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2020, 37(8):792-796.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.19764

某市軌道交通列車車廂CO2濃度調查及政策建議


上海市疾病預防控制中心, 上海 200336

收稿日期: 2019-11-08;  錄用日期:2020-04-19;  發布日期: 2020-09-07

基金項目: 上海市制修訂地方標準項目(滬質技監標[2018] 291號)

通信作者: 蘇瑾, Email: [email protected]  

作者簡介: 楊穎華(1974—),女,博士,副研究員;E-mail:[email protected]

利益沖突??無申報

[背景] CO2是軌道交通列車車廂氣態污染物的主要成分,車廂環境CO2濃度較高不僅影響乘車舒適性,而且易造成乘客疲倦、頭暈,甚至呼吸困難。尤其隨著軌道交通運營里程不斷增加,乘客在列車車廂內停留時間不斷延長,車廂內CO2水平更加值得關注。

[目的] 了解某市軌道交通列車車廂CO2濃度現狀,從而提出管控措施建議。

[方法] 于2017年9—11月,選擇某市日客流量達50萬人次以上的7條軌道交通線路(命名為A~G線)開展列車車廂CO2濃度監測,每條線路監測時段包括工作日高峰期(7:00—9:30或17:00—19:00)和工作日平峰期(9:30—17:00)。每次監測時間為列車從起點至終點的實際單程運行時間,于列車行駛進站、開啟車門前讀取各個監測點的CO2濃度指示值,計算瞬時濃度和1 h均值濃度。與GB 37488—2019《公共場所衛生指標及限值要求》CO2瞬時濃度(≤ 0.15%)及中國香港《管理空調公共運輸設施內空氣質素專業守則——鐵路》(簡稱為《專業守則》)CO2 1h均值濃度(卓越級,≤ 0.25%)等限值進行比較,分析原因并提出政策建議。

[結果] 監測的7條線路列車車廂CO2瞬時濃度中位數為0.132%,范圍為0.059%~0.295%;1 h均值濃度中位數為0.152%,范圍為0.088%~0.204%。符合GB 37488—2019要求的車廂CO2瞬時濃度監測值樣品數占所有樣品數的比例為63.50%,且所有1 h均值濃度監測值均達到《專業守則》卓越級的要求。除A、B線路高峰期CO2瞬時濃度和C線路高峰期1 h均值濃度外,各線路高峰期車廂CO2瞬時濃度和1 h均值濃度中位數均大于0.15%;除F線路車廂CO2的1 h均值濃度外,高峰期各線路車廂CO2瞬時濃度和1 h均值濃度均高于平峰期(P < 0.05)。高峰期車廂CO2瞬時濃度符合GB 37488—2019的樣品數占比達44.0%,平峰期車廂CO2瞬時濃度符合該要求的樣品數占比達93.0%;高峰期和平峰期CO2 1 h均值濃度均達到《專業守則》卓越級的要求。地下運行組車廂CO2瞬時濃度中位數(0.135%)高于地上運行組(0.117%)(P < 0.05)。

[結論] 該市目前軌道交通列車車廂CO2濃度不完全滿足GB 37488—2019《公共場所衛生指標及限值要求》中對CO2濃度限值的要求,均可達到《專業守則》卓越級要求??土髁亢土熊囘\行環境均影響該市軌道交通列車車廂CO2水平,建議采取高峰期客流限制,調整列車車廂和隧道環境通風能力,增設在線監測及聯動控制裝置等CO2濃度管控措施。

關鍵詞: 城市軌道交通;  列車車廂;  CO2濃度;  客流量;  運行環境類型 

軌道交通作為城市公共交通的重要組成部分,在緩解城市交通壓力、拓展城市空間等方面發揮著重要作用。隨著軌道交通的客流量和運行里程數的不斷增加,列車車廂內空氣質量越來越受到關注。CO2是列車車廂氣態污染物的主要成分,是判斷軌道交通室內空氣質量污染程度和通風系統效果的關鍵參數[1-3]。

我國已制定了專門或者通用的軌道交通列車車廂CO2濃度標準。我國香港2003年頒布實施Practice Note for Managing Air Quality in Air-conditioned Public Transport Facilities—Railways(簡稱為《專業守則》)[4],對軌道交通列車車廂CO2的1 h均值濃度設置卓越級(0.25%)和良好級(0.35%)兩級限值。我國內地目前日常監管按照GB 37488—2019《公共場所衛生指標及限值要求》[5]執行,其中CO2濃度標準為瞬時濃度≤ 0.15%。但是,城市軌道交通列車車廂與辦公室、商場、傳統交通工具(如火車、飛機)等一般公共場所不同,其環境空間相對局限,運行期間門窗封閉,自然通風不足,且高峰時期人員承載密度遠大于傳統交通工具,導致軌道交通實際運行過程中車廂內易出現CO2超標情況。

本調查選擇網絡規模較大、客流量較大的某市軌道交通作為研究對象,監測其列車車廂CO2水平,掌握不同時段(高峰期和平峰期)和運行環境(地上和地下)的CO2濃度變化規律,分析達標情況,并提出有針對性的管控措施建議。

1   材料與方法

1.1   線路選擇和布點

截至開展監測前,該市共開通運營14條城市軌道交通線路。監測線路數量按已開通運營線路數量的50%計算,最終選擇7條線路(A~G)開展監測。線路選擇原則為日客流量為50萬人次以上的較大流量線路。各條線路選擇不少于兩節且客流量較大的車廂開展監測,每節車廂設置3個檢測點,位置選擇車廂兩端和中間位置。檢測點距離地面高度1~1.5 m,且避開通風口、通風道等。

1.2   監測時間

于2017年9—11月開展列車車廂CO2濃度監測。每條線路選擇連續2~3個工作日開展高峰期(7:00— 9:30或17:00—19:00)監測,1~2個工作日開展平峰期(9:30—17:00)監測。每次監測覆蓋列車從起點至終點的單向全程運行時間,并于列車進站、開啟車門前讀取檢測點的指示值。

1.3   檢測方法和儀器

檢測方法和儀器選擇依據GB/T 18204.2—2014 《公共場所衛生檢驗方法第2部分:化學污染物》[6]的技術要求進行。檢測儀器采用GXH-3010E型便攜式紅外線CO2檢測儀(北京市華云分析儀器研究所有限公司,中國),分辨率為0.001%。檢測前使用高純氮氣和CO2標準氣體校準儀器的零點和終點,校準重復2~3次,待儀器處在正常工作狀態后開始檢測。

1.4   濃度計算方法

為與GB 37488—2019和《專業守則》相比較,本研究同時測定CO2的瞬時濃度和1h均值濃度。

瞬時濃度計算方法:某線路列車行駛進站、開門前所有檢測點瞬時指示值的算術平均值。每獲取1個瞬時濃度值即記錄為1個瞬時濃度的樣本數據。

1 h均值濃度計算方法:1個瞬時濃度值與其后1 h內所有瞬時濃度值累加后計算算術平均值。每獲取1個1 h均值濃度值即記錄為1 h均值濃度的樣本數據。

1.5   統計學分析

采用Excel 2010軟件進行數據錄入和描述性分析,采用SPSS 21.0進行數據統計分析。經KolmogorovSmirnov正態性檢驗,數據為非正態分布,采用MP25,P75)表示,各線路高峰期和平峰期CO2瞬時濃度差異、各線路高峰期和平峰期CO2的1 h均值濃度差異、地上運行與地下運行環境車廂CO2瞬時濃度差異均采用Mann-Whitny U檢驗進行比較。檢驗水準α=0.05,雙側檢驗。

2   結果

2.1   車廂CO2濃度

2.1.1   車廂CO2濃度

監測的7條線路車廂CO2瞬時濃度中位數為0.132%,范圍為0.059%~0.295%;1 h均值濃度中位數為0.152%,范圍為0.088%~0.204%,見表 1。

表1

各線路車廂CO2濃度

Table1.

CO2 concentrations in carriages of each metro line?單位(Unit): %

2.1.2   不同標準下車廂CO2濃度達標情況

監測的7條線路車廂CO2濃度符合GB 37488—2019要求(瞬時濃度≤ 0.15%)的樣品數占所有監測樣品數的比例為63.50%,且所有1 h均值濃度監測值均達到《專業守則》卓越級要求(1h均值濃度≤ 0.25%),詳見表 2。

表2

不同標準下車廂CO2濃度達標率

Table2.

Qualified rates of CO2 concentrations in carriages of each metro line by different standards

2.2   不同監測時段車廂CO2濃度

2.2.1   高峰期和平峰期車廂CO2濃度水平

除A、B線路高峰期CO2瞬時濃度和C線路高峰期1 h均值濃度外,各線路高峰期車廂CO2瞬時濃度和1 h均值濃度中位數均大于0.15%,見表 3。除F線路車廂1 h均值濃度外,高峰期各線路車廂CO2瞬時濃度和1 h均值濃度均高于平峰期(P < 0.05)。

表3

不同采樣時段的車廂CO2濃度

Table3.

CO2 concentrations in carriages of each metro line in different sampling time ?單位(Unit): %

2.2.2   高峰期和平峰期車廂CO2濃度達標情況

高峰期車廂CO2濃度符合GB 37488—2019《公共場所衛生指標及限值要求》(瞬時值≤ 0.15%)的樣品比例達44.0%,平峰期車廂CO2濃度符合該要求的樣品比例達93.0%,且高峰期和平峰期車廂CO2 1 h均值濃度均達到《專業守則》卓越級要求(≤ 0.25%),見表 4。

表4

不同標準下高峰期和平峰期車廂CO2濃度達標率

Table4.

Qualified rates of CO2 concentrations in carriages in rush hours and non-rush hours by different standards

2.3   不同運行環境的車廂CO2濃度

將監測數據按照采樣時不同列車運行環境分為地下運行組和地上運行組,兩組車廂CO2瞬時濃度見表 5。地下運行組車廂CO2瞬時濃度中位數(0.135%)高于地上運行組(0.117%)(P < 0.05)。

表5

不同運行環境的車廂CO2瞬時濃度

Table5.

CO2 instantaneous concentrations in carriages of each metro line in different running environment?單位(Unit): %

3   討論

我國國家市場監督管理局于2019年發布了GB 37488—2019限值要求[5],公共交通工具室內CO2濃度要求瞬時濃度不大于0.15%;2003年頒布實施的中國香港《專業守則》規定地鐵列車車廂CO2的1 h均值濃度分別為0.25%(卓越級)和0.35%(良好級)[4]。對比上述兩個標準,本次調查的7條軌道交通線路列車車廂CO2瞬時濃度監測數據中符合GB 37488—2019要求的樣品數占比達63.50%,其中56.0%的高峰期瞬時監測數據未達到該標準要求。1 h均值濃度均可達到《專業守則》的卓越級要求(1 h均值濃度不大于0.25%)。劉冰玉[7]、黃錦敘[8]和Zheng等[9]分別對北京、廣州和香港地鐵列車車廂CO2瞬時濃度開展監測,結果與本研究類似。綜上所述,該市軌道交通列車車廂CO2濃度可達到《專業守則》的卓越級要求,但尚未在全運行時段達到GB 37488—2019要求,該市在軌道交通車廂CO2濃度水平的控制上應進一步采取措施。

從高峰期和平峰期對比來看,本次調查中大部分車廂高峰期CO2瞬時濃度和1 h均值濃度明顯高于平峰期(P < 0.05)。其原因是軌道交通列車車廂中CO2主要來自乘客呼吸[2, 7],運行高峰期時,列車車廂客流量較大,CO2發生量較平峰期高。Li等[10]對北京地鐵13號線進行環境監測,發現CO2濃度在客流高峰期高于非高峰期,且CO2濃度與客流量呈正相關關系。Zheng等[9]通過對中國香港地鐵環境監測發現,CO2濃度水平和客流量呈正相關,相關系數高達0.834。這個結果和Cheng等[11]在中國臺北的研究結果相類似。目前城市軌道交通作為該市上班族出行的重要交通工具,高峰期客流量集中在7:00—9:30和17:00—19:00,導致這兩個時間段的客流量較平峰期大,造成了列車車廂內高峰期CO2水平飆升,這與前述高峰期和平峰期的監測結果是一致的。因此有效識別高峰期并做好客流量控制是控制車廂內CO2濃度的重要措施。

本研究中1 h均值濃度為連續監測1 h內所有瞬時濃度值的算術平均值。本研究開展的監測是在列車正常運行狀態下進行的,即列車動態運行過程中因建筑結構設置差異,車廂有時為地上運行,有時為地下運行,大部分線路不滿足地上或地下連續運行時間達到1 h。另外,對于C、F、G三條線路為全地上或全地下運行,單條線路無法同時計算地上運行組和地下運行組的1 h均值濃度。故本研究中僅計算不同運行環境中的車廂CO2瞬時濃度。

本研究發現列車的運行環境影響車廂CO2濃度水平,數據顯示地下運行組車廂CO2瞬時濃度高于地上運行組(P < 0.05)。尚閩等[12]在基于室內CO2濃度標準值的臨界新風量研究中發現,室內的CO2濃度與室外CO2濃度呈正相關,與新風量呈負相關。地下運行組和地上運行組的車廂CO2濃度差異可能有兩方面原因,一方面是列車在地下運行時車廂獲得的新風來源于隧道環境,同時車廂內污濁空氣也排放入隧道環境,如隧道環境本身通風不足,空氣質量往往會劣于室外大氣;另一方面,隧道環境空間狹小且相對封閉,列車在隧道內運行中產生負壓,使得新風進入列車比較困難。因此,本次調查的7條軌道交通線路在地下運行時其隧道環境通風能力和列車通風能力應加以改善。

根據上述分析,提出如下建議,一是在限制列車客流量方面采取措施,如客流高峰期采取進站人員限流,調配增加列車班次等;二是在列車運行的地下隧道段采取措施,如加強隧道環境主動通風能力,增大列車在隧道運行期間的通風能力;三是從列車車輛制造方、運營方入手,更新空氣質量監測和調節技術能力,普及CO2濃度變化在線監測系統,結合大數據、云計算等方式實現全運行時段、全運行環境的空氣質量精細控制。

表1

各線路車廂CO2濃度

Table 1

CO2 concentrations in carriages of each metro line?單位(Unit): %

表2

不同標準下車廂CO2濃度達標率

Table 2

Qualified rates of CO2 concentrations in carriages of each metro line by different standards

表3

不同采樣時段的車廂CO2濃度

Table 3

CO2 concentrations in carriages of each metro line in different sampling time ?單位(Unit): %

表4

不同標準下高峰期和平峰期車廂CO2濃度達標率

Table 4

Qualified rates of CO2 concentrations in carriages in rush hours and non-rush hours by different standards

表5

不同運行環境的車廂CO2瞬時濃度

Table 5

CO2 instantaneous concentrations in carriages of each metro line in different running environment?單位(Unit): %

參考文獻

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DOI: 10.1016/j.atmosenv.2011.06.011
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[基金項目] 上海市制修訂地方標準項目(滬質技監標[2018] 291號)

[作者簡介]

[收稿日期] 2019-11-08

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