武漢市地鐵生物氣溶膠的分布特征

熊 穎，田 濤，劉詩龍，包崢嶸，徐雅林，劉格格，劉 婷,b*

(湖北理工學(xué)院 a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, b.礦區(qū)環(huán)境污染控制與修復(fù)湖北省重點實驗室,湖北 黃石435003)

在城市化進程中，我國大中型城市共建設(shè)了數(shù)千公里的地鐵系統(tǒng)。相應(yīng)地，地鐵空氣質(zhì)量越來越受到重視。地鐵內(nèi)的大氣顆粒物不僅影響乘客和工作人員的身體健康，而且其中存在的生物氣溶膠，包括空氣中的微小生物和生物碎片，也會帶來一系列的衛(wèi)生安全隱患[1]。武漢市的地鐵運營線路共有9條，全長334 km，每天有超過300萬人乘坐地鐵，每人平均在地鐵站內(nèi)停留約1 h 。石斌等[2]對2013—2017年武漢市的59個新建地鐵站的空氣中可培養(yǎng)細菌和真菌濃度進行了監(jiān)測，為地鐵站的衛(wèi)生管理提供了數(shù)據(jù)支撐。本研究擬對武漢市地鐵江漢路站和洪山廣場站不同區(qū)域的生物氣溶膠濃度進行監(jiān)測，并分析影響其分布特征的因素，為地鐵的空氣質(zhì)量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

以武漢市地鐵江漢路站和洪山廣場站為監(jiān)測對象，所涉地鐵線路包括1，4，6號線。1號線為高架地鐵，4，6號線為地下地鐵，均有良好的通風(fēng)系統(tǒng)。地鐵江漢路站為商業(yè)區(qū)。地鐵洪山廣場站是換乘站，共設(shè)有地下3層，地下1層為站廳層，地下2與3層為站臺層，可換乘4號線。

于2019年1月和2月進行樣品采集，在地鐵江漢路站的不同時段采集樣品，在地鐵洪山廣場站的不同地點采集樣品，包括進站口、安檢通道、站臺。另外，在地鐵1，4，6號線的車廂中也采集樣品。每個采樣點采集2個平行樣。

在距離地面約1.5 m高處用個體粉塵采樣器(GFC-5B，北京市勞動保護科學(xué)研究所)采集可吸入性顆粒物(直徑≤10 μm)，采樣流量為2 L/min，采樣時間為30～60 min。將可吸入顆粒物采集到聚碳酸酯膜(直徑25 mm，孔徑0.2 μm，Whatman)上，將其帶回實驗室后保存在 20 ℃冰箱中。在采集可吸入顆粒物的同時，用激光PM2.5檢測儀(SDL-307，諾方微)實時測定采樣點的PM10和 PM2.5質(zhì)量濃度，用溫濕度計(天津市科輝儀表廠)測定采樣點的溫濕度，并記錄人流量。

1.2 樣品分析

生物氣溶膠的染色和計數(shù)參考Chen等[3]報道的方法。將樣品放在20 μg/mL的DAPI(4’,6-diamidino-2-phenylidole)溶液上，避光染色20 min，然后蓋上蓋玻片。在熒光顯微鏡(DM2500, 德國徠卡)紫外光下隨機選取30個視野拍照 (視野放大400倍)。用Image J軟件處理照片，DAPI與DNA結(jié)合后發(fā)藍色熒光，計算出藍色顆粒數(shù)，即生物顆粒數(shù)。根據(jù)視野面積換算出采樣膜上的總生物顆粒數(shù)，再根據(jù)采樣的空氣體積計算出生物氣溶膠濃度。每個樣品進行2次平行測定。

1.3 統(tǒng)計方法

利用SPSS 21.0計算描述性統(tǒng)計參數(shù)，如t檢驗和 Spearman 相關(guān)分析。當(dāng)P<0.05時，表明在95%的置信區(qū)間內(nèi)，具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 地鐵站內(nèi)的生物氣溶膠濃度

地鐵江漢路站不同時段的生物氣溶膠濃度如圖1所示。由圖1可知，該站的生物氣溶膠濃度為0.16×105～25.21×105個/m3，平均濃度為4.76×105個/m3。在3個監(jiān)測時段內(nèi)，10∶30—11∶30時的生物氣溶膠濃度最低，平均濃度為1.0×105個/m3，地鐵站相關(guān)資料顯示此時段的人流量為10～15人/min；15∶30—16∶30時的生物氣溶膠濃度最高，平均濃度為15.16×105個/m3，地鐵站相關(guān)資料顯示此時段的人流量是20～45人/min，說明地鐵站內(nèi)的生物氣溶膠濃度與人流量大致呈正相關(guān)，F(xiàn)an等[4]也有類似的發(fā)現(xiàn)。

圖1 地鐵江漢路站不同時段的生物氣溶膠濃度

在2019年1月27日和29日監(jiān)測了地鐵洪山廣場站不同深度站臺的生物氣溶膠濃度，包括地鐵口地面、地下一層(站廳層)、地下二層(站臺)和地下三層(站臺)。地鐵洪山廣場站不同深度站臺的生物氣溶膠平均濃度如圖2所示。由圖2可知，生物氣溶膠濃度在地鐵口地面最高，在地下站臺的濃度顯著降低(P<0.05)。這表明，人類活動是生物氣溶膠的重要來源，人流量是影響地鐵站生物氣溶膠濃度的重要因素。在地面地鐵口處，生物氣溶膠可能有較多來源，如動植物、塵土、雨水和人體；而在地下的站廳和站臺，生物氣溶膠的來源主要是人體以及少量由于人流走動帶起來的塵土，并且地下站廳和站臺內(nèi)有完善的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，生物氣溶膠可隨著通風(fēng)傳送并得到稀釋，因此，地下的生物氣溶膠濃度較低。

圖2 地鐵洪山廣場站不同深度站臺的生物氣溶膠平均濃度

2.2 地鐵車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度

地鐵車廂內(nèi)的生物氣溶膠平均濃度見表1。由表1可知，車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度范圍為0.58×105～1.67×105個/m3，平均濃度為0.93×105個/m3。與地鐵江漢路站、洪山廣場站的站臺生物氣溶膠濃度相比，車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度較低，與人流量較小時的站臺濃度相當(dāng)。另外，車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度隨著人流量增加而增大。與本研究發(fā)現(xiàn)類似，張銳等[5]發(fā)現(xiàn)重慶地鐵車廂的細菌總數(shù)也與客流量呈正相關(guān)。

表1 地鐵車廂內(nèi)的生物氣溶膠平均濃度

2.3 地鐵站內(nèi)生物氣溶膠濃度的影響因素

影響地鐵站內(nèi)生物氣溶膠濃度的因素有天氣、時段、人流量、通風(fēng)系統(tǒng)、深度、溫度、濕度、空氣顆粒物等。本研究分析了生物氣溶膠濃度與溫度、濕度、人流量、PM2.5和PM10濃度的相關(guān)性。生物氣溶膠濃度與環(huán)境因素的 Spearman 相關(guān)系數(shù)見表2。由表2可知，生物氣溶膠濃度與溫度、濕度、人流量、PM2.5和PM10均呈正相關(guān)，相關(guān)性不顯著。

表2 生物氣溶膠濃度與環(huán)境因素的 Spearman 相關(guān)系數(shù)

本研究在測定生物氣溶膠濃度的同時，監(jiān)測了地鐵站的PM2.5和PM10濃度，平均濃度分別為0.09和0.11 mg/m3。根據(jù)我國《公共交通工具衛(wèi)生標準》(GB 9573-1996)的相關(guān)規(guī)定：列車車廂的可吸入顆粒物濃度應(yīng)小于0.25 mg/m3。本研究中的可吸入顆粒物PM10平均濃度在限值以下，說明所監(jiān)測的地鐵站內(nèi)的空氣質(zhì)量符合衛(wèi)生標準。

3 結(jié)論

1)武漢市地鐵江漢路站的生物氣溶膠濃度為0.16×105～25.21×105個/m3，地鐵車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度為0.58×105～1.67×105個/m3。

2)在地鐵江漢路站， 10∶30—11∶30時的生物氣溶膠濃度最低，平均濃度為1.0×105個/m3； 15∶30—16∶30時的生物氣溶膠濃度最高，平均濃度為15.16×105個/m3。在地鐵洪山廣場站，生物氣溶膠濃度在地鐵口地面最高，在地下站臺的濃度顯著降低。與地鐵站臺相比，車廂內(nèi)的生物氣溶膠濃度較低。

3)地鐵站的生物氣溶膠濃度與人流量、溫度、濕度、PM2.5和PM10呈正相關(guān)，相關(guān)性不顯著。