地下建筑空間空氣污染物的試驗(yàn)研究及來源分析

2001 年至 2010 年期間發(fā)表了關(guān)于典型地下空間（地下商場(chǎng)、地鐵車站、地下車庫）空氣質(zhì)量的重要文獻(xiàn) 61 篇，地域范圍涉及北京、上海、南京、哈爾濱、石家莊、重慶、成都、廣州等地區(qū)，其中涉及地鐵車站23 篇，涉及地下停車場(chǎng) 12 篇，涉及地下商場(chǎng) 23 篇，其他 3 篇。在地鐵車站相關(guān)論文中，涉及一氧化碳 18 篇，二氧化碳 12 篇，氨和甲醛分別為 6 篇，二氧化硫 2 篇；在地下停車場(chǎng)相關(guān)論文中，涉及一氧化碳6篇，二氧化碳2篇，甲醛 1 篇；地下商場(chǎng)相關(guān)論文中，涉及一氧化碳10 篇，二氧化碳 18 篇，氧氣、氡、甲醛分別為4 篇。具體情況統(tǒng)計(jì)見表1。

從表1可以看出，一氧化碳、二氧化碳、PM₁₀以及甲醛出現(xiàn)頻率最高，說明它們是地下空間空氣質(zhì)量最為關(guān)注的指標(biāo)；氧作為生存保障氣體，也受到關(guān)注；其他如苯、氡、二氧化硫等，關(guān)注較少。

（1）選定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)地下建筑空間的用途分別采用不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

①地下商場(chǎng)空氣品質(zhì)的直接相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T17216-1998《人防工程平時(shí)使用環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的《地下商場(chǎng)的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。此標(biāo)準(zhǔn)指出，人防工程中除標(biāo)準(zhǔn)值以外的衛(wèi)生要求應(yīng)符合 GB 9670-1996《商場(chǎng)（店）、書店衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此應(yīng)取上述兩種標(biāo)準(zhǔn)中的污染物濃度下限值作為地下商場(chǎng)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

②地鐵車站的空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)選定為GB 9672-1996《公共交通等候室衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》；

③對(duì)于地下車庫污染物濃度限值而言，目前我國尚沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到車庫中長時(shí)間停留的多為工作人員，因此引用GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》中的相關(guān)指標(biāo)作為地下車庫空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。

（2）數(shù)據(jù)分析

1）地鐵車站的空氣衛(wèi)生狀況相對(duì)較好，常測(cè)污染物 CO₂、CO、可吸入顆粒物 PM10、甲醛等的濃度測(cè)試結(jié)果符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）地下停車場(chǎng)污染源主要為汽車尾氣，含有CO 、NO_x、SO₂、烴類、煙塵微粒、TVOC 等有害成分。表2列舉了國外部分國家以及國內(nèi)部分城市的地下停車場(chǎng)的CO 濃度。結(jié)果顯示國外地下停車場(chǎng)的空氣質(zhì)量整體上好于國內(nèi)，國內(nèi)部分地下停車場(chǎng)的一氧化碳濃度偏高。

3）地下商場(chǎng)污染物測(cè)試中，分別選取地下地上商場(chǎng)中主要污染物 CO₂、CO、可吸入顆粒物PM₁₀、甲醛的數(shù)據(jù)，對(duì)比結(jié)果表明：地下商場(chǎng)的空氣品質(zhì)明顯差于地上商場(chǎng)。其污染物分布具有如下特征。

①     CO₂：地上商場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果大多數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，而地下商場(chǎng)約有一半存在超標(biāo)現(xiàn)象，個(gè)別濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值4倍以上。

②可吸入顆粒物 PM10：地上、地下商場(chǎng)均普遍超標(biāo)，某些地上商場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果超標(biāo)1倍~4倍，而某些地下商場(chǎng)超標(biāo)3倍~10倍以上。

③ CO：部分地下、地上商場(chǎng)均存在超標(biāo)現(xiàn)象，但地上商場(chǎng)的濃度均值大多達(dá)標(biāo)。

④總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）中甲醛是其主要代表，分析結(jié)果表明，部分地上與地下商場(chǎng)甲醛濃度均超標(biāo)。

1 試驗(yàn)研究

從調(diào)研的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，常規(guī)污染物在地下空間大量存在，為使數(shù)據(jù)更具說服力，作者分別選取了幾處比較典型的地下空間建筑作為測(cè)量對(duì)象。

（1）測(cè)試方法

選取了位于南京地區(qū)的三個(gè)國防、人防工程在夏季進(jìn)行了測(cè)試和調(diào)查。本次測(cè)試選擇了兩種不同類型的地下工程：一是處于維護(hù)管理狀態(tài)的江蘇省人防指揮所和工程兵工程學(xué)院珠山教學(xué)坑道；二是平時(shí)使用的夫子廟人防地下商場(chǎng)。江省人防指揮所屬于坑道式人防工程，平時(shí)有少數(shù)人員值班，空調(diào)除濕系統(tǒng)正常運(yùn)行；珠山教學(xué)坑道屬坑道式國防工程，夏季封閉防潮，冬季自然通風(fēng)，測(cè)試時(shí)空調(diào)除濕系統(tǒng)未運(yùn)行；夫子廟人防地下商場(chǎng)屬淺埋地下人防工程，作為書城、服裝商場(chǎng)和小商品市場(chǎng)使用，空調(diào)除濕系統(tǒng)定時(shí)運(yùn)行。測(cè)試中，對(duì)上述工程內(nèi)部的一氧化碳、二氧化碳、甲醛、TVOC、氡及其子體等污染物進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試時(shí)，大多數(shù)采用不同類型的直讀儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，少數(shù)指標(biāo)采取現(xiàn)場(chǎng)采樣后返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。檢測(cè)所使用的檢測(cè)方法及儀器見表3。

（2）數(shù)據(jù)結(jié)果

江蘇省人防指揮所、珠山教學(xué)坑道、夫子廟人防地下商場(chǎng)的空氣質(zhì)量測(cè)定結(jié)果，見表4—表6。2 空氣污染物分布特征及成因分析

（1）江蘇省人防指揮所

江蘇省人防指揮所是屬于坑道式人防工程，是重要的戰(zhàn)備指揮工程，戰(zhàn)時(shí)會(huì)有大量的人員進(jìn)入，其空氣質(zhì)量對(duì)指揮員和戰(zhàn)士的健康非常重要。從表4可以看出，指揮所內(nèi)部空氣質(zhì)量不佳，各種污染物濃度較高。這與人防指揮所建成時(shí)間較長，平時(shí)處于維護(hù)管理狀態(tài)，通風(fēng)量不夠有關(guān)。其中指揮長室內(nèi)一氧化碳、二氧化碳的濃度最高，這主要因?yàn)橹笓]長室長時(shí)間處于封閉狀態(tài)，空氣流通不暢。人防指揮所會(huì)議室地面析出率達(dá)90.2，是因?yàn)椴捎昧俗霞t色的花崗巖，放射性相應(yīng)核素含量高的緣故。地下工程內(nèi)部環(huán)境的氡濃度主要和工程所在位置的工程地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，此外，通過測(cè)試也可以看出，坑道工程比淺埋掘開式工程氡濃度高，內(nèi)部封閉，平時(shí)不使用的工程比內(nèi)部大空間，平時(shí)使用的工程氡濃度高。147 房間和指揮部會(huì)議室細(xì)菌總數(shù)偏高主要是人員室外引入。配電室的甲醛濃度最高，主要由于絕緣材料和粘膠的散發(fā)。通過分析，總結(jié)歸納出各種污染物來源如表7所示。

（2）珠山教學(xué)坑道

珠山教學(xué)坑道屬坑道式國防工程，夏季封閉防潮，冬季自然通風(fēng)，平時(shí)處于維護(hù)管理狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)常有人員活動(dòng)的空間，如車廂式屯兵洞、電站控制室，CO₂濃度明顯偏高，氡濃度略低；倉庫內(nèi)的甲醛濃度最高，因?yàn)楦鞣N材料較多，通風(fēng)較少；屯兵洞內(nèi)細(xì)菌總數(shù)最高，細(xì)菌等微生物通常附著在顆粒物上，因此會(huì)和顆粒物濃度呈現(xiàn)相關(guān)性。空調(diào)設(shè)備在加濕、去濕等處理過程中，本身也易導(dǎo)致微生物的繁殖，并且在缺少陽光、空氣潮濕的地下建筑中，則更會(huì)加劇微生物污染。通過分析，總結(jié)歸納出各種污染物來源如表8所示。

（3）夫子廟人防地下商場(chǎng)

夫子廟人防地下商場(chǎng)屬淺埋地下人防工程，作為書城、服裝商場(chǎng)和小商品市場(chǎng)使用，空調(diào)除濕系統(tǒng)定時(shí)運(yùn)行。相比于江蘇省人防指揮所和珠山教學(xué)坑道，夫子廟人防地下商場(chǎng)在甲醛和TVOC濃度上明顯偏高，這是因?yàn)槭覂?nèi)建筑材料裝修和衣服、飾品等較多所致，另外因?yàn)槿藛T活動(dòng)比較多，又屬于淺埋工程，因此，氡的濃度較低?？照{(diào)機(jī)房的CO₂明顯低于其他房間，因?yàn)槿藛T活動(dòng)少，通風(fēng)好。通過分析，總結(jié)歸納出各種污染物來源如表9所示。

從上述三個(gè)國防、人防工程的測(cè)試結(jié)果可以看出，處于維護(hù)管理狀態(tài)的工程，甲醛濃度各測(cè)試點(diǎn)均落在0 mg/m³~0.06 mg/m³范圍內(nèi)，空氣中細(xì)菌總數(shù)在 280 cfu/m³~504 cfu/m³；經(jīng)常使用的工程（夫子廟人防地下商場(chǎng)）甲醛濃度各測(cè)試點(diǎn)均落在0.25 mg/m³~0.30 mg/m³范圍內(nèi)，空氣中細(xì)菌總數(shù)在168 cfu/m³~392 cfu/m³。且坑道工程比淺埋掘開式工程氡濃度高，內(nèi)部封閉，平時(shí)不使用的工程比平時(shí)使用的工程氡濃度高。

3 地下空間空氣污染物的危害

空氣污染對(duì)人體健康的危害具有低濃度長期效應(yīng)和多因素協(xié)同的特點(diǎn)，且地下空間比較封閉，通風(fēng)狀況劣于地上空間，空氣污染物在空間內(nèi)的不斷循環(huán)，對(duì)人體健康的危害很大。

（1）CO。CO 可引起神經(jīng)系統(tǒng)的病變。當(dāng)空氣中CO 的濃度輕微升高時(shí)，可引起行為改變和工作能力下降；高濃度的CO 可引起腦缺氧和腦水腫，繼而發(fā)生腦血循環(huán)障礙，導(dǎo)致腦組織病變。CO阻礙血液中的血紅蛋白和氧的結(jié)合，妨礙機(jī)體各組織的輸氧功能，造成缺氧癥。CO中毒嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)昏睡、痙攣而造成死亡。長期低濃度接觸CO 對(duì)健康也有危害，特別是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)有一定損害。

（2）CO₂。室內(nèi)空氣中 CO₂濃度超過一定范圍后對(duì)人體產(chǎn)生危害，且存在協(xié)同作用。CO₂濃度增加與室內(nèi)細(xì)菌總數(shù)、CO、甲醛濃度呈正相關(guān)，使室內(nèi)空氣污染更加嚴(yán)重。CO₂污染嚴(yán)重時(shí)，人體會(huì)出現(xiàn)頭痛，耳鳴、全身無力等癥狀，甚至出現(xiàn)急性中毒而導(dǎo)致死亡。

（3）甲醛（HCHO）。甲醛的主要危害表現(xiàn)在對(duì)皮膚黏膜的刺激作用。在室內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，人就有不適感，大于0.15 mg/m³的甲醛濃度可引起眼紅、眼癢、咽喉不適或疼痛、聲音嘶啞、胸悶、氣喘等。濃度過高還會(huì)引起急性中毒反應(yīng)，主要表現(xiàn)為過敏性皮炎，肺水腫等。長期低濃度接觸甲醛對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)危害巨大，可引發(fā)記憶力減退、神經(jīng)衰弱及呼吸功能性障礙等。甲醛還具有遺傳毒性和致癌作用。

（4）氨（NH₃）。氨對(duì)眼睛、鼻黏膜及上呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，可使接觸者出現(xiàn)咽炎咳嗽、頭痛等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)支氣管痙攣及肺氣腫。氨溶解度極高，極易被吸附在皮膚黏膜和結(jié)膜上。NH₃對(duì)接觸的皮膚組織有腐蝕和刺激作用，可使組織蛋白變性，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，減弱人體對(duì)疾病的抵抗力。濃度過高時(shí)除腐蝕作用外，還可以通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停博和呼吸停止。

（5）可吸入顆粒物（PM10）。PM10 指粒徑小于10μm 的顆粒物（大氣中除氣體以外的固體、液體、氣溶膠），可以進(jìn)入人體呼吸道。這些細(xì)小的粒子易于富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機(jī)污染物、細(xì)菌和病毒，吸入后，隨血液在全身循環(huán)，對(duì)人體健康有很大危害。

（6）TVOC。TVOC 指沸點(diǎn)在 50℃~200℃的揮發(fā)性有機(jī)化合物，對(duì)人體的影響主要表現(xiàn)為感官效應(yīng)和超敏感效應(yīng)。

4 結(jié)語

作為與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的地下工程，其污染愈來愈受到重視，如何預(yù)防并消除污染已迫在眉睫。本文對(duì)近十年有關(guān)地下商場(chǎng)、地鐵車站、地下車庫這三類典型地下空間污染物研究的文獻(xiàn)進(jìn)行了整理分析，篩選出 CO、CO₂、PM10 以及甲醛等地下空間特征污染物，并對(duì)江蘇省人防指揮所、珠山教學(xué)坑道、夫子廟人防地下商場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和空氣質(zhì)量測(cè)試，對(duì)調(diào)查測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行了分析，指出污染物的主要來源及危害，為人們?nèi)绾晤A(yù)防污染、避免污染指明方向，并為下一步監(jiān)測(cè)儀表的研制奠定了基礎(chǔ)。