轨道交通列车化学性主要因素初探

1.二氧化碳（CO2）

二氧化碳是地铁车厢空气的主要污染物，主要来源是人体呼出，地铁车厢内二氧化碳含量与人员密度呈正相关关系。二氧化碳本身无毒无味，但是空气中二氧化碳含量超标会使人体中枢神经受刺激，乘客会出现疲劳、头晕、肌肉无力、呼吸困难等症状，严重的还会导致窒息。研究表明，当二氧化碳浓度在0.03%～0.04%时，人体的呼吸频次正常；当二氧化碳浓度大于0.5%时，人体呼吸会略增大；当二氧化碳浓度在1%～3%时，人体呼吸会加深，感到呼吸急促；当二氧化碳浓度大于3%时，人体会感到不舒适并伴有头痛等症状；当二氧化碳浓度大于5%时，人体就会出现中毒症状；当二氧化碳浓度大于10%时，人体就会失去知觉，严重情况下会导致死亡^[1]。

《地铁设计规范》（GB 50157—2013）中对地铁车厢内二氧化碳浓度的要求是不得超过0.15%，但是在高峰时间监测显示，当车厢内人员达到饱和状态时车厢内二氧化碳浓度远远高于规范中规定的最高值。在韩国，Park等对首尔地铁车厢的监测结果表明，由于没有充足的新鲜空气进入车厢，使得其中二氧化碳浓度偏高并且已超过韩国标准（0.10%），乘客虽然难以察觉偏高的二氧化碳浓度，但在这样的环境中更容易让人感到疲劳；有报道称洛杉矶地铁车厢内二氧化碳浓度最高时能够达到0.12%，是室外的3～4倍。

2.一氧化碳（CO）

车厢内一氧化碳主要来源于室外，因此，室外一氧化碳的浓度水平在一定程度上也决定了地铁站内一氧化碳的浓度水平。由于地铁和其他地面交通相比，存在着通风不畅的问题，因此地铁内的一氧化碳不易排出。一氧化碳本身无色但是有剧毒，而且在空气中性质稳定，可以长时间积累，对人体造成很大的危害。一氧化碳与血液中的血红蛋白的结合会形成羟基血红蛋白，造成血液缺氧。如果浓度过高，血液中输氧量会下降，人体会缺氧，严重时会致人死亡。

《室内空气质量标准》（GB／T 18883—2002）规定，普通室内或公共场所一氧化碳浓度限值均为10mg／m3（1h均值）；WHO对室内一氧化碳推荐限值为35mg／m（1h均值）；中国香港《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》、韩国《公共场所室内空气质量维护标准》以及加拿大《住宅室内空气质量暴露指南》规定的室内一氧化碳短期暴露限值分别为10mg／m3、11.5mg／m3、28.6mg／m3；新加坡《办公地区良好室内空气质量指南》的规定是10mg／m3（8h均值）；美国环保局颁布的《国家环境空气质量标准（2011版）》针对人体接触一氧化碳后冠状动脉疾病发病情况，规定一氧化碳限值（8h均值）为10.3mg／m3。为使车站环境更加舒适，可以考虑适当降低一氧化碳浓度限值。

3.氮氧化物

氮可以形成多种氧化物，二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO）是氮氧化物的两种主要存在形态。氮氧化物主要来自硝酸及硝酸盐工业生产的废气、燃油锅炉的燃料燃烧废气和机动车尾气，随着近年来机动车数量的上升，大气中氮氧化物的污染也愈趋显著。氮氧化物中二氧化氮的毒性比一氧化氮高4～5倍，二氧化氮会造成肺损害，与支气管哮喘的发病有一定关系，而一氧化氮则可以导致高铁血红蛋白症和明显的中枢神经损害。列车客室内氮氧化物主要源于室外。

人暴露于188.1mg／m3二氧化氮环境中1h时，出现肺水肿甚至死亡；暴露于94.1mg／m3二氧化氮环境中1h时，可能出现亚急性肺水肿或慢性肺部病变；暴露于47.0mg／m3二氧化氮环境中1h时，呼吸道有刺激感并有胸部疼痛。研究表明，二氧化氮对人体产生危害作用的阈浓度为0.31～0.62mg／m3。《室内空气质量标准》（GB／T 18883—2002）规定二氧化氮浓度限值为0.24mg／m3（1h均值），而《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）的二氧化氮浓度限值为0.20mg／m3（1h均值）；中国香港《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》、韩国《公共场所室内空气质量维护标准》、加拿大《住宅室内空气质量暴露指南》的二氧化氮浓度限值（1h均值）分别为0.15mg／m3、0.09mg／m3、0.48mg／m3；世界卫生组织的推荐限值为0.19mg／m3。

4.可吸入颗粒物

可吸入颗粒物指的是空气中粉尘直径小于10μm的颗粒物，可随着呼吸进入人体的呼吸系统。地铁内可吸入颗粒物的主要来源包括：外界道路上机动车排放的尾气通过地铁空调的送风系统进入地铁车厢；地铁行进过程中的车轮与铁轨摩擦产生的细颗粒物；地铁维护过程中产生的细颗粒物；地铁站台内由外界进入的细颗粒物等。

大于10μm的颗粒物，在呼吸时基本被鼻子过滤掉，10μm直径的颗粒物通常会沉积在上呼吸道上，5μm直径的颗粒物会随着呼吸进入呼吸道的深部，小于2μm的颗粒物可以100%到达支气管和肺泡。可吸入颗粒物在被人体吸收之后，会累积在呼吸系统中，引发多种疾病。随着呼吸进入肺泡的颗粒物在肺泡上沉积，会引起肺组织慢性纤维化，引起慢性支气管炎、肺心病、哮喘，严重的甚至会危及生命。(www.xing528.com)

石棉是天然纤维状硅质矿物的泛称，由于微米级的石棉纤维可以随呼吸进入人体，可能会引发一系列呼吸道疾病，甚至引发肺癌。因此，国际癌症研究组织（IARC）已将石棉列入A类致癌物质名单中。目前国内外针对地铁环境中石棉的研究较少，所查文献中仅有韩国针对地铁内施工环境及个体石棉含量进行了检测，结果表明，由于地铁中部分装饰材料仍含有石棉，因此地铁施工人员在工作期间仍有受到石棉威胁的可能。我国并没有对地铁环境内的石棉限值作出规定，仅《地铁设计规范》（GB 50157—2003）中指出车站内部的装饰材料以及广告、座椅等器材不得采用石棉类制品。国外所制定法规多为禁止、限制石棉的生产，只有韩国针对地铁环境给出了石棉的建议限值，为石棉＜0.01根／cm3。

5.总挥发性有机化合物

不同的国家或组织对挥发性有机化合物（VOC）、总挥发性有机化合物（TVOC）有着不同的定义。世界卫生组织（WHO）定义“TVOC是熔点低于室温，而沸点在50℃～260℃之间的挥发性有机化合物总称”。欧盟2002／231／CE指令定义“VOC是常温常压下，具有高蒸气压和易蒸发性能的有机化学物质”。美国环保局将除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何能参加大气光化学反应的碳化合物都定义为VOC。我国《室内空气质量标准》（GB／T 18883—2002）中对TVOC也有着具体的定义。这些定义既有相同之处，也各有侧重。目前较为普遍的是按照WHO的规定对VOC进行分类，具体见表5－5。

表5－5　世界卫生组织（WHO）1989年对挥发性有机物的分类

VOC的来源非常广泛，轨道交通车辆上大量使用的胶粘剂、油漆涂料、橡塑制品及纺织品等都是VOC释放的高风险材料。为了满足相关性能，这些产品在生产制造的过程中添加了稀释剂、增塑剂、防老剂、稳定剂、促进剂及乳化剂等助剂。而这些助剂中的甲醛、苯、甲苯及二甲苯等VOC又会在使用过程中挥发出来。例如，轨道交通车辆的玻璃钢墙板以苯乙烯作原料，当其未固化完全时，苯乙烯会在车内释放。此外，轨道交通车辆常使用胶粘剂来粘接地板布或防寒材料，而胶粘剂溶剂中的甲苯及乙酸乙酯等物质也会挥发出来，从而导致车内空气中VOC含量增加。

VOC确定的危害包括嗅味不舒适、感觉性刺激，也可能引发组织炎症反应、过敏反应、神经毒性作用。人暴露于VOC浓度＜200μg／m3的环境中时不会产生明显的不适症状；浓度达到200～ 000μg／m3时，VOC可能与其他因素联合作用，使人体出现刺激和不适；浓度达到3 000～25 000μg／m3时，可能出现头痛症状；浓度大于25 000μg／m3时，则可能出现除头痛外的其他神经毒性作用。《室内空气质量标准》（GB／T 18883—2002）规定的TVOC浓度限值为600μg／m3（8h均值）；中国香港《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》对于公共场所环境TVOC浓度限值的建议为，良好级别的TVOC（8h均值）＜600μg／m3，卓越级别的TVOC（8h均值）＜200μg／m3；国内外针对室内的VOC浓度限值多以8h均值为主，而对于地铁环境，考虑到乘客在其中的停留时间相对较短，基于人体健康的地铁环境VOC浓度限值的制定应以短期暴露作为主要的研究方向。

6.甲醛

甲醛为无色气体，易挥发，有刺激性气味，不易溶于水。根据国内一些医学杂志报道，若室内的甲醛浓度超出标准则会对人体健康产生刺激作用、毒性作用和致癌作用。

室内的甲醛主要来自装修时所用的建筑装饰材料及生活用品等的有机物散发。在工业上，甲醛主要可以用作胶粘剂生产。在地铁建设时候，地板及装饰保温材料中均会使用到胶粘剂。此外，甲醛还可来自建筑材料，当甲醛从建筑材料中释放出来，就会污染环境，降低室内空气品质。温度、湿度、风速以及新风量大小也是引起甲醛的浓度变化的因素。研究表明，新风量是能够有效控制室内空气中甲醛浓度的重要因素。若地铁内的通风换气量足够，那么甲醛对人健康的影响就会大大降低。