空氣凈化裝置在地鐵車輛的應(yīng)用

李小東

摘 要：時(shí)代與科技的發(fā)展促進(jìn)了交通業(yè)的飛躍，現(xiàn)如今，地鐵成為了我國的主要交通工具，地鐵出行是我國城市出現(xiàn)除私家車外的首選出行方式。也正是因?yàn)榈罔F的特殊地位，其占據(jù)著我國主要的日常人流量，但因?yàn)榈罔F的通風(fēng)系統(tǒng)主要是依靠中央空調(diào)和地鐵的機(jī)械通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)的，所以在這樣的通風(fēng)系統(tǒng)下，空氣中的細(xì)微顆粒物以及微生物等就成了地鐵環(huán)境中的主要污染源，在地鐵如此龐大的客流量的背景下，地鐵的空氣質(zhì)量將會(huì)影響大部分人的身體健康，因此本篇文章將探究空氣凈化裝置在地鐵車輛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地鐵;空氣凈化;應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：U270.383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

由于近幾年室外的空氣環(huán)境越來越差，室內(nèi)便成了人們長(zhǎng)時(shí)間接觸的環(huán)境，特別是在炎熱的夏日，室外更是人群稀疏。因此室內(nèi)環(huán)境中的空氣污染物就成為影響人們健康的主要因素。隨著城市人口增長(zhǎng)以及城市化進(jìn)程加快，城市交通的壓力使得地鐵成為了除私家車外的主要出行方式，截至2019年初，我國城市軌道交通客運(yùn)量就已經(jīng)累計(jì)到了210億以上，如此龐大的客流量也使得地鐵的室內(nèi)環(huán)境與人們的健康掛鉤。人們對(duì)于地鐵環(huán)境中的空氣污染物含量以及相關(guān)污染物對(duì)于人體的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)也比較重視。

因?yàn)榈罔F需要承擔(dān)城市的日常主要客流量，所以地鐵的建設(shè)地點(diǎn)通常是城市人群主干道，這些地方的來往車流量也十分龐大，因此這些地方的空氣質(zhì)量往往不如人意，而這些受到汽車尾氣污染的空氣會(huì)在地鐵進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的時(shí)候進(jìn)入地鐵的環(huán)境中。這些質(zhì)量不佳的空氣進(jìn)入地鐵會(huì)對(duì)人體健康造成不良影響，甚至某些傳染性病毒會(huì)通過地鐵的龐大客流量進(jìn)行大面積傳播，造成嚴(yán)重的社會(huì)影響，因此，許多的學(xué)者針對(duì)地鐵的空氣凈化技術(shù)以及空氣凈化裝置展開研究并應(yīng)用在地鐵上而且收效甚好。

1 地鐵環(huán)境中的污染物

1.1 重金屬離子

地鐵車輛在行駛的過程中以及制動(dòng)的過程中，在慣性的作用下，車輪與軌道之間會(huì)產(chǎn)生劇烈的摩擦，鋼鐵合金中的鐵、錳、鎳以及鉻或者其他合金離子在高溫和摩擦的作用力下形成了細(xì)微的金屬離子。這些金屬離子散發(fā)到空氣中通過通風(fēng)環(huán)境進(jìn)入地鐵中，再通過人體的呼吸以及毛孔的自然收縮進(jìn)入人體，從而威脅人體健康，甚至某些金屬離子還是致癌物質(zhì)，有學(xué)者研究表示，地鐵中的金屬離子含量確實(shí)比其他的室內(nèi)環(huán)境要高得多。

1.2 可吸入微顆粒

人體可吸入的微顆粒其主要來源于制動(dòng)輪和軌道界面機(jī)械磨損產(chǎn)生的磁性金屬薄片和碎片中釋放主要包含有粉塵粒子，如灰塵、毛屑或煙灰等，還有一些對(duì)人體有害的無機(jī)小分子如燃燒產(chǎn)生的廢物等。這些微顆粒是很多種污染源的承載物或者催化劑，從人體健康的角度觀察，這些空氣中的細(xì)微顆粒在吸入人體后，富集在肺泡上并直接參與人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，輸送到人體的各個(gè)部位，從而引發(fā)心血管疾病及多種并發(fā)癥。

1.3 有機(jī)化合物

地鐵室內(nèi)環(huán)境中的有機(jī)化合物污染源一般來自于具有揮發(fā)性的醛類物質(zhì)，除此外，還有甲苯、三氯乙烯及氯仿等。這類的污染源一般都來自于地鐵中的內(nèi)部裝飾材料，這些揮發(fā)性的有機(jī)化合物中存在著許多的令人體產(chǎn)生病變反應(yīng)的物質(zhì)，而這些物質(zhì)極易通過人體的呼吸道和皮膚等進(jìn)入人體，對(duì)人體的生理功能產(chǎn)生干擾，從而對(duì)人體的健康會(huì)造成極其嚴(yán)重的影響。

1.4 微生物

地鐵環(huán)境中的微生物主要包括細(xì)菌和病毒，由于地鐵龐大的客流量，所以每個(gè)人身上攜帶的病菌都不一樣，在如此龐大的病菌攜帶體流通下，地鐵中的微生物含量遠(yuǎn)比其他環(huán)境中的微生物含量要高。而病菌一般也被視為病原體，很多的疾病尤其是呼吸道疾病都是由于病菌的感染所引起的，當(dāng)這些微生物通過人體傳播時(shí)，將嚴(yán)重影響人體的健康，甚至某些潛伏性病毒還能引起大面積擴(kuò)散，嚴(yán)重影響人們的生活。

2 地鐵空氣凈化技術(shù)及空氣凈化裝置的應(yīng)用

2.1 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是最常用也最有效的空氣凈化技術(shù)，無論是在地鐵還是在其他的室內(nèi)環(huán)境中，吸附技術(shù)仍是首選的空氣凈化技術(shù)。而在地鐵的吸附技術(shù)應(yīng)用中又分為以下兩種吸附凈化：

（1）靜電吸附凈化技術(shù)。靜電吸附凈化技術(shù)就是利用靜電來達(dá)到吸附空氣中污染物的目的，這是目前較為成熟的一種空氣凈化技術(shù)且市面上已經(jīng)出現(xiàn)了大量的靜電吸附凈化裝置。

靜電吸附凈化裝置的核心技術(shù)原理是在高壓發(fā)生器的作用下，靜電吸附凈化裝置內(nèi)部的放電絲和負(fù)極板會(huì)產(chǎn)生直流高壓電壓從而產(chǎn)生一道高強(qiáng)度的靜電磁場(chǎng)，處于靜電磁場(chǎng)內(nèi)的空氣污染物包括許多的細(xì)微粒子和微生物等都會(huì)在靜電的作用下被吸附，從而達(dá)到凈化空氣的作用，為地鐵的乘客提供一個(gè)較為良好的空氣環(huán)境。

（2）吸附劑吸附凈化技術(shù)。吸附劑吸附凈化是最常用，也最古老的凈化技術(shù)，其核心原理就是利用具有良好吸附性的介質(zhì)去吸附空氣中的雜質(zhì)，從而改善空氣環(huán)境。常見的吸附劑有活性炭、沸石及硅膠等。這種技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于，毫無技術(shù)難度，并且吸附效果很好，而且由于吸附劑是看得見摸得著的物質(zhì)，所以富集功能極強(qiáng)，在短時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到較強(qiáng)的吸附效果。但這種吸附方式的缺點(diǎn)也很明顯，那就是只能作用于短期吸附，一旦時(shí)間過長(zhǎng)，空氣環(huán)境的溫度、濕度及風(fēng)速等都會(huì)對(duì)吸附效果產(chǎn)生影響，有可能已吸附的污染物又重新?lián)]發(fā)進(jìn)入空氣中，同時(shí)吸附劑具有飽和性，一旦吸附劑飽和，就不會(huì)再產(chǎn)生吸附效果。

在這種背景下，對(duì)吸附劑的研究具有良好的發(fā)展前景，目前比較集中的研究領(lǐng)域是活性炭纖維。

2.2 臭氧凈化技術(shù)

臭氧的組成成分是三個(gè)氧原子，這種結(jié)構(gòu)使得臭氧的化學(xué)性能非常的不穩(wěn)定，在空氣中極易發(fā)生氧化作用，而臭氧凈化技術(shù)就是利用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，再利用臭氧的強(qiáng)氧化性對(duì)空氣中的各種污染物如病菌等進(jìn)行氧化作用，將病菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)徹底破壞，從而殺死病菌，降低空氣中病菌的含量，達(dá)到凈化空氣的目的。

2.3 負(fù)離子凈化技術(shù)

負(fù)離子凈化技術(shù)是一種正向的空氣凈化技術(shù)，當(dāng)空氣中的氧分子帶負(fù)電荷再與水分子充分接觸之后就能形成負(fù)離子。負(fù)離子凈化技術(shù)的原理是利用負(fù)離子去吸附空氣中污染物的微小粒子，形成重分子從而出現(xiàn)沉降效果來凈化空氣。除此之外，空氣中的正離子被負(fù)離子中和，就會(huì)產(chǎn)生新的負(fù)離子，從而進(jìn)一步的進(jìn)化空氣，利用這種原理來實(shí)現(xiàn)空氣凈化也是近些年空氣凈化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向。

這種負(fù)離子不僅具有凈化空氣的作用，還能強(qiáng)化、激活人體中的代謝循環(huán)，增強(qiáng)人體免疫力和血液中含氧量，有效抵抗污染粒子入侵人體的作用，還能增強(qiáng)人體免疫系統(tǒng)活性，使已侵入人體內(nèi)的細(xì)胞加速死亡。

2.4 光觸媒殺菌凈化技術(shù)

光觸媒殺菌凈化技術(shù)是一項(xiàng)新興的空氣凈化技術(shù)，其凈化原理是將光催化劑涂在地鐵建材的表面，當(dāng)?shù)罔F空氣流經(jīng)地鐵建材表面時(shí)，在光的作用下，光催化劑會(huì)將空氣污染物中的有害有機(jī)小分子降解為無害無污染的無機(jī)分子和水，并且隨著空氣中的有機(jī)物的降解，涂有光催化劑的車廂內(nèi)的異味會(huì)明顯降低。目前研究顯示效果最明顯的光催化劑是二氧化鈦，由于二氧化鈦具有成本低、無污染及催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以在二氧化鈦的基礎(chǔ)上對(duì)其他的光催化劑展開研究是當(dāng)前學(xué)者對(duì)于光催化劑展開研究的主要課題。

2.5 光等離子殺菌凈化技術(shù)

利用低壓深頻納米光管釋放的大量的光等離子團(tuán)，這種低壓深頻納米光管一般安裝在地鐵車輛的空調(diào)回風(fēng)口或者送風(fēng)口，利用風(fēng)氣的作用使光等離子能夠快速地在地鐵車廂內(nèi)擴(kuò)散并迅速達(dá)到降低空氣污染的目的。這些光等離子在空氣中隨著風(fēng)氣快速在車廂內(nèi)擴(kuò)散并且對(duì)空氣污染物中的微生物、有機(jī)物及病菌等進(jìn)行主動(dòng)捕捉，隨后對(duì)捕捉到的空氣污染物的大分子鏈進(jìn)行快速的斷裂重組，從而達(dá)到快速降解空氣中的污染物以及隨著空氣中的污染物降解，空氣中的異味降低，優(yōu)化空氣環(huán)境。

在國家質(zhì)檢總局計(jì)量檢定站對(duì)已安裝低壓深頻納米光管的車廂的空氣質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，安裝低壓深頻納米光管的車廂無論是空氣中的微生物、有機(jī)物及異味等都有了大幅度的下降。

2.6 紫外線殺菌凈化技術(shù)

由于空調(diào)機(jī)組的回風(fēng)口或送風(fēng)口是影響地鐵環(huán)境空氣質(zhì)量的關(guān)鍵所在，所以將紫外線殺菌裝置安裝在回風(fēng)口或者送風(fēng)口能夠有效降低地鐵空氣中的污染物含量，其空氣凈化原理是利用紫外線的輻射功能，在紫外線的照耀下，微生物的DNA結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生不可逆的破壞，從而使微生物死亡或喪失繁殖能力，從而達(dá)到殺菌消毒的功能。

在某疾病控制預(yù)防中心對(duì)安裝有紫外線殺菌裝置的地鐵車廂空氣質(zhì)量檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)其空氣污染物含量出現(xiàn)了明顯下降，甚至微生物含量下降率達(dá)到80%以上。

雖然紫外線殺菌的輻射對(duì)人體有害，但因?yàn)榈罔F行駛速度較快且乘客在地鐵上乘坐的時(shí)間較短，可以有效降低紫外線的傷害，此外，地鐵車輛使用的紫外線殺菌裝置一般采用的是短波紫外線，這種紫外線的穿透能力較弱，因此將紫外線燈管安置在空調(diào)機(jī)組中能夠有效降低紫外線對(duì)人體的傷害。

3 結(jié)語

隨著私家車的數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，地面上的交通壓力越來越大，促使著地下交通迅速發(fā)展，由于地下軌道車輛的龐大客運(yùn)量，導(dǎo)致地鐵的空氣質(zhì)量較差，空氣污染較為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了出行人的健康。因此，為了確保健康出行，也為了給乘客提供良好的乘車環(huán)境，空氣凈化裝置在地鐵中的應(yīng)用刻不容緩，但不同的凈化裝置能夠獲取不同的凈化效果，因此可以將多種凈化裝置結(jié)合使用，力求達(dá)到最佳的凈化效果，在凈化空氣的同時(shí)還可以對(duì)污染的源頭進(jìn)行分析并加以控制。由于地鐵車輛屬于特殊的室內(nèi)環(huán)境，所以在對(duì)空氣凈化裝置進(jìn)行安裝的同時(shí)還要對(duì)空氣凈化裝置的危害性展開研究，不能將空氣凈化了，而空氣凈化裝置又對(duì)乘客造成了影響，顧此失彼。

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