地铁粉尘的危害及治理意见
陆懋成1 范本圭2
（1、北京交通大学隧道及地下工程试验中心 北京 100035 2、洛阳市高林隧道环境控制技术有限公司 河南洛阳 471009）
摘 要 地铁环境中的粉尘污染对环境和乘客的危害不容小视，通过利用预容尘技术，将预容剂替代成可以有消毒作用的粉剂，或者有吸附有害气体的活性碳除尘，在车站内循环过滤，可以吸附有害气体，改善空气质量。 关键词 地铁环境 粉尘污染 治理措施
1、地铁粉尘的危害
地铁是半封闭的地下空间，列车在其间来来回回做活塞运动，产生大量对人体健康有害的粉尘，成为城市的污染源之一，已引起国内外环境专家关注，并建议应予治理。
i. 地铁粉尘危害的文献回顾 1.1.1 国外对地铁环境的评价
瑞典医学教授哈恩·卡尔森在瑞典《科学日报》上发表论文称，在我们周围的空气中含有许多对人体健康十分有害的微粒，地铁空气中含有大量这类有害微粒，比汽车尾气对乘客健康造成的伤害还要大。但卡尔森也认为这些有害微粒并非长期都存在于地铁中，一般情况下春天有害微粒浓度最高，而冬天则最低。
卡尔森教授通过对斯德哥尔摩地铁空气的研究发现，在乘客呼吸的氧气中含有煤、沥青、铁及其他有害微粒，这些微粒每年会造成5000多人死亡，它们主要是由未充分燃烧的燃料及车轮摩擦产生的。然而科学家一直没有弄清，到底哪种微粒对健康造成的威胁最大。
卡尔森教授通过研究得出结论，在地铁的空气中含有一种铁微粒对人体DNA破坏最大，这种铁微粒主要是破坏人体器官的细胞结构，从而增加了乘客患癌症的几率。这种微粒主要是由车轮与轨道摩擦产生的。
卡尔森教授最后提出，如果人们采取正确的措施，地铁中的这些有害微粒是完全可以减少的。最有效的是要经常更新地铁中的空气，保持空气流通。（文章来源：环球时报 更新时间：2006-12-30 10:07:39）
还有资料显示：世界许多知名城市的地铁卫生安全状况确有令人担忧之处。纽约地铁里的金属钢尘是人群暴露于铬、锰、铁的重要污染源；墨西哥城室内污染物检测结果显示地铁里可吸入颗粒PM（2.5）浓度最高，达到106.2 mg/m3，高于国际建议标准值，是人群暴露于PM（2.5）的重要途径之一，其地铁走廊及站台氡浓度最高能达350Bq/m3；而德国柏林1994、1995、1996三年地铁苯的浓度分别高达8.4mg/m3、5.4mg/m3、7.4mg/m3。噪声也是影响人群健康的严重危害因素之一，加尔各塔地铁每天产生高分贝的噪声，远远超过人体安全极限值。 1.1.2我国地铁环境状况
我国也有相关研究的散在报道，某大型城市地铁空气中二氧化硫、粉尘的含量偏高，污染比较严重，某些车站细菌总超标率则达到16.67%。
广东率先开展地铁对乘客健康影响的卫生预评价和系统化研究
深圳市城管局召集市、区渣土管理、环卫等部门召开专题会议，研究部署七项措施，在确保地铁施工进度情况下，最大限度地消除地铁施工粉尘污染。 上海对地铁一号线各个车站的环境做了较全面的测定
1.1 上海地铁一号线的环境测定（文章来源于 “863建筑工程资讯网”）
本次测量的热环境参数包括空气温度、辐射温度、相对湿度与空气流速4项；污染物浓度包括CO、CO2、甲醛、粉尘。其中对粉尘的测量分别采用三种滤嘴进行：PM10（粉尘颗粒直径小于10μm）、PM2。5 、PM1。0 。 （1）甲醛与一氧化碳：
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地铁车站的甲醛来自于建筑材料、装饰物品，由于地铁一号线已经投入运行多年，甲醛已经得到有效的挥发，各站点符合标准建议值。北延升线上新投入使用的三个站点的甲醛浓度也很低，说明在建筑材料的选择和验收把关的工作上是做得很严格的。
地铁车站内部不存在燃烧现象，因此站台站厅的一氧化碳浓度保持在0－4ppm的水平上，远低于标准建议值。 （2）二氧化碳：
徐家汇、黄皮南路、人民广场、新闸路等许多站的二氧化碳均偏高，接近或超过标准值。人民广场的最大值甚至达到了1400ppm。主要因为这些站点的人流量比较大，站台候车的人流密度比较集中，导致空气中二氧化碳含量的积累，且由于地铁建筑密闭的特殊性，站台的二氧化碳一时很难排出，所以导致超标比较严重。 （3）粉尘浓度：
各地铁站点的粉尘浓度基本均超标比较严重。分析原因，粉尘可能主要来自隧道和空调系统，悬浮于空气中，较难排出室外。而且当有列车驶入站台时，粉尘测试仪指数都有一定的增加，说明隧道中含有大量粉尘。人流量大的车站，粉尘浓度也普遍较大。
PM10、PM2。5超标程度分别达到了1.1～5.4倍、1.5～10.9倍，而且，从图1-1来看，直径<10μｍ的粉尘颗粒中，直径<1μｍ的颗粒更是占到了很大一部分，其更容易进入人体内，对人体健康是一种很大的危害，需要引起有关部门的重视。
图1-1 各地铁站点的粉尘浓度
根据我国的大气环境质量标准GB/T18883-2002(1h均值)和一些较先进国家和地区建议室内空气标准[3]，列出了一套标准建议值作为地铁室内空气品质客观评价的标准[4]。见表1-1。
表1-1地铁室内空气品质客观评价标准 温度 18－28℃ 相对湿度 30－70% 10 mg/m3 一氧化碳 1000ppm 二氧化碳 0.1 mg/m3 甲醛 0.15 mg/m3 可吸入粉尘PM10 0.065 mg/m3 可吸入粉尘PM2.5
1.2 上海对地铁环境的空气品质的改善意见
（1）车站的新风量应取决于人员和室内气体污染源两个方面，对人流量大的地铁车站，应增加新风量以保证新风对污染物的稀释。
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（2）采用新风三级过滤。新风机组中不仅装粗效过滤器，还加装中效甚至是亚高效过滤器，从而极大的降低由新风带入室内的粉尘浓度，尤其是细小颗粒的浓度。定期清洗空调设备、过滤网。
（3）合理地进行气流组织的设计，避免死角的产生。
（4）在地铁站台放入绿色植物等美化环境，让人产生舒适感，降低SBS症状的病发。 2 地铁隧道除尘器的研制 2.1 地铁隧道除尘机的选择
除尘机的选择要根据粉尘的物理，化学性质，除尘效率，投资和运行费用以及占用空间，维护操作方便等因素综合分析比较后确定，隧道高效节能除尘机用于地下工程选择时有它的特殊性，归纳起来要做到以下四点：
除尘机排放的粉尘浓度必须满足卫生标准，作循环风使用时必须低于卫生标准的30%。 必须清除粒径为0.2~5μm的呼吸性粉尘。
除尘机能在相对湿度90%以上的环境中稳定运行。 除尘机应结构紧凑，占用空间体积要小。
除尘机的种类很多，有旋风式除尘机，湿式洗涤除尘机，袋式除尘机，静电除尘机等等，现在先依照隧道劳动环境要求进行预选。
从图2-1中可以看出，能清除呼吸性粉尘的有文氏除尘器，袋式除尘器和静电除尘三种。 从图2-2中可以看出，清除极细粉尘（2?m）效率最高的是脉冲喷冲袋式除尘器。文氏里除尘器和静电除尘器，略低于脉冲喷吹袋式除尘器的效率，但文氏里除尘器处理风量小，阻力大。静电除尘有超高静电，如果在潮湿的环境中使用，存在一个安全问题，占用空间体积很大，见图2-3。
一般旋风除尘器小旋风湿式洗涤除尘器袋式除尘器文氏管洗尘器静电除尘器1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001粉尘粒径(μm)图1 各类除尘粒径适用范围图2-1 各类除尘粒径适用范围
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12 3451—惯性除尘器 2—中效旋风除尘器 3—低阻小旋风除尘器 4—高效旋风除尘器 5—喷淋式除 67 尘器 6—干式静电除尘器 7—湿式静电除尘器8—文式管洗涤器（中动力） 9—高效静电除尘器 10—文式管洗涤器（大动力） 11—振打袋式除尘器 12—脉冲喷吹袋式除尘器 8910 11 12 Ⅰ—粗粉尘 Ⅱ—细粉尘 Ⅲ—极细粉尘2015103080 70 60 50 4090 99 98 95 99.8 99.5 99.9999.95 599.9 除尘效率（%）
ⅠⅡⅢⅣⅤ1.52.05.25
图2 各类除尘器对三种标准粉尘的除尘效率图2-2 各类除尘器对三种标准粉尘的除尘效率
11.510.5Ⅰ-湿式静除尘器Ⅱ-干式静电除尘器 Ⅲ-袋式除尘器 Ⅳ-湿式洗涤除尘器（高压）Ⅴ-湿式洗涤除尘器（中压）Ⅵ-多管除尘器 Ⅶ-旋风除尘器ⅥⅦ01 1.752 3 3.9图3 各类除尘器所占空间4 5 6 7 m38 9 1011 12 （1000m3/h风量）图2-3 各类除尘器所占空间
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在图2-3中还可以看出，袋式除尘占用的空间体积只有静电除尘的一半，尽管如此，袋式除尘机占用空间的比例，在地下工程中仍不能接受，还有袋式除尘机不适用于含水分较多的粉尘。不过，袋式除尘机除尘效率最高，性能稳定，维护方便，安全可靠，无噪音。因此，世界各工业发达的国家扬长避短地研制井巷、隧道工程中使用的袋式除尘机。 2.2 隧道袋式除尘机的研制。
国外在研究矿用袋式除尘方面已先走一步，独联体、美国都有产品在矿山中使用，日本引进西德的技术，生产了“自动逆洗干式集尘机”我们研制时采取移植，消化、综合国外先进技术，结合国内隧道特点的原则。 为减小除尘机体积，设计时采取了四条措施：一是震动清灰装置比电动脉装置体积小；二是提高过滤风速。一般袋式除尘最大不超过2m/min，而该机提高到5m/min；三是采用小滤袋以增加单位体积内的过滤面积，采用上四条措施以后，除尘机体积与处理风量之比仅0.26（m3/1000m3/h）,只有一般地面除尘机体积的1/5。
按袋式除尘机分类，我们设计的除尘机为震动清灰类型。（图2-4，图2-5） 该除尘机分上、中、下三部分组成，上部分为净气箱，中部分为过滤箱，下部分为集灰仓。它的工作原理是：通风机抽气时，净气箱产生负压，与净气箱联结的过滤箱中的滤袋内产生了负压，滤袋外含有粉尘的空气，在压差的作用下进入滤袋。同时，粉尘被“阻留”在滤袋表面，进入袋表面的粉尘增多后，定时（约200s）由震动机震动，将聚积的粉尘脱离滤袋，掉入集灰仓从而达到自动清灰的目的。
风机消音器送风管清灰装置滤袋过滤箱(效率99%)灰仓灰仓控制柜灰仓吸尘口图2-4 地铁隧道除尘机结构示意图
地铁隧道除尘机结构图
图2-5 地铁隧道袋式除尘机照片
用于隧道除尘的滤袋要求是比较高的，在要求在相对湿度90%以上的环境中使用的同时，还要求过滤粉尘粒径在5μm以下，除尘效率在99%以上，对滤袋的机械强度及滤料密实度也较一般除尘机严格。经实验，滤袋要经特殊的预容尘技术处理之后方能达到设计要求。其技术指标见表2-1。 名 称 单 位 数 量
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