客密集，且自然通风不足，不利于车站空气中各种有害物质的稀释和排出[1]。可吸入颗粒物（PM10）是指空气动力学直径小于10 μm 的颗粒物，可进入人体呼吸系统，具有粒径小，表面积大，易吸附有害物质，在空气中悬浮停留时间长等特点。长期暴露于空气中高浓度可吸入颗粒物可增加罹患心肺疾病和癌症的风险[2-3]。国内、外相关文献报道，地铁车站空气可吸入颗粒物浓度范围从每立方米几十微克到上千微克不等，可吸入颗粒物作为一类具有健康风险的室内空气污染物，其污染情况已成为影响地铁车站空气质量状况的一个重要因素[4-8]。本次调查研究对南方某市地铁车站空气可吸入颗粒物（PM10）浓度分布情况进行监测和分析，系统分析地铁车站空气颗粒物污染特征数据，为探索制定干预措施，更好地保护乘客健康提供科学依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2019 年12 月至2020 年1 月，本研究对南方某城市的1 号及2 号地铁线选取6 个地铁车站作为研究对象。其中，2个车站为线路换乘站，2 个车站为交通接驳站(接驳火车和客运汽车)，2 个车站为单独车站；6 个车站分布在4 个城区，在车站类型和地点分布上均具有一定的代表性。这6个车站均为地下车站，车站开通运行时间均超过2年，车站均为正常运行状态。

1.2 监测方法 每个车站设置5个监测点，其中在车站室内乘客行进的路线上设置4 个监测点，即分别在站厅层的出入通道、购票点、安检点各设置1个监测点，以及在站台层设置1个监测点，监测点位置避开通风口、空调风口等，并距离墙壁1 m 左右，采样高度为人群呼吸带范围（距地面1.2～1.5 m），在每个车站外地面的新风亭附近设置1个地面对照监测点，对照监测点的位置远离车站的出入口，在距离车站新风亭旁约2 m的位置设立。

每个监测点每天监测3 个时段，即客流平峰期（10:00～12:00）、早高峰期（7:00～9:00）及晚高峰期（17:00～19:00），每个时段监测1次，连续监测3 d（均为工作日）。采用Dust-Trak Aerosol Monitor TSI-8532型激光粉尘仪（美国TSI）对车站室内空气PM10浓度进行监测。

1.3 统计学方法 采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计分析，计量资料以均数±标准差（）表示，多组间比较采用单因素方差分析，采用Student-Newman-Keuls（SNK）检验进行组间两两比较；相关性分析采用Pearson’s correlation coefficient test 相关性检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 车站不同地点空气PM10浓度 单因素方差分析结果显示，车站不同地点PM10浓度比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。车站内的4 个监测点（通道、购票点、安检点、站台）PM10浓度均显著高于地面对照点；在车站内监测点中，购票点PM10浓度最高，显著高于通道、安检点、站台的监测值（P＜0.05），见表1。

表1 车站不同地点空气PM10浓度 µg/m3，

表1 车站不同地点空气PM10浓度 µg/m3，

与地面对照点比较，*P＜0.05；与购票点比较，#P＜0.05。

2.2 车站不同时段空气PM10浓度 单因素方差分析结果显示，车站内PM10浓度在平峰期、早高峰期及晚高峰期比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。车站内晚高峰时段PM10浓度最高，显著高于早高峰时段和平峰期时段的浓度（均P＜0.05）；早高峰时段PM10浓度与平峰期时段的浓度比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。地面对照PM10浓度在平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10浓度之间比较，差异无统计学意义（P=0.072），见表2。

表2 车站不同时段空气PM10浓度 µg/m3，

表2 车站不同时段空气PM10浓度 µg/m3，

与车站内晚高峰时段比较，*P＜0.05。

2.3 车站不同地点不同时段空气PM10浓度 车站内通道、购票点、安检点及站台在各自的平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10浓度之间比较，差异有统计学意义（均P＜0.05），通道、购票点、安检点、站台晚高峰时段的PM10浓度显著高于平峰期时段的浓度（P＜0.05）；站台晚高峰时段的PM10浓度显著高于早高峰时段浓度（P＜0.05），见表3。

在平峰期、早高峰期及晚高峰期时段，通道、购票点、安检点、站台PM10浓度均显著高于地面对照点浓度（P＜0.05）。在平峰期时段、早高峰期时段和晚高峰期时段，购票点的PM10浓度均显著高于通道和安检点的浓度（P＜0.05）；在晚高峰期时段，购票点的PM10浓度显著高于站台的浓度（P＜0.05），见表3。

表3 车站不同地点不同时段空气PM10浓度 µg/m3，

表3 车站不同地点不同时段空气PM10浓度 µg/m3，

与同组平峰期时段比较，*P＜0.05；与同组早高峰时段比较，#P＜0.05；与地面对照点比较，△P＜0.05；与购票点比较，aP＜0.05。

2.4 不同时段车站客流量情况 对6 个车站分别在平峰期、早高峰期及晚高峰期的小时客流量进行连续3 d 监测。结果显示，早高峰和晚高峰期的客流量均显著高于平峰期的客流量（P＜0.05），晚高峰期的客流量显著高于早高峰期的客流量（P＜0.05），见表4。

表4 车站不同时段的客流量情况 n/h，

表4 车站不同时段的客流量情况 n/h，

与平峰期时段比较，*P＜0.05；与早高峰时段比较，#P＜0.05。

2.5 PM10浓度与客流量的相关性 对不同监测点PM10浓度与车站客流量的相关性进行分析，结果显示，地面对照点PM10浓度与客流量无明显相关性（P＞0.05）；通道、购票点、安检点和站台的PM10浓度与客流量的相关系数r分别为0.586、0.563、0.617、0.578（均P＜0.05）。对PM10浓度与客流量存在相关性的监测点进行拟合趋势线，显示通道、购票点、安检点和站台的PM10浓度与客流量均呈正相关关系，客流量对于PM10浓度是一个显著的影响因素，见图1。

图1 车站内各监测点PM10浓度与客流量的关系

3 讨论

截至2019 年底，中国大陆地区累计有40 个城市建成投运地铁，运营线路5 180.6 km，我国已成为世界地铁线路总长度最长的国家，2019年全年累计客运量达到237.1亿人次[9]，地铁交通已成为城市居民日常出行的一类重要交通方式。与之相应的，作为地铁车站空气污染物引发的健康风险问题之一，地铁车站空气中可吸入颗粒物的研究也日益引起人们的关注。在本次研究中，对地铁车站空气中的PM10浓度的监测显示，地铁车站内的出入通道、购票点、安检点及站台监测点的PM10平均浓度分别达到（179.3±16.4）µg/m3、（193.2±24.1）µg/m3、（178.2±17.8）µg/m3和（185.7±11.6）µg/m3，均超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）以及《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）的PM10浓度150 µg/m3的标准。国内、外均有相关研究报道地铁车站空气中可吸入颗粒物浓度超标的情况。此外，有研究还报道了地铁车站空气中可吸入颗粒物是人群重金属暴露的主要来源之一[10]，地铁车站空气可吸入颗粒的遗传毒性是路面颗粒物的8倍[11]。地铁车站空气可吸入颗粒物污染已成为一类值得高度重视的健康风险因素。

在本次研究中，地铁车站空气中可吸入颗粒物的浓度呈现一定的时间及空间分布特征。在不同的时段，车站内各监测点晚高峰时段的PM10浓度最高，显著高于早高峰时段及平峰期时段的浓度（均P＜0.05）。客流高峰时段PM10浓度高于平峰期时段浓度的现象在上海、重庆等地铁车站也有类似的报道[12-13]。这种不同时段的PM10浓度水平差异的原因很可能与地铁车站客流量大小的因素有关。对PM10浓度与车站客流量的相关性进行分析，显示车站内的通道、购票点、安检点和站台的PM10浓度与客流量的大小均呈正相关关系（均P＜0.05）。车站为地下封闭式建筑环境，缺乏自然通风，当客流量较大时，乘客除了从外界携带颗粒物进入车站，还会引起车站内的颗粒物二次悬浮[14]，从而增加车站空气中的颗粒物含量。有研究表明，人体活动可导致颗粒物的二次悬浮，对室内空气的颗粒物浓度有重要影响[15-16]。此外，人体自身也可产生颗粒物。人体呼吸时除了呼出二氧化碳外，还会呼出一些细微的颗粒物，人体表面沾染的颗粒物等也是室内空气颗粒物的来源。有研究计算了不考虑室内地面颗粒物二次悬浮的因素，人体自身的PM10发尘量为10 mg/（r·h）[17]。在车站外的地面对照点监测结果显示，地面对照点空气PM10浓度在不同时段比较，差异无统计学意义（P＞0.05），这表明车站内不同时段PM10浓度的波动变化与车站外界空气质量的相关性不大，客流量对于车站内空气可吸入颗粒物浓度是一个主要的影响因素。

车站内各监测点的PM10浓度均显著高于地面对照点的浓度，呈现站内浓度高于站外浓度的趋势，这可能与车站为地下封闭式建筑环境，缺乏自然通风，颗粒物易于积聚有关。国内、外多数研究结果也显示，地下车站内部环境的颗粒物浓度普遍高于车站周边的室外环境浓度[18-20]。车站内不同位置地点的PM10浓度也存在差异。购票点的PM10浓度最高，其次为站台的浓度，通道和安检点的浓度相近。呈现这种空间分布的浓度差异的原因很可能与车站内的平面布置特点及通风系统的换气对流效能有关[21]。车站购票点（自动售票机）设置在站厅的两端，距离站厅的中部位置较远，安检点的位置靠近站厅的中部。站厅层通风空调系统送回风口分布在站厅中间线两侧。站厅两端的购票点PM10浓度较高，原因很可能是因为该区域距离送回风口较远，送风气流速度较低，且气流方向上存在站厅其它设备的阻挡，加之购票点是乘客在车站内的一个人群密集位置，送风气流不能够起到有效的净化作用，导致颗粒物在该区域积累；安检点的位置靠近站厅的中部，属于在送风口附近送风气流速度较大的区域，由于送风气流的净化作用，颗粒物浓度较低。站台因受乘客候车及上下列车的影响，人群密度较高，且站台屏蔽门外的列车隧道是车站的一个颗粒物来源，列车经过时的扬尘、车轮与轨道摩擦产生的颗粒物、列车车厢内颗粒物等由活塞风效应带入站台区域，因此站台的颗粒物浓度较高。站厅通道靠近外界地面出入口，自然通风条件相对较好，是外界地面环境与站厅之间的过渡区域，相比车站内的其它位置的颗粒物浓度较低。

本次研究对南方某城市的6个地铁车站作为研究对象，对车站空气的可吸入颗粒物浓度水平进行了监测，获得了车站空气可吸入颗粒物浓度水平的时间-空间分布特点及变化规律的初步数据。综合本次监测结果和分析表明，客流量是影响车站空气可吸入颗粒物浓度水平的一个重要因素。客流高峰期时段车站空气的可吸入颗粒物浓度水平较高，建议有灵活工作时间的乘客人群可以选择错峰出行，并建议在地铁内通过佩戴口罩来进行空气颗粒物污染防护；此外，车站购票点及站台的空气可吸入颗粒物浓度水平较高，建议地铁公司加强对乘客在站内通行的管理，维护好通行秩序，减少乘客在购票点、站台等位置的拥挤滞留现象，提升通行效率。

此外，地铁公司应进一步完善地铁内的空调通风系统，基于站内平面布置特点来进一步优化送风方式，及时根据客流量变化情况调整新风送风强度，提升通风系统的换气对流效能，以有效改善地铁空气质量，保障乘客身体健康。