地下建筑空间空气污染物(wù)的试验研究及来源分(fēn)析

2001 年至 2010 年期间发表了关于典型地下空间（地下商(shāng)场、地铁車(chē)站、地下車(chē)库）空气质量的重要文(wén)献 61 篇，地域范围涉及北京、上海、南京、哈尔滨、石家庄、重庆、成都、广州等地區(qū)，其中涉及地铁車(chē)站23 篇，涉及地下停車(chē)场 12 篇，涉及地下商(shāng)场 23 篇，其他(tā) 3 篇。在地铁車(chē)站相关论文(wén)中，涉及一氧化碳 18 篇，二氧化碳 12 篇，氨和甲醛分(fēn)别為(wèi) 6 篇，二氧化硫 2 篇；在地下停車(chē)场相关论文(wén)中，涉及一氧化碳6篇，二氧化碳2篇，甲醛 1 篇；地下商(shāng)场相关论文(wén)中，涉及一氧化碳10 篇，二氧化碳 18 篇，氧气、氡、甲醛分(fēn)别為(wèi)4 篇。具體(tǐ)情况统计见表1。

从表1可(kě)以看出，一氧化碳、二氧化碳、PM₁₀以及甲醛出现频率最高，说明它们是地下空间空气质量最為(wèi)关注的指标；氧作為(wèi)生存保障气體(tǐ)，也受到关注；其他(tā)如苯、氡、二氧化硫等，关注较少。

（1）选定评价标准根据地下建筑空间的用(yòng)途分(fēn)别采用(yòng)不同的评价标准：

①地下商(shāng)场空气品质的直接相关标准是GB/T17216-1998《人防工程平时使用(yòng)环境卫生标准》中的《地下商(shāng)场的空气质量标准》。此标准指出，人防工程中除标准值以外的卫生要求应符合 GB 9670-1996《商(shāng)场（店(diàn)）、书店(diàn)卫生标准》等标准规定，因此应取上述两种标准中的污染物(wù)浓度下限值作為(wèi)地下商(shāng)场空气品质标准；

②地铁車(chē)站的空气品质标准选定為(wèi)GB 9672-1996《公共交通等候室卫生标准》；

③对于地下車(chē)库污染物(wù)浓度限值而言，目前我國(guó)尚没有(yǒu)相关标准，考虑到車(chē)库中長(cháng)时间停留的多(duō)為(wèi)工作人员，因此引用(yòng)GBZ2-2002《工作场所有(yǒu)害因素职业接触限值》中的相关指标作為(wèi)地下車(chē)库空气品质评价基准。

（2）数据分(fēn)析

1）地铁車(chē)站的空气卫生状况相对较好，常测污染物(wù) CO₂、CO、可(kě)吸入颗粒物(wù) PM10、甲醛等的浓度测试结果符合卫生标准要求。

2）地下停車(chē)场污染源主要為(wèi)汽車(chē)尾气，含有(yǒu)CO 、NO_x、SO₂、烃类、烟尘微粒、TVOC 等有(yǒu)害成分(fēn)。表2列举了國(guó)外部分(fēn)國(guó)家以及國(guó)内部分(fēn)城市的地下停車(chē)场的CO 浓度。结果显示國(guó)外地下停車(chē)场的空气质量整體(tǐ)上好于國(guó)内，國(guó)内部分(fēn)地下停車(chē)场的一氧化碳浓度偏高。

3）地下商(shāng)场污染物(wù)测试中，分(fēn)别选取地下地上商(shāng)场中主要污染物(wù) CO₂、CO、可(kě)吸入颗粒物(wù)PM₁₀、甲醛的数据，对比结果表明：地下商(shāng)场的空气品质明显差于地上商(shāng)场。其污染物(wù)分(fēn)布具有(yǒu)如下特征。

①     CO₂：地上商(shāng)场的测试结果大多(duō)数符合标准，而地下商(shāng)场约有(yǒu)一半存在超标现象，个别浓度达到标准限值4倍以上。

②可(kě)吸入颗粒物(wù) PM10：地上、地下商(shāng)场均普遍超标，某些地上商(shāng)场的测试结果超标1倍~4倍，而某些地下商(shāng)场超标3倍~10倍以上。

③ CO：部分(fēn)地下、地上商(shāng)场均存在超标现象，但地上商(shāng)场的浓度均值大多(duō)达标。

④总挥发性有(yǒu)机物(wù)（TVOC）中甲醛是其主要代表，分(fēn)析结果表明，部分(fēn)地上与地下商(shāng)场甲醛浓度均超标。

1 试验研究

从调研的文(wén)献数据分(fēn)析可(kě)以看出，常规污染物(wù)在地下空间大量存在，為(wèi)使数据更具说服力，作者分(fēn)别选取了几处比较典型的地下空间建筑作為(wèi)测量对象。

（1）测试方法

选取了位于南京地區(qū)的三个國(guó)防、人防工程在夏季进行了测试和调查。本次测试选择了两种不同类型的地下工程：一是处于维护管理(lǐ)状态的江苏省人防指挥所和工程兵工程學(xué)院珠山(shān)教學(xué)坑道；二是平时使用(yòng)的夫子庙人防地下商(shāng)场。江省人防指挥所属于坑道式人防工程，平时有(yǒu)少数人员值班，空调除湿系统正常运行；珠山(shān)教學(xué)坑道属坑道式國(guó)防工程，夏季封闭防潮，冬季自然通风，测试时空调除湿系统未运行；夫子庙人防地下商(shāng)场属浅埋地下人防工程，作為(wèi)书城、服装商(shāng)场和小(xiǎo)商(shāng)品市场使用(yòng)，空调除湿系统定时运行。测试中，对上述工程内部的一氧化碳、二氧化碳、甲醛、TVOC、氡及其子體(tǐ)等污染物(wù)进行了测试。测试时，大多(duō)数采用(yòng)不同类型的直读仪器现场测试，少数指标采取现场采样后返回实验室进行分(fēn)析。检测所使用(yòng)的检测方法及仪器见表3。

（2）数据结果

江苏省人防指挥所、珠山(shān)教學(xué)坑道、夫子庙人防地下商(shāng)场的空气质量测定结果，见表4—表6。2 空气污染物(wù)分(fēn)布特征及成因分(fēn)析

（1）江苏省人防指挥所

江苏省人防指挥所是属于坑道式人防工程，是重要的战备指挥工程，战时会有(yǒu)大量的人员进入，其空气质量对指挥员和战士的健康非常重要。从表4可(kě)以看出，指挥所内部空气质量不佳，各种污染物(wù)浓度较高。这与人防指挥所建成时间较長(cháng)，平时处于维护管理(lǐ)状态，通风量不够有(yǒu)关。其中指挥長(cháng)室内一氧化碳、二氧化碳的浓度最高，这主要因為(wèi)指挥長(cháng)室長(cháng)时间处于封闭状态，空气流通不畅。人防指挥所会议室地面析出率达90.2，是因為(wèi)采用(yòng)了紫红色的花(huā)岗岩，放射性相应核素含量高的缘故。地下工程内部环境的氡浓度主要和工程所在位置的工程地质环境密切相关，此外，通过测试也可(kě)以看出，坑道工程比浅埋掘开式工程氡浓度高，内部封闭，平时不使用(yòng)的工程比内部大空间，平时使用(yòng)的工程氡浓度高。147 房间和指挥部会议室细菌总数偏高主要是人员室外引入。配電(diàn)室的甲醛浓度最高，主要由于绝缘材料和粘胶的散发。通过分(fēn)析，总结归纳出各种污染物(wù)来源如表7所示。

（2）珠山(shān)教學(xué)坑道

珠山(shān)教學(xué)坑道属坑道式國(guó)防工程，夏季封闭防潮，冬季自然通风，平时处于维护管理(lǐ)状态。测试结果显示，经常有(yǒu)人员活动的空间，如車(chē)厢式屯兵洞、電(diàn)站控制室，CO₂浓度明显偏高，氡浓度略低；仓库内的甲醛浓度最高，因為(wèi)各种材料较多(duō)，通风较少；屯兵洞内细菌总数最高，细菌等微生物(wù)通常附着在颗粒物(wù)上，因此会和颗粒物(wù)浓度呈现相关性。空调设备在加湿、去湿等处理(lǐ)过程中，本身也易导致微生物(wù)的繁殖，并且在缺少阳光、空气潮湿的地下建筑中，则更会加剧微生物(wù)污染。通过分(fēn)析，总结归纳出各种污染物(wù)来源如表8所示。

（3）夫子庙人防地下商(shāng)场

夫子庙人防地下商(shāng)场属浅埋地下人防工程，作為(wèi)书城、服装商(shāng)场和小(xiǎo)商(shāng)品市场使用(yòng)，空调除湿系统定时运行。相比于江苏省人防指挥所和珠山(shān)教學(xué)坑道，夫子庙人防地下商(shāng)场在甲醛和TVOC浓度上明显偏高，这是因為(wèi)室内建筑材料装修和衣服、饰品等较多(duō)所致，另外因為(wèi)人员活动比较多(duō)，又(yòu)属于浅埋工程，因此，氡的浓度较低。空调机房的CO₂明显低于其他(tā)房间，因為(wèi)人员活动少，通风好。通过分(fēn)析，总结归纳出各种污染物(wù)来源如表9所示。

从上述三个國(guó)防、人防工程的测试结果可(kě)以看出，处于维护管理(lǐ)状态的工程，甲醛浓度各测试点均落在0 mg/m³~0.06 mg/m³范围内，空气中细菌总数在 280 cfu/m³~504 cfu/m³；经常使用(yòng)的工程（夫子庙人防地下商(shāng)场）甲醛浓度各测试点均落在0.25 mg/m³~0.30 mg/m³范围内，空气中细菌总数在168 cfu/m³~392 cfu/m³。且坑道工程比浅埋掘开式工程氡浓度高，内部封闭，平时不使用(yòng)的工程比平时使用(yòng)的工程氡浓度高。

3 地下空间空气污染物(wù)的危害

空气污染对人體(tǐ)健康的危害具有(yǒu)低浓度長(cháng)期效应和多(duō)因素协同的特点，且地下空间比较封闭，通风状况劣于地上空间，空气污染物(wù)在空间内的不断循环，对人體(tǐ)健康的危害很(hěn)大。

（1）CO。CO 可(kě)引起神经系统的病变。当空气中CO 的浓度轻微升高时，可(kě)引起行為(wèi)改变和工作能(néng)力下降；高浓度的CO 可(kě)引起脑缺氧和脑水肿，继而发生脑血循环障碍，导致脑组织病变。CO阻碍血液中的血红蛋白和氧的结合，妨碍机體(tǐ)各组织的输氧功能(néng)，造成缺氧症。CO中毒严重时可(kě)出现昏睡、痉挛而造成死亡。長(cháng)期低浓度接触CO 对健康也有(yǒu)危害，特别是对神经系统和心血管系统有(yǒu)一定损害。

（2）CO₂。室内空气中 CO₂浓度超过一定范围后对人體(tǐ)产生危害，且存在协同作用(yòng)。CO₂浓度增加与室内细菌总数、CO、甲醛浓度呈正相关，使室内空气污染更加严重。CO₂污染严重时，人體(tǐ)会出现头痛，耳鸣、全身无力等症状，甚至出现急性中毒而导致死亡。

（3）甲醛（HCHO）。甲醛的主要危害表现在对皮肤黏膜的刺激作用(yòng)。在室内达到一定浓度时，人就有(yǒu)不适感，大于0.15 mg/m³的甲醛浓度可(kě)引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、胸闷、气喘等。浓度过高还会引起急性中毒反应，主要表现為(wèi)过敏性皮炎，肺水肿等。長(cháng)期低浓度接触甲醛对神经系统和呼吸系统危害巨大，可(kě)引发记忆力减退、神经衰弱及呼吸功能(néng)性障碍等。甲醛还具有(yǒu)遗传毒性和致癌作用(yòng)。

（4）氨（NH₃）。氨对眼睛、鼻黏膜及上呼吸道有(yǒu)强烈的刺激作用(yòng)，可(kě)使接触者出现咽炎咳嗽、头痛等症状，严重时可(kě)出现支气管痉挛及肺气肿。氨溶解度极高，极易被吸附在皮肤黏膜和结膜上。NH₃对接触的皮肤组织有(yǒu)腐蚀和刺激作用(yòng)，可(kě)使组织蛋白变性，破坏细胞膜结构，减弱人體(tǐ)对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用(yòng)外，还可(kě)以通过三叉神经末梢的反射作用(yòng)而引起心脏停博和呼吸停止。

（5）可(kě)吸入颗粒物(wù)（PM10）。PM10 指粒径小(xiǎo)于10μm 的颗粒物(wù)（大气中除气體(tǐ)以外的固體(tǐ)、液體(tǐ)、气溶胶），可(kě)以进入人體(tǐ)呼吸道。这些细小(xiǎo)的粒子易于富集空气中的有(yǒu)毒重金属、酸性氧化物(wù)、有(yǒu)机污染物(wù)、细菌和病毒，吸入后，随血液在全身循环，对人體(tǐ)健康有(yǒu)很(hěn)大危害。

（6）TVOC。TVOC 指沸点在 50℃~200℃的挥发性有(yǒu)机化合物(wù)，对人體(tǐ)的影响主要表现為(wèi)感官效应和超敏感效应。

4 结语

作為(wèi)与现代生活息息相关的地下工程，其污染愈来愈受到重视，如何预防并消除污染已迫在眉睫。本文(wén)对近十年有(yǒu)关地下商(shāng)场、地铁車(chē)站、地下車(chē)库这三类典型地下空间污染物(wù)研究的文(wén)献进行了整理(lǐ)分(fēn)析，筛选出 CO、CO₂、PM10 以及甲醛等地下空间特征污染物(wù)，并对江苏省人防指挥所、珠山(shān)教學(xué)坑道、夫子庙人防地下商(shāng)场进行了现场调查和空气质量测试，对调查测试的结果进行了分(fēn)析，指出污染物(wù)的主要来源及危害，為(wèi)人们如何预防污染、避免污染指明方向，并為(wèi)下一步监测仪表的研制奠定了基础。