城市地下空间公共场所卫生状况研究进展

李嘉凌+费巨波+汤宇斌+杨军+乔婷

摘要：城市地下空间公共场所通常相对封闭，易导致颗粒物、微生物、室内装修化学污染物等的累积。研究表明微小气候、新风量的状况以及空气颗粒物、CO、微生物、甲醛和挥发性有机物等是影响地下空间空气质量的主要因素。本文就人防工程与城市地下空间开发利用的关系、地下空间安全隐患以及影响城市地下空间公共场所卫生状况的物理性、化学性、生物性和放射性风险因子做一综述。

关键词：地下空间，公共场所，人防工程，安全隐患，风险因子

1. 前言

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，土地需求增长和城市有限可用地之间的矛盾越来越明显。我国正面临着“城市综合症”[1]：人口超饱和、建筑空间拥挤、绿地面积减少；交通堵塞；基础设施落后于城市的扩展和城市人口的增加；环境恶化等。实践表明，开发利用地下空间是扩大城市容量，提高土地利用效率，缓解“城市综合症”的重要举措之一。以北京市[2]为例，北京市地下空间每年增加的建筑面积大约为300万m2，占建筑总面积的10%左右，到2020年，北京建成的地下空间面积有望达到9000万m2，人均拥有地下建筑面积预计达5m2。

开发和利用地下空间，必须根据其使用目的创造出符合不同要求的安全、卫生、舒适的环境，其中保障地下空间卫生状况是其必要条件。然而自1998年颁布《人防工程平时使用环境卫生标准》之后，涉及地下空间的相关卫生标准基本没有颁布修订。现行有效的一些诸如《人民防空工程平时开发利用管理办法》等法律法规也主要侧重消防安全，对于地下空间公共场所的卫生状况基本没有规定，使得相应的卫生评价和卫生监管工作无法有效开展。因此，了解地下空间公共场所的卫生状况对于卫生行政监管、卫生规范化监督、相关法律的制定有着积极的现实作用。

目前有关我国城市地下空间卫生状况的研究主要集中在温湿度、氡、二氧化碳等指标[3]-[5]。而国内外研究表明，影响地下空间卫生状况的主要问题是微小气候、新风量的状况以及空气颗粒物、CO2、微生物、甲醛和挥发性有机物的污染[6]。因此，本文将着重研究影响地下空间卫生状况的物理因子、化学因子、生物因子和放射性因子，并探讨人防工程与地下空间开发利用的关系，分析地下空间安全隐患，为制定地下空间公共场所卫生监督管理现场检查指南奠定基础。

2. 人防工程与地下空间开发利用

人防工程的一般定义为：在战争时具有能抵抗一定武器效应的杀伤破坏，能保护人民生命、财产安全的防护工程。我国城市地下空间的开发利用始于人防建设的需要，并在逐步发展中显示出了独具特色的价值和地位。然而，人防工程与成熟的地下空间开发过程中存在以下问题[7]：（1）管理体制缺陷，严重制约着城市地下空间的开发；（2）法制不健全，对城市地下空间的开发和管理造成影响；（3）人防专项规划和城市总体规划不够统一；（4）城市地下空间利用中需要注意的其他问题，如需制定科学、合理的地下空间开发利用的综合测评体系，制定详细、切实可行的设施、设备维护对策等。

城市地下空间开发与人防工程相结合，必须按照国家有关规定确保必要的人防工程建设，统一城市建设与人防工程建设规划，对接管理部门，完善体制，并加强地下工程平战功能转换的研究工作。有条件的地区和城市，应建立人防工程数据库[8]，加强人防工程的信息管理，为地下空间资源的开发利用提供信息服务。除此之外，目前的城市规划主要考虑三维空间，即同时考虑地上空间和地下空间的利用。实际上，规划还应考虑第四维，即时间因素，从而为今后的发展留有足够的空间[9]。

3. 地下空间安全隐患

根据事故因果连锁理论[10]，避免事故发生，就必须监控各类事故；而监控各类事故，就要监控造成事故的原因，特别是直接原因，即要尽量遏制人的不安全行为和物的不安全状态。同时关注间接原因和基本原因，从管理制度、教育培训、组织体系建设、安全文化建设等方面着手营造安全的社会氛围，强化个人安全意识，从本质上提高安全可靠性。地下空间内部灾害的发生大多数是人为因素引起的，并且有着较强的突发性，其后果的严重程度与其地下空间环境有着直接的关系。因此，应充分了解地下空间的环境特点，从而掌握其内部灾害发生的特点。

灾害主要由致灾因子、孕灾环境、灾害事故、承灾体及灾害损失5部分组成。孕灾环境是指可能会产生事故的区域和环境。致灾因子是指能造成或加重灾害的直接原因。灾害事故是在孕灾环境和致灾因子作用下，发生的偏离目标期望的事件。承灾体是直接受到灾害影响的主体，如地下设施、人员、道路、自然环境等。灾害损失是指因灾害导致的生命、财产及环境等受影响的情况，灾害损失是孕灾环境、致灾因子、灾害事故及承灾体相互作用的结果，包括地下设施的工程性损失、人员安全损失、环境影响损失、社会影响损失及生态环境损失等。陈强等人[11]研究得出的地下空间灾害发生机理图如图1所示。

费翔等人[2]研究发现，近25年来国内外城市地下空间主要灾害中，火灾占3l%，风、水灾占l7%，爆炸占12%，交通事故占11%，空气恶化占8%，公共设施事故占7%，犯罪占6%，结构破坏、施工事故各占3%。其他占2%。1970-1990年间日本地下空间发生的灾害事故统计结果[12]表明，火灾引起的灾害事故最多，约占到1/3；其次是空气质量恶化事故，约占20%，空气质量恶化主要是指缺氧和有毒气体含量超标，与我国地下空间主要灾害的统计结果较为接近。调查研究[2]还发现，每年地下空间火灾发生次数约为地面建筑的3-4倍，火灾中伤亡人数约为地面建筑的5-6倍，造成的直接经济损失约为地面建筑的1-3倍。因此，地下空间的防灾减灾工作应给予足够重视。

4. 影响地下空间卫生状况的风险因子

地下空间公共场所通常相对封闭，存在自然通风不足、人群密集、流动性大、缺乏自然采光等环境健康隐患。相对密闭的地下空间环境，易导致颗粒物、微生物、室内装修化学污染物等累积，不仅会降低环境舒适度（如异味、不适等），还可能对场所内人员的健康产生不利影响。本文将影响地下空间公共场所卫生状况的风险因子分为物理性、化学性、生物性及放射性四类，以下将分类描述：

4.1. 物理性因子

物理性因子包括温湿度、风速、新风量、噪声等，是影响人主观舒适性和潜在健康风险的重要指标。人体在过冷或过热的环境中均难以得到良好的休息，而且还可能因身处极端环境而引起各种应激反应。环境中的相对湿度较低（<30%）时，人的眼睛、呼吸系统和皮肤都会表现出不适症状，而在相对湿度过高的环境，人体散热会因排放的汗液难以挥发而受到影响。适宜的风速能够增强对流散热和水分蒸发散热，使人感到凉爽，与有风环境相比，人在无风环境时感觉会热一些。噪音过高除了能引起人的听力下降，还可能引起心动过速、血压过高、头痛、全身无力等症状[13]。

《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）对室内温湿度有明确的标准限定，夏季室内温度为（22-28）℃，冬季室内温度为（16-24）℃；夏季室内相对湿度为（40-80）%，冬季室内相对湿度为（30-60）%。《人防工程平时使用环境卫生要求》（GB/T 17216-2012）对温度的限定值有所不同，夏季温度为（26-28）℃，冬季温度为大于14℃。中国香港《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》对室内温度进行了良好级和卓越级的划分，良好级室内温度为应低于25.5℃，卓越级室内温度为（20-25.5）℃。新加坡《办公地区良好室内空气质量指南》办公室内温度限值为（22.5-25.5）℃。

付强[14]通过对重庆5个地下商场冬季室内物理环境的测试发现：5个商场内的噪声值均较大，最大的一个商场内的平均噪声值达到了69.06dB，比国家标准高9.06dB；平均值最小的商场也达到了67.44dB。此外，5个商场内的相对湿度也较高，其中相对湿度最大的商场平均相对湿度高达74.14%，比国家标准的上限值高14.4%；温度基本在国家标准规定的范围之内，风速则远低于国家标准规定，A商场的最低风速为0.03m/s，仅为国家标准的0.15倍。在所调查的5个地下商场中，除D商场室内空气品质不接受率符合美国ASHRAE标准规定的“小于20%不可接受率的可接受的空气品质”要求外，其他地下商场室内空气品质的不可接受率均超过了20%。Qiao等[15]在上海地铁隧道中的实时监测温度为（21.8-35.0）℃，相对湿度为（25.2-77.3）%，研究发现安装屏蔽门的地铁隧道中温湿度变化范围较窄，有利于微气候的控制。

4.2. 化学性因子

化学性因子主要包括可吸入颗粒物PM10、CO、CO2、甲醛、TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物）等。我国在制定室内PM10浓度限值标准时主要参照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中的二级标准，而在毒理学及流行病学研究中发现长期暴露于PM10浓度低于150？g/m3的环境对人体健康无明显危害，因此将PM10日均值设为150？g/m3，但并未提出PM2.5限值标准。对于室内公共场所而言，《公共交通等候室卫生标准》（GB9672-1996）规定的PM10限值为250？g/m3；中国香港室内空气质素管理小组于2003年制定的《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》建议，公共场所良好级别的PM10（8h均值）应低于180？g/m3，卓越级别的PM10（8h均值）应低于20？g/m3；基于PM10的潜在威胁性，新加坡环境部环境流行病学研究所于1996年制定的《办公地区良好室内空气质量指南》建议办公室内PM10限值为150？g/m3；韩国环保部于2004年颁布的《公共场所室内空气质量维护标准》明确规定，地铁地下车站PM10限值为150？g/m3。

上海地铁A线隧道中的PM1、PM2.5和PM10浓度中位数分别为50？g/m3、55？g/m3和69？g/m3，B线隧道中相应的值分别为42？g/m3、46？g/m3和58？g/m3，颗粒物浓度与采样时间、客流量以及隧道内部通风状况等有关[15]。朱彩明等[16]对长沙市不同类型地下公共场所室内空气质量进行了研究，发现长沙市地下公共场所室内空气受到了O3、NO2、NH3和CO2污染，其中O3、NO2污染来自地面，而NH3、CO2的污染来自地下公共场所本身。高俊敏等[17]对重庆市地下商场的研究表明，地下商场室内TVOC质量浓度超标现象严重，在监测的17个地下商场中，室内各测点TVOC质量浓度为（0.19-8.18）mg/m3，各商场TVOC平均质量浓度为（0.21-3.94）mg/m3，超标率达53%。

4.3. 生物性因子

室内空气品质恶化、病态建筑综合征（Sick Building Syndrome，简称SBS）以及建筑相关疾病（Building-Related Illnesses，简称BRI）等问题的报道越来越多，大量证据表明这些问题与微生物及其形成的气溶胶有关[18]。气溶胶是固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系，当气溶胶分散相微粒为微生物时，就构成了微生物气溶胶，常见的微生物气溶胶主要有病毒、细菌和真菌[19]。细菌、病毒以及某些真菌可以引起传染性疾病，某些微生物的副产物可以引起过敏、免疫和中毒反应。地下空间常年无阳光照射，空调设备在加湿、除湿等过程中也易导致微生物的繁殖[20]。

微生物是评价室内空气质量的重要指标。细菌总数高，存在致病性微生物的可能性也高。前苏联学者提出夏季室内空气中细菌总数高于2500cfu/m3即视为空气污染；《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）中规定室内菌落总数限值为2500cfu/m3；《人防工程平时使用环境卫生要求》（GB/T 17216-2012）中规定室内细菌总数限值为4000cfu/m3；中国香港《办公室及公众场所室内空气质素管理指引》对公共场所中细菌限值为良好级应低于l000cfu/m3，卓越级应低于500cfu/m3；新加坡《办公地区良好室内空气质量指南》中办公室内细菌总数、真菌总数推荐限值均为500cfu/m3。

赵霞等[21]对扬州地下公共场所的研究表明，商场类地下公共场所细菌总数为（47.16±4.16）个/皿，歌舞类地下公共场所细菌总数为（53±2.58）个/皿，餐厅类地下公共场所细菌总数为（48.32±3.98）个/皿（对于以上公共场所《人防工程平时使用环境卫生要求》（GB/T 17216-2012）中要求细菌总数低于75个/皿）。朱彩明等[16]研究表明，长沙公共场所细菌总数为（4655.20±2076.10）cfu/m3。

4.4. 放射性因子

室内氡主要来源于建筑材料、地下断裂构造、地基土壤、供水系统以及其他因素。氡及其子体能够附着于空气中的颗粒物和烟雾中，形成放射性气溶胶，当吸入人体后其子体易被鼻咽和气管组织以及肺部呼吸系统截留，并在局部地区积累。由于氡的子体半衰期短，存在在人体内衰变的可能性，因此易引发癌变[22]。国内外研究均发现地下建筑中室内氡浓度明显高于地上建筑[23]。

吕文婷等[24]研究发现：（1）从不同类型地下场所空气中氡浓度平均值来看，地下停车库低于地下商城/商业街，地下商城/商业街低于地铁站站台；（2）与地面建筑物室内空气中氡浓度水平相比，上海地下场所空气中氡浓度水平较高；（3）与全国地下室空气中氡浓度水平相比，上海地下场所空气中氡浓度水平远低之，两者相差近17倍（479/28.3）；（4）与国家职业卫生控制标准（200Bq/m3）相比，上海地下场所空气中氡浓度较低，两者相差7倍（200/28.3），具体如表1所示。刘晶磊等研究发现，室内氡浓度主要取决于地基、建筑材料、室内外空气交换以及气象条件等。就建筑材料而言，花岗岩所含的氡浓度最高，其次为瓷砖，木地板所含的氡含量最低，建议从选址、选料、设计、通风、密封等几个方面降低室内氡浓度水平。

4.5. 风险因子标准限值及其净化技术

目前，尚无针对地下空间公共场所卫生监管的相关法律法规。本文以《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）和《人防工程平时使用环境卫生要求》（GB/T 17216-2012）中的相关限值作为参考，具体如表2所示。

目前，室内空气污染物的常用净化手段主要有污染源控制、通风稀释和复合净化3种[26]。其中污染源控制是最根本的手段，但是地下空间的污染物种类较多，其污染源亦是多种多样，单独通过该手段污染源控制净化室内环境是难以实现的。目前，最常用的污染源控制为定期对风管以及过滤器进行清洗，以清除其内部因系统长期运行造成的积灰和细菌污染源。通风稀释是降低室内污染物浓度的有效途径，目前供暖空调系统设计中往往采用最小新风量。但若单纯地增加新风量稀释污染物会导致能耗增加，经济型变差。同时，当室外也存在某种污染源时，增加新风量反而会加剧室内污染。复合净化是指在不改变当前通风系统形式及主要运行参数的条件下，在通风系统中设置复合净化单元（段）。目前，空气污染物的常用净化技术有纤维过滤、静电除尘、紫外线杀菌、等离子、负离子、光催化等[27]，其特点具体如表3所示。

5. 结论及建议

城市地下空间公共场所通常相对封闭，易导致颗粒物、微生物、室内装修化学污染物等的累积。相对于地面公共场所而言，城市地下空间公共场所环境卫生状况较差，疾病的发生率较高。为改善地下空间公共场所的卫生状况，应完善各种卫生设施，如新风、通风换气设施、除湿除臭设施、中央空调设施等；加强卫生管理，健全卫生制度，定期对通风换气设备进行清洗、消毒；了解地下空间公共场所室内污染情况，选择性地采用室内空气污染物的净化技术。与此同时，城市地下空间卫生状况的管理和监督必须建立在协调人防工程与地下空间开发利用关系的基础上，建议建立城市地下空间数据库以及城市地下公共空间事故隐患监控预警体系，做好城市地下空间规划工作和防灾减灾工作。

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