某型水面艦艇春季短期航行住艙空氣質(zhì)量跟蹤調(diào)查與評(píng)價(jià)

江璐，任小孟，方晶晶，徐新宏

隨著海軍新時(shí)期遂行任務(wù)使命要求的提高，新型水面艦艇對(duì)其隱蔽性作戰(zhàn)要求越來(lái)越高，因此新型水面艦艇均采用了封閉和半封閉結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提高了艦艇隱身作戰(zhàn)的性能，但是艦艇艙室結(jié)構(gòu)內(nèi)部的通風(fēng)換氣效能卻受到了一定的限制。艦艇艙室具有空間狹小、人員密集、武備龐雜等特點(diǎn)，艙室內(nèi)空氣環(huán)境較其他日常封閉型環(huán)境也更為復(fù)雜。新型水面艦艇結(jié)構(gòu)封閉性提高，對(duì)其艙室空氣環(huán)境凈化提出了更高的要求，因此對(duì)新型水面艦艇的艙室空氣環(huán)境進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)具有重要的軍事意義[1-2]。

艦艇住艙是官兵除工作外所待時(shí)間最長(zhǎng)的艙室。住艙空間局促，人員聚集，是艦員們對(duì)艦艇空氣環(huán)境評(píng)價(jià)較差的艙室之一，本文根據(jù)日益頻繁的海上任務(wù)需要，對(duì)某型水面艦艇艦員住艙進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，為全面掌握各型水面艦艇艙室空氣環(huán)境提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查對(duì)象

在某型水面艦艇春季近海航行期間，對(duì)8人住艙(甲板下二層)空氣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 調(diào)查方法

本次調(diào)查采用直接檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)相結(jié)合的方法對(duì)住艙空氣進(jìn)行定性、定量分析，即利用傅里葉紅外光譜法、化學(xué)傳感器法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直接采樣檢測(cè)；使用SUMMA罐和Tenax 采樣管等進(jìn)行瞬時(shí)采樣和富集采樣，采樣結(jié)束后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品分析。其定量檢測(cè)結(jié)果參照《水面艦艇艙室空氣組分容許濃度》GJB 7497—2012判定是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 儀器設(shè)備

Agilent 6890N/5975 GC/MS氣質(zhì)聯(lián)用儀(程序升溫：60 ℃升至300 ℃, 20 ℃/min；載氣：氦氣；流量：1.0 ml/min；分流比：30:1；掃描范圍：41～400 aum)、Varian 450氣相色譜儀(檢測(cè)器：FID)、科創(chuàng)GC9800氣相色譜儀(檢測(cè)器：ECD)、QC-2 型大氣采樣儀、Tenax TA 直型采樣管、科創(chuàng)Tenax U型采樣管、SUMMA不銹鋼采樣罐、FTIR傅立葉紅外光譜儀、Z-1200XP臭氧分析儀、Z-900XP硫化氫分析儀、XP-308Ⅱ型甲醛分析儀、OX-1A氧氣分析儀、華瑞PGM54復(fù)合式氣體檢測(cè)儀等。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理采用Excel進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1 住艙空氣定性檢測(cè)結(jié)果

在航行中期，采用多種高分子多孔聚合物對(duì)住艙空氣進(jìn)行濃縮采樣，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室定性分析共檢出化合物102個(gè)，其分類(lèi)及占比如圖1所示，比重依次為脂肪烴32%，含氧化合物22%，芳香烴21%，鹵代烴11%，無(wú)機(jī)物7%，含硫化合物5%，含氮化合物2%。脂肪烴、含氧化合物占半數(shù)以上，這符合住艙空氣的特征。

圖1 住艙空氣定性檢測(cè)種類(lèi)比重

2.2 住艙常見(jiàn)空氣組分定量檢測(cè)結(jié)果

2.2.1 住艙中二氧化碳的連續(xù)監(jiān)測(cè)

二氧化碳的濃度隨著人員活動(dòng)而變化，根據(jù)以往對(duì)二氧化碳的跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，甲板層數(shù)越低二氧化碳平均濃度越高。本次監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，住艙二氧化碳濃度均未超出《水面艦艇艙室空氣組分容許濃度》(GJB11B—2012)。其中，日間住艙二氧化碳濃度變化沒(méi)有明顯規(guī)律，其數(shù)值略高于室外空氣，這主要是因?yàn)槿臻g作業(yè)訓(xùn)練任務(wù)較多，人員在住艙聚集和活動(dòng)的時(shí)間較少。而在對(duì)夜間住艙二氧化碳濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，二氧化碳的濃度呈現(xiàn)兩端升高的變化趨勢(shì)，其最高濃度出現(xiàn)的時(shí)間約在22:00和7:00，如圖2所示。這主要是因?yàn)?2：00前后艦員大部分完成作業(yè)任務(wù)返回住艙，人員數(shù)量變多，艦員們?cè)谧∨搩?nèi)進(jìn)行睡前的洗漱準(zhǔn)備等，增加了人員活動(dòng)，造成二氧化碳濃度升高。艦員們休息后，二氧化碳的濃度趨于平穩(wěn)，到了7：00前后，艦員們起床洗漱活動(dòng)，開(kāi)始一天的作業(yè)，因而二氧化碳濃度升高。

圖2 住艙二氧化碳監(jiān)測(cè)圖譜(22:00～7:00)

2.2.2 住艙常見(jiàn)空氣組分5天連續(xù)監(jiān)測(cè)

采用傅立葉紅外光譜法、氣象色譜法、色質(zhì)聯(lián)用儀等多種方法相結(jié)合，共對(duì)該住艙空氣中的32種艙室空氣常見(jiàn)組分進(jìn)行了5 d連續(xù)監(jiān)測(cè)，各組分每日平均濃度如表1所示，其中，二硫化碳、甲硫醇分別在第3天和第4天超出了核潛艇國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的限值，但其5 d均值在容許限值內(nèi)。其余30種常見(jiàn)空氣組分檢測(cè)值均在《水面艦艇艙室空氣組分容許濃度》(GJB11B—2012)所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)(二硫化碳為0.5 mg/m3，甲硫醇為0.2 mg/m3)。其中，多數(shù)艙室空氣組分濃度呈逐天上升趨勢(shì)，這符合過(guò)去多年對(duì)艦艇的跟蹤監(jiān)測(cè)規(guī)律，且艦艇航行時(shí)間越久濃度越高；甲烷、乙苯、苯乙烯呈逐天下降趨勢(shì)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的工況記錄推測(cè)其原因可能是航行初期儀器設(shè)備的開(kāi)啟和使用，經(jīng)由空調(diào)管路或人員活動(dòng)帶入到住艙空氣中，而后通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟后，艙內(nèi)空氣內(nèi)部循環(huán)導(dǎo)致濃度降低；氨氣呈拋物線(xiàn)狀，中間濃度較低，兩邊較高；而辛烷、丙醇、丁醇、乙硫醇、苯乙烷、氯仿、苯偶有1 d或2 d檢測(cè)出，這可能也是經(jīng)人員活動(dòng)帶入到住艙中。

表1 住艙常見(jiàn)空氣組成5 d連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

3 討論

住艙空氣中定性檢測(cè)出含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、脂肪烴和無(wú)機(jī)物等多種化合物組分，這與艦艇艙室環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)有關(guān)。其中，含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、脂肪烴和無(wú)機(jī)物多來(lái)源于人員生活過(guò)程中的代謝產(chǎn)物和食物變質(zhì)，含氧化合物和惡臭類(lèi)氣體濃度較其他艙室高，這符合住艙的空氣環(huán)境特點(diǎn)[3]。

艙室空氣定性檢出的芳香烴、鹵代烴則來(lái)自于艦員們?nèi)粘９ぷ髦兴佑|到的一些有機(jī)污染化合物，如武器裝備使用的機(jī)油、柴油和清潔試劑等，它們附著在艦員的皮膚和衣物上，由艦員帶入住艙中。同時(shí)，艦艇艙室中大量使用的油漆涂料、膠黏劑及裝飾地板等非金屬材料也是烴類(lèi)化合物釋放的重要來(lái)源。

住艙空氣定量檢測(cè)出的苯、甲醛、硫化氫、臭氧被《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》(GBZ230—2010)列為高度危害物質(zhì)，一氧化碳、二硫化碳、氨氣、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、氯苯等被列為中毒危害物質(zhì)，二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙醇、丙酮等被列為輕度危害物質(zhì)。因此，對(duì)這些氣體的定量檢測(cè)和連續(xù)監(jiān)測(cè)十分必要[4]。住艙內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)的二氧化碳濃度雖未超出水面艦艇的容許濃度，但根據(jù)以往多年的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示，艦員們對(duì)艙室空氣評(píng)價(jià)偏低，并反映作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生呼吸不暢的感覺(jué)。人長(zhǎng)時(shí)間處在二氧化碳濃度為0.04%～0.10%的環(huán)境中會(huì)讓人產(chǎn)生悶氣感和疲憊感，而本次的連續(xù)監(jiān)測(cè)濃度基本都在這個(gè)范圍之內(nèi)，甚至高于0.10%。隨著我軍日常出海訓(xùn)練和演練任務(wù)的常態(tài)化，艦員們需要在艦艇上工作和生活的時(shí)間大大增加，而長(zhǎng)期處于二氧化碳較高的空氣環(huán)境中，會(huì)引起人體酸堿平衡的改變，導(dǎo)致一些生理功能的變化。5 d住艙空氣連續(xù)監(jiān)測(cè)中，硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚等屬于環(huán)境化學(xué)中的惡臭氣體，這些惡臭類(lèi)氣體具有多組分、低濃度、低嗅閾值和強(qiáng)刺激性的特點(diǎn)，盡管從濃度上看不是艦艇艙室內(nèi)最突出的環(huán)境污染問(wèn)題，但卻會(huì)極大地影響艙室空氣質(zhì)量[5]。人對(duì)硫化氫的嗅閾值在0.012～0.030 mg/m3，而當(dāng)人長(zhǎng)期暴露在高于0.030 mg/m3的硫化氫中，會(huì)產(chǎn)生惡心、喉嚨和眼睛刺痛等癥狀。二硫化碳、二甲基二硫醚、甲硫醚分別對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、眼睛、皮膚產(chǎn)生刺激作用。由于惡臭類(lèi)氣體具有易為人群感知的特性且直接作用于人的感官，刺激人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人產(chǎn)生不愉快的情緒，這也是造成住艙空氣評(píng)價(jià)偏低的原因之一。水面艦艇艙室是一個(gè)有別于陸地的特殊環(huán)境，不僅是艦員的軍事作業(yè)環(huán)境，也是他們的生活居住環(huán)境，而新型艦艇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得艙室內(nèi)的環(huán)境通風(fēng)受到一定限制，使得環(huán)境中的有害化學(xué)污染物產(chǎn)生聚集，艦員長(zhǎng)時(shí)間在含有多種污染物的環(huán)境下工作和生活，有害氣體在人體中產(chǎn)生富集效應(yīng)，對(duì)人體帶來(lái)的損傷可能更為嚴(yán)重，這些都會(huì)影響著艦員對(duì)艙室居住舒適性的主觀感受。建議加強(qiáng)對(duì)艦員個(gè)人衛(wèi)生的管理，完成日常工作的艦員及時(shí)做好個(gè)人衛(wèi)生清潔，盡量避免將工作中沾染到的污漬、污染殘留物、微生物等有害物質(zhì)帶入生活住艙。同時(shí)，在人員集中的工作、生活艙室，加大環(huán)境通風(fēng)的時(shí)間和強(qiáng)度，降低環(huán)境中二氧化碳的聚集，有條件的艙室配備空氣凈化裝置，進(jìn)一步提升環(huán)境的空氣質(zhì)量，降低艙室內(nèi)有害氣體和致病微生物的含量，減少對(duì)艦員健康侵害的發(fā)生率。