地鐵站公共區(qū)室內(nèi)空氣微生物污染狀況評價

谷菁芳　馮施思　周穎

摘要 地鐵車站公共空間的封閉環(huán)境限制空氣流通水平。導(dǎo)致大量的細(xì)菌、真菌等微生物滋生，不利于地鐵空氣環(huán)境健康，影響地鐵交通系統(tǒng)的長久發(fā)展。因此，地鐵站公共區(qū)室內(nèi)空氣微生物污染狀況評價和防控措施對改善地鐵空氣質(zhì)量、保障公眾健康具有重要意義。文章首先對地鐵空氣微生物類型及環(huán)境健康影響因子進行簡要闡述，并介紹地鐵空氣中微生物研究的采樣方法和分析方法。在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化防控建議，為深入研究空氣微生物防控提供參考。

關(guān)鍵詞 地鐵空氣環(huán)境;微生物污染;室內(nèi)評價;檢測方法

中圖分類號 R126.4 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）09-0190-03

引言

地鐵車站作為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的重要分支，是現(xiàn)階段居民出行往返的重要交通工具。由于地鐵建設(shè)的特殊性，地鐵車站公共空間基本處于一個封閉的環(huán)境當(dāng)中，缺少陽光直射，尤其是到秋冬季節(jié)，氣溫的降低導(dǎo)致地下空間偏潮濕陰冷，主要依靠集裝式中央空調(diào)來稀釋和消除空氣中的微生物，一旦空氣凈化力度降低，將導(dǎo)致細(xì)菌不斷滋生，造成微生物污染，不利于車站環(huán)境可持續(xù)發(fā)展?；诖?，地鐵公共空間的空氣質(zhì)量評估與檢測工作至關(guān)重要，有必要展開深入研究。

1 地鐵車站微生物污染危害概述

相較于地面交通工具，軌道交通地下車站的內(nèi)部公共空間更加封閉，通風(fēng)方式基本依靠機械通風(fēng)，例如集裝式的中央空調(diào)、通風(fēng)口以及空氣凈化裝置等。我國大部分城市每日地鐵流動量可達(dá)幾十萬人次，人流量大，且呈現(xiàn)聚集性的特征，因此地鐵內(nèi)部空氣環(huán)境質(zhì)量波動較大，很容易受到各種危險因子的影響。

空氣中的微生物類型多樣，有細(xì)菌、真菌孢子、病毒等，也有未知序列的種族，以細(xì)菌簇的形式存在于空氣中，存在形式通常為附著在大小不一的顆粒物質(zhì)上面。這類空氣微生物在大氣氣溶膠所占的比重可達(dá)近50%。通過附著在顆粒物上，微生物能夠利用空氣傳播介質(zhì)進行迅速且大量的繁殖和復(fù)制，短時間內(nèi)增加微生物數(shù)量。例如，絲狀真菌、甲型流感病毒以及金黃色葡萄球菌等病原微生物，這類病毒一旦在空氣中傳播開，就會通過人類的呼吸道系統(tǒng)進入人體，引起各種過敏和中毒反應(yīng)。

目前我國已經(jīng)有超過40個城市開通了地鐵建設(shè)，特殊的地下空間結(jié)構(gòu)很容易變成空氣微生物的繁衍溫床。同時，客流量以及地鐵站各類機械設(shè)備運行產(chǎn)生的廢熱也是微生物數(shù)量增加的關(guān)鍵要素，廢熱直接使公共空間溫度、濕度上升，更利于微生物滋生。根據(jù)近年來的地鐵內(nèi)部公共空間采樣工作數(shù)據(jù)，我國部分城市的地鐵站公共區(qū)域存在不同程度的空氣污染問題，且污染程度較高，污染源類型較多，主要來自風(fēng)險因子。一旦地鐵車站受到空氣微生物的干擾，將造成地鐵站運行環(huán)境惡化。微生物的危害性一般是低濃度的長期效應(yīng)，以及多因素協(xié)同綜合作用[1]。如果遇到大面積的真菌、細(xì)菌感染，會導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生和大范圍傳播，對地鐵員工和乘客的健康造成嚴(yán)重威脅，產(chǎn)生消極的社會影響。

2 地鐵空氣污染評價中的健康風(fēng)險因子

地鐵站潛在環(huán)境健康風(fēng)險因子主要包括化學(xué)性因子、生物性因子以及物理性因子，下面分條展開論述。

2.1 化學(xué)性因子

地鐵車站建設(shè)項目中，化學(xué)性風(fēng)險因子是站內(nèi)空間空氣環(huán)境質(zhì)量評價的關(guān)鍵影響因素，主要指的是各種大氣微生物污染源。這類空氣污染物的來源可從4個方面進行分析：

（1）城市地面交通污染物以及地鐵站外部空氣環(huán)境中的背景污染物。這類化學(xué)性影響因子通過站臺通風(fēng)系統(tǒng)或者地鐵進出站口等進入車站公共空間內(nèi)，以及車站冷卻塔循環(huán)冷卻水內(nèi)細(xì)菌病毒通過新風(fēng)和回風(fēng)進入車站內(nèi)[2]，影響站內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量。通常來說，此類污染物包括一氧化碳、氮氧化物、臭氧、可吸入顆粒物以及揮發(fā)性有機物等大氣環(huán)境污染因子。

（2）列車軌道運行時，列車車身（主要指車輪）和鐵軌相互碰撞，急速的碰撞會產(chǎn)生微小金屬顆粒，這種顆粒物不易揮發(fā)，長期懸浮在室內(nèi)空氣中，顆粒物中的有害金屬成分，例如鐵、錳、銅、鉻、鎳等有毒物質(zhì)的含量將大幅增加，影響公共空間空氣環(huán)境水平。

（3）車站內(nèi)人流量活動造成的化學(xué)性污染，例如乘客在進入車站前進行過吸煙活動，身上所攜帶的二氧化碳、尼古丁等物質(zhì)被帶入地鐵車站，一旦遇到通風(fēng)不良情況時，二氧化碳濃度也會隨之增加。

（4）車站內(nèi)部建筑材料、裝飾裝修材料釋放出來的甲醛以及多種揮發(fā)性有機化合物，如苯、甲苯、二甲苯等[3]。

2.2 生物性因子

由于地鐵車站內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)量有限，在對室內(nèi)空氣污染狀況評價出現(xiàn)不準(zhǔn)確、不及時的問題時，通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制可能與實際標(biāo)準(zhǔn)不符。尤其是夏季，遇到連續(xù)的陰雨天，地下空間人流量增加的同時，車站內(nèi)空氣環(huán)境容易變得潮濕，可能有鼠類和昆蟲出沒，一旦攜帶和傳播病原的微生物，將會影響乘客與工作人員身體健康，潮濕的環(huán)境也很容易滋生各種霉菌，通過空氣氣流蔓延，降低整個車站環(huán)境質(zhì)量的同時，增加致病風(fēng)險。除此之外，地鐵站主要依靠集中空調(diào)通風(fēng)設(shè)備對內(nèi)部環(huán)境進行調(diào)節(jié)，若這類設(shè)備的運行與管理出現(xiàn)疏忽，容易使空調(diào)系統(tǒng)堆積微生物，形成軍團菌污染，構(gòu)成健康風(fēng)險，威脅人類健康。因此，我國針對公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)提出了“一法三規(guī)”，要求交通公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)滿足新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)，在冷凝水中不得檢出嗜肺軍團菌，同時也要求通風(fēng)設(shè)施及配件的清理要符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，加強地鐵站空調(diào)系統(tǒng)日常管理，定期進行清洗和消毒[4]。

2.3 物理性因子

人體舒適度的重要評價指標(biāo)基本上集中于三點，即溫度、濕度和風(fēng)速，這些影響因子是人體周圍微環(huán)境評價的重要內(nèi)容。其中，溫度和水分含量可直接影響微生物的新陳代謝和繁殖速率[5]。地鐵車站公共空間一般位于地下二層，新風(fēng)量難以通過進出口自然進出，需要通過空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)輸送。而高質(zhì)量、符合標(biāo)準(zhǔn)的新風(fēng)量能夠起到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣環(huán)境、優(yōu)化室內(nèi)空氣質(zhì)量的作用，從而降低各種微生物污染的濃度。此外，車站內(nèi)的建筑、裝修材料以及行李安全檢查等機械裝置會釋放一定量的放射性氡，在通風(fēng)不良的情況下，會對人體造成物理性的輻射污染，帶來健康隱患。

3 地鐵站空氣微生物污染評價過程及方法

3.1 微生物采樣

針對地鐵站內(nèi)公共區(qū)域的空氣微生物污染評價，主要流程為采集樣品—分析樣品。首先，微生物采樣方法有兩種，即自然沉降法和主動采樣法。其中，自然沉降法原理非常簡單，取樣過程簡單，但受到的干擾因素較多，例如顆粒物直徑、大小、形狀以及室內(nèi)氣流，并且這一方法使用經(jīng)驗公式計算結(jié)果，精準(zhǔn)度較低，適用于特定的顆粒物采集。

此外，主動采樣法要依靠采樣器來完成取樣，該方法通過抽吸力和粒子慣性吸取目標(biāo)樣本。與自然沉降法相比，主動采樣法中使用的采樣器設(shè)計精細(xì)，具有較高穩(wěn)定性，提取的樣本活性高，使得后續(xù)的分子生物學(xué)分析結(jié)果更加精確。最常用的主動采樣法有固體撞擊法、液體沖擊法和膜過濾法。但同時主動采樣法也存在一些缺點：一方面，撞擊法會在取樣期間造成空氣中的氣流發(fā)生明顯變化，微生物受到過量沖擊后，自身活性會有所降低。另一方面，采樣器氣流的進出會擾亂采樣環(huán)境周圍的空氣，使其形成循環(huán)進出的情況，降低樣本采集的有效性。主動采樣器產(chǎn)品分為多個類型，分別適用于不同采集范圍和采樣標(biāo)準(zhǔn)，因此可根據(jù)評價內(nèi)容及目標(biāo)制定符合具體情況的采樣方法，選擇合適的采樣器類型。基本的選擇要求是：①便于攜帶，方便使用;②對采樣周圍環(huán)境影響較小;③具備較高的目標(biāo)微生物捕獲針對性。

地鐵站室內(nèi)微生物采樣點一般設(shè)在站臺、售票處以及列車車廂內(nèi)部等位置。微生物采樣時應(yīng)注意：①評價小組人員應(yīng)在區(qū)域內(nèi)流動取樣，保證樣品的代表性;②采樣器與地面保持一定的距離，減少因采樣活動造成的地面污染;③為了便于后期評價樣品運輸過程中的成分變化情況以及取樣器的背景污染程度，應(yīng)在取樣時應(yīng)做空白對照工作;④取好的樣品標(biāo)本應(yīng)存放于干燥、陰涼處，溫度控制在4 ℃。若使用培養(yǎng)法進行分析，應(yīng)確保在24 h內(nèi)對樣品進行分析，避免微生物在密閉空間存放時間過長而失去活性，若采取非培養(yǎng)分析，則應(yīng)將其存放在?80 ℃室溫環(huán)境當(dāng)中。

3.2 樣品分析

3.2.1 培養(yǎng)法與非培養(yǎng)法

現(xiàn)階段，空氣中微生物污染的樣品分析與檢測常用到兩個方法，一是非培養(yǎng)法，二是樣品培養(yǎng)法。首先，非培養(yǎng)法基于培養(yǎng)法而衍生出的新型培養(yǎng)方法，涉及范圍廣，可用于分析可培養(yǎng)和不可培養(yǎng)的微生物。非培養(yǎng)法常用4’，6-二脒基-2-苯基吲哚作為染色劑，將細(xì)菌細(xì)胞或真菌孢子進行染色處理后，微生物在顯微鏡下可以被直接觀察計數(shù)。這種染色劑的局限在于無法完全將細(xì)胞進行分離并著色，因此某些著色后的顆?？赡苁欠巧锪Ｗ印＿@樣一來，經(jīng)由顯微鏡計數(shù)的分析結(jié)果并不完全準(zhǔn)確，存在誤差。

其次，樣品培養(yǎng)法在微生物樣品提取后的24 h內(nèi)便對其實施分析操作，能夠有效區(qū)分微生物的活性狀態(tài)，判斷其死活狀態(tài)。這一方法主要用于鑒定微生物的活性，在污染檢測方面較為重要。目前，我國空氣微生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法也以培養(yǎng)法為標(biāo)準(zhǔn)，其中就包括地鐵車站公共區(qū)域的檢測標(biāo)準(zhǔn)，包括《公共交通衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9673—1996）、《公共交通候車室衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9672—1996）以及《公共場所衛(wèi)生檢查辦法》（GB/T 18204.3—2013）等文件。但樣品培養(yǎng)法也存在缺陷：①培養(yǎng)法要經(jīng)過長時間的微生物培養(yǎng)，以評價其危害性，以此制定空氣環(huán)境防治措施，因此勞動強度大且耗時長，人力、物力資源消耗較多;②該方法受技術(shù)人員操作的準(zhǔn)確性和專業(yè)性影響較大，因此分析結(jié)果容易受實驗人員層面的限制;③空氣中只有少量微生物類型才能利用培養(yǎng)法在培養(yǎng)基進行培育，受微生物類型限制。

3.2.2 分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用

在交通車站空氣微生物污染評價中，常用的分析技術(shù)為分子生物學(xué)技術(shù)，根據(jù)隨機性、代表性和可行性原則，集中于通風(fēng)系統(tǒng)部件進行采樣。這類分析技術(shù)能夠準(zhǔn)確檢測出空氣環(huán)境中的微生物，包括不可培養(yǎng)微生物，檢測范圍廣，可精確到物種水平，分析的結(jié)果相較于傳統(tǒng)分析方法更加客觀，因此近年來成為地鐵空氣質(zhì)量評價工作的主要應(yīng)用技術(shù)。常用的分子生物學(xué)技術(shù)有宏基因組學(xué)、DNA提取以及16S rRNA基因測序這三大類。

（1）宏基因組學(xué)又被稱為環(huán)境微生物基因組，通常指環(huán)境中所有DNA的總和。宏基因組學(xué)利用基因組測序技術(shù)，通過對自然條件下空氣環(huán)境樣本中的DNA進行研究，分析出微目標(biāo)區(qū)域的生物污染狀況。宏基因組學(xué)能夠?qū)φ归_已知序列的基因片段準(zhǔn)確檢測。同時其分類程度也有所提高，增強了對病毒、真菌和植物等非染色體序列的識別效果。宏基因組學(xué)還能夠?qū)φ婧松铩⒐偶?xì)菌和其他未知序列進行識別。但是，宏基因組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用也存在局限性，針對空氣微生物群落結(jié)構(gòu)方面的檢測與分析，宏基因組測序還處于初期研究。這主要是由于現(xiàn)階段宏基因組技術(shù)的測序深度達(dá)不到微生物群落結(jié)構(gòu)中稀有物種的檢測要求。并且，空氣中的微生物含量低，受到風(fēng)量、風(fēng)速以及氣候因素影響，采樣量大，既使用到大流量采樣器，也往往需要花費較長時間。

（2）DNA提取?？諝鈽颖局形⑸锏恼鎸崰顟B(tài)可以通過DNA提取效率來直接反映，也就是說DNA提取技術(shù)的應(yīng)用水平直接關(guān)系到空氣微生物污染狀況的評價結(jié)果。與其他環(huán)境和介質(zhì)相比，地鐵站中空氣環(huán)境樣本的微生物DNA含量要更加的低。此外，利用采樣器抽吸期間，長時間的空氣流動會導(dǎo)致環(huán)境中的微生物細(xì)胞變得非常干燥，提取效率也會大大降低。因此，可采取特殊的操作來優(yōu)化DNA提取的回收率。例如，可在采集的樣品中加入裂解緩沖液，將其放置在65～70 ℃的室溫環(huán)境中，通過10 min的接觸反應(yīng)孵育樣品中的微生物成分，增加其活性，提高微生物DNA的提取率。除此之外，針對含有明顯顆粒物的空氣微生物樣品，可使用緩沖液，例如磷酸鹽緩沖液對其進行處理，主要是將微生物從顆粒物上洗脫下來，過濾后使其形成富集狀態(tài)，再進行提取操作。

（3）16S rRNA基因測序。16S rRNA基因結(jié)構(gòu)包含保守區(qū)和變異區(qū)，可作為分子基礎(chǔ)，為微生物多樣性分析提供對比分析。16S rRNA基因測序技術(shù)可以一次性對多達(dá)數(shù)百萬個DNA分子進行測序，操作便捷，流程簡單，通過序列的對比，可識別出樣品中的微生物種類，比培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌種類更多，定量更加準(zhǔn)確、客觀，因此廣泛應(yīng)用于空氣微生物的分析。但16S rRNA基因測序技術(shù)的缺點是只能檢測細(xì)菌、古細(xì)菌等具有16S rDNA基因組的微生物，而針對真菌、病毒等微生物，測序分析則不適用。

4 結(jié)束語

綜上所述，與國外相比，我國城市地下交通軌道的集中式空調(diào)通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)、中央空調(diào)空氣過濾標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距，同時空氣加濕裝置以及各種空氣凈化手段仍然需要繼續(xù)改進。在對地鐵公共空間進行微生物評估工作時，要注意采樣流程的標(biāo)準(zhǔn)性，按照國家地下交通軌道空氣微生物檢驗標(biāo)準(zhǔn)實施操作，防控可能出現(xiàn)的環(huán)境健康風(fēng)險因子，降低微生物污染程度，保障地鐵公共空間環(huán)境更加健康。

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