南方某市冬季地鐵車站空氣可吸入顆粒物濃度分布特征*

巫豐宏，池 艷，農(nóng)集山，雷駿斌

（1.廣西南寧市疾病預防控制中心，南寧 530023;2.廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧 530021）

隨著城市現(xiàn)代交通建設的不斷發(fā)展，地鐵交通以其快捷、準點、運量大、環(huán)保等優(yōu)勢和特點，正逐漸成為很多大城市的主要公共交通方式。但地鐵車站一般位于地面以下，屬于相對封閉的建筑結(jié)構(gòu)，車站乘客密集，且自然通風不足，不利于車站空氣中各種有害物質(zhì)的稀釋和排出[1]?？晌腩w粒物（PM10）是指空氣動力學直徑小于10 μm 的顆粒物，可進入人體呼吸系統(tǒng)，具有粒徑小，表面積大，易吸附有害物質(zhì)，在空氣中懸浮停留時間長等特點。長期暴露于空氣中高濃度可吸入顆粒物可增加罹患心肺疾病和癌癥的風險[2-3]。國內(nèi)、外相關(guān)文獻報道，地鐵車站空氣可吸入顆粒物濃度范圍從每立方米幾十微克到上千微克不等，可吸入顆粒物作為一類具有健康風險的室內(nèi)空氣污染物，其污染情況已成為影響地鐵車站空氣質(zhì)量狀況的一個重要因素[4-8]。本次調(diào)查研究對南方某市地鐵車站空氣可吸入顆粒物（PM10）濃度分布情況進行監(jiān)測和分析，系統(tǒng)分析地鐵車站空氣顆粒物污染特征數(shù)據(jù)，為探索制定干預措施，更好地保護乘客健康提供科學依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2019 年12 月至2020 年1 月，本研究對南方某城市的1 號及2 號地鐵線選取6 個地鐵車站作為研究對象。其中，2個車站為線路換乘站，2 個車站為交通接駁站(接駁火車和客運汽車)，2 個車站為單獨車站；6 個車站分布在4 個城區(qū)，在車站類型和地點分布上均具有一定的代表性。這6個車站均為地下車站，車站開通運行時間均超過2年，車站均為正常運行狀態(tài)。

1.2 監(jiān)測方法 每個車站設置5個監(jiān)測點，其中在車站室內(nèi)乘客行進的路線上設置4 個監(jiān)測點，即分別在站廳層的出入通道、購票點、安檢點各設置1個監(jiān)測點，以及在站臺層設置1個監(jiān)測點，監(jiān)測點位置避開通風口、空調(diào)風口等，并距離墻壁1 m 左右，采樣高度為人群呼吸帶范圍（距地面1.2～1.5 m），在每個車站外地面的新風亭附近設置1個地面對照監(jiān)測點，對照監(jiān)測點的位置遠離車站的出入口，在距離車站新風亭旁約2 m的位置設立。

每個監(jiān)測點每天監(jiān)測3 個時段，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），每個時段監(jiān)測1次，連續(xù)監(jiān)測3 d（均為工作日）。采用Dust-Trak Aerosol Monitor TSI-8532型激光粉塵儀（美國TSI）對車站室內(nèi)空氣PM10濃度進行監(jiān)測。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 20.0 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計量資料以均數(shù)±標準差（）表示，多組間比較采用單因素方差分析，采用Student-Newman-Keuls（SNK）檢驗進行組間兩兩比較；相關(guān)性分析采用Pearson’s correlation coefficient test 相關(guān)性檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 車站不同地點空氣PM10濃度 單因素方差分析結(jié)果顯示，車站不同地點PM10濃度比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。車站內(nèi)的4 個監(jiān)測點（通道、購票點、安檢點、站臺）PM10濃度均顯著高于地面對照點；在車站內(nèi)監(jiān)測點中，購票點PM10濃度最高，顯著高于通道、安檢點、站臺的監(jiān)測值（P＜0.05），見表1。

表1 車站不同地點空氣PM10濃度 μg/m3，

表1 車站不同地點空氣PM10濃度 μg/m3，

與地面對照點比較，*P＜0.05；與購票點比較，#P＜0.05。

2.2 車站不同時段空氣PM10濃度 單因素方差分析結(jié)果顯示，車站內(nèi)PM10濃度在平峰期、早高峰期及晚高峰期比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。車站內(nèi)晚高峰時段PM10濃度最高，顯著高于早高峰時段和平峰期時段的濃度（均P＜0.05）；早高峰時段PM10濃度與平峰期時段的濃度比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。地面對照PM10濃度在平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10濃度之間比較，差異無統(tǒng)計學意義（P=0.072），見表2。

表2 車站不同時段空氣PM10濃度 μg/m3，

表2 車站不同時段空氣PM10濃度 μg/m3，

與車站內(nèi)晚高峰時段比較，*P＜0.05。

2.3 車站不同地點不同時段空氣PM10濃度 車站內(nèi)通道、購票點、安檢點及站臺在各自的平峰期、早高峰期及晚高峰期的PM10濃度之間比較，差異有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），通道、購票點、安檢點、站臺晚高峰時段的PM10濃度顯著高于平峰期時段的濃度（P＜0.05）；站臺晚高峰時段的PM10濃度顯著高于早高峰時段濃度（P＜0.05），見表3。

在平峰期、早高峰期及晚高峰期時段，通道、購票點、安檢點、站臺PM10濃度均顯著高于地面對照點濃度（P＜0.05）。在平峰期時段、早高峰期時段和晚高峰期時段，購票點的PM10濃度均顯著高于通道和安檢點的濃度（P＜0.05）；在晚高峰期時段，購票點的PM10濃度顯著高于站臺的濃度（P＜0.05），見表3。

表3 車站不同地點不同時段空氣PM10濃度 μg/m3，

表3 車站不同地點不同時段空氣PM10濃度 μg/m3，

與同組平峰期時段比較，*P＜0.05；與同組早高峰時段比較，#P＜0.05；與地面對照點比較，△P＜0.05；與購票點比較，aP＜0.05。

2.4 不同時段車站客流量情況 對6 個車站分別在平峰期、早高峰期及晚高峰期的小時客流量進行連續(xù)3 d 監(jiān)測。結(jié)果顯示，早高峰和晚高峰期的客流量均顯著高于平峰期的客流量（P＜0.05），晚高峰期的客流量顯著高于早高峰期的客流量（P＜0.05），見表4。

表4 車站不同時段的客流量情況 n/h，

表4 車站不同時段的客流量情況 n/h，

與平峰期時段比較，*P＜0.05；與早高峰時段比較，#P＜0.05。

2.5 PM10濃度與客流量的相關(guān)性 對不同監(jiān)測點PM10濃度與車站客流量的相關(guān)性進行分析，結(jié)果顯示，地面對照點PM10濃度與客流量無明顯相關(guān)性（P＞0.05）；通道、購票點、安檢點和站臺的PM10濃度與客流量的相關(guān)系數(shù)r分別為0.586、0.563、0.617、0.578（均P＜0.05）。對PM10濃度與客流量存在相關(guān)性的監(jiān)測點進行擬合趨勢線，顯示通道、購票點、安檢點和站臺的PM10濃度與客流量均呈正相關(guān)關(guān)系，客流量對于PM10濃度是一個顯著的影響因素，見圖1。

圖1 車站內(nèi)各監(jiān)測點PM10濃度與客流量的關(guān)系

3 討論

截至2019 年底，中國大陸地區(qū)累計有40 個城市建成投運地鐵，運營線路5 180.6 km，我國已成為世界地鐵線路總長度最長的國家，2019年全年累計客運量達到237.1億人次[9]，地鐵交通已成為城市居民日常出行的一類重要交通方式。與之相應的，作為地鐵車站空氣污染物引發(fā)的健康風險問題之一，地鐵車站空氣中可吸入顆粒物的研究也日益引起人們的關(guān)注。在本次研究中，對地鐵車站空氣中的PM10濃度的監(jiān)測顯示，地鐵車站內(nèi)的出入通道、購票點、安檢點及站臺監(jiān)測點的PM10平均濃度分別達到（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，均超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）以及《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T 18883-2002）的PM10濃度150 μg/m3的標準。國內(nèi)、外均有相關(guān)研究報道地鐵車站空氣中可吸入顆粒物濃度超標的情況。此外，有研究還報道了地鐵車站空氣中可吸入顆粒物是人群重金屬暴露的主要來源之一[10]，地鐵車站空氣可吸入顆粒的遺傳毒性是路面顆粒物的8倍[11]。地鐵車站空氣可吸入顆粒物污染已成為一類值得高度重視的健康風險因素。

在本次研究中，地鐵車站空氣中可吸入顆粒物的濃度呈現(xiàn)一定的時間及空間分布特征。在不同的時段，車站內(nèi)各監(jiān)測點晚高峰時段的PM10濃度最高，顯著高于早高峰時段及平峰期時段的濃度（均P＜0.05）?？土鞲叻鍟r段PM10濃度高于平峰期時段濃度的現(xiàn)象在上海、重慶等地鐵車站也有類似的報道[12-13]。這種不同時段的PM10濃度水平差異的原因很可能與地鐵車站客流量大小的因素有關(guān)。對PM10濃度與車站客流量的相關(guān)性進行分析，顯示車站內(nèi)的通道、購票點、安檢點和站臺的PM10濃度與客流量的大小均呈正相關(guān)關(guān)系（均P＜0.05）。車站為地下封閉式建筑環(huán)境，缺乏自然通風，當客流量較大時，乘客除了從外界攜帶顆粒物進入車站，還會引起車站內(nèi)的顆粒物二次懸浮[14]，從而增加車站空氣中的顆粒物含量。有研究表明，人體活動可導致顆粒物的二次懸浮，對室內(nèi)空氣的顆粒物濃度有重要影響[15-16]。此外，人體自身也可產(chǎn)生顆粒物。人體呼吸時除了呼出二氧化碳外，還會呼出一些細微的顆粒物，人體表面沾染的顆粒物等也是室內(nèi)空氣顆粒物的來源。有研究計算了不考慮室內(nèi)地面顆粒物二次懸浮的因素，人體自身的PM10發(fā)塵量為10 mg/（r·h）[17]。在車站外的地面對照點監(jiān)測結(jié)果顯示，地面對照點空氣PM10濃度在不同時段比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），這表明車站內(nèi)不同時段PM10濃度的波動變化與車站外界空氣質(zhì)量的相關(guān)性不大，客流量對于車站內(nèi)空氣可吸入顆粒物濃度是一個主要的影響因素。

車站內(nèi)各監(jiān)測點的PM10濃度均顯著高于地面對照點的濃度，呈現(xiàn)站內(nèi)濃度高于站外濃度的趨勢，這可能與車站為地下封閉式建筑環(huán)境，缺乏自然通風，顆粒物易于積聚有關(guān)。國內(nèi)、外多數(shù)研究結(jié)果也顯示，地下車站內(nèi)部環(huán)境的顆粒物濃度普遍高于車站周邊的室外環(huán)境濃度[18-20]。車站內(nèi)不同位置地點的PM10濃度也存在差異。購票點的PM10濃度最高，其次為站臺的濃度，通道和安檢點的濃度相近。呈現(xiàn)這種空間分布的濃度差異的原因很可能與車站內(nèi)的平面布置特點及通風系統(tǒng)的換氣對流效能有關(guān)[21]。車站購票點（自動售票機）設置在站廳的兩端，距離站廳的中部位置較遠，安檢點的位置靠近站廳的中部。站廳層通風空調(diào)系統(tǒng)送回風口分布在站廳中間線兩側(cè)。站廳兩端的購票點PM10濃度較高，原因很可能是因為該區(qū)域距離送回風口較遠，送風氣流速度較低，且氣流方向上存在站廳其它設備的阻擋，加之購票點是乘客在車站內(nèi)的一個人群密集位置，送風氣流不能夠起到有效的凈化作用，導致顆粒物在該區(qū)域積累；安檢點的位置靠近站廳的中部，屬于在送風口附近送風氣流速度較大的區(qū)域，由于送風氣流的凈化作用，顆粒物濃度較低。站臺因受乘客候車及上下列車的影響，人群密度較高，且站臺屏蔽門外的列車隧道是車站的一個顆粒物來源，列車經(jīng)過時的揚塵、車輪與軌道摩擦產(chǎn)生的顆粒物、列車車廂內(nèi)顆粒物等由活塞風效應帶入站臺區(qū)域，因此站臺的顆粒物濃度較高。站廳通道靠近外界地面出入口，自然通風條件相對較好，是外界地面環(huán)境與站廳之間的過渡區(qū)域，相比車站內(nèi)的其它位置的顆粒物濃度較低。

本次研究對南方某城市的6個地鐵車站作為研究對象，對車站空氣的可吸入顆粒物濃度水平進行了監(jiān)測，獲得了車站空氣可吸入顆粒物濃度水平的時間-空間分布特點及變化規(guī)律的初步數(shù)據(jù)。綜合本次監(jiān)測結(jié)果和分析表明，客流量是影響車站空氣可吸入顆粒物濃度水平的一個重要因素。客流高峰期時段車站空氣的可吸入顆粒物濃度水平較高，建議有靈活工作時間的乘客人群可以選擇錯峰出行，并建議在地鐵內(nèi)通過佩戴口罩來進行空氣顆粒物污染防護；此外，車站購票點及站臺的空氣可吸入顆粒物濃度水平較高，建議地鐵公司加強對乘客在站內(nèi)通行的管理，維護好通行秩序，減少乘客在購票點、站臺等位置的擁擠滯留現(xiàn)象，提升通行效率。

此外，地鐵公司應進一步完善地鐵內(nèi)的空調(diào)通風系統(tǒng)，基于站內(nèi)平面布置特點來進一步優(yōu)化送風方式，及時根據(jù)客流量變化情況調(diào)整新風送風強度，提升通風系統(tǒng)的換氣對流效能，以有效改善地鐵空氣質(zhì)量，保障乘客身體健康。