武汉市地铁生物气溶胶的分布特征

熊 颖，田 涛，刘诗龙，包峥嵘，徐雅林，刘格格，刘 婷,b*

(湖北理工学院 a.环境科学与工程学院, b.矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室,湖北 黄石435003)

在城市化进程中，我国大中型城市共建设了数千公里的地铁系统。相应地，地铁空气质量越来越受到重视。地铁内的大气颗粒物不仅影响乘客和工作人员的身体健康，而且其中存在的生物气溶胶，包括空气中的微小生物和生物碎片，也会带来一系列的卫生安全隐患[1]。武汉市的地铁运营线路共有9条，全长334 km，每天有超过300万人乘坐地铁，每人平均在地铁站内停留约1 h 。石斌等[2]对2013—2017年武汉市的59个新建地铁站的空气中可培养细菌和真菌浓度进行了监测，为地铁站的卫生管理提供了数据支撑。本研究拟对武汉市地铁江汉路站和洪山广场站不同区域的生物气溶胶浓度进行监测，并分析影响其分布特征的因素，为地铁的空气质量控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

以武汉市地铁江汉路站和洪山广场站为监测对象，所涉地铁线路包括1，4，6号线。1号线为高架地铁，4，6号线为地下地铁，均有良好的通风系统。地铁江汉路站为商业区。地铁洪山广场站是换乘站，共设有地下3层，地下1层为站厅层，地下2与3层为站台层，可换乘4号线。

于2019年1月和2月进行样品采集，在地铁江汉路站的不同时段采集样品，在地铁洪山广场站的不同地点采集样品，包括进站口、安检通道、站台。另外，在地铁1，4，6号线的车厢中也采集样品。每个采样点采集2个平行样。

在距离地面约1.5 m高处用个体粉尘采样器(GFC-5B，北京市劳动保护科学研究所)采集可吸入性颗粒物(直径≤10 μm)，采样流量为2 L/min，采样时间为30～60 min。将可吸入颗粒物采集到聚碳酸酯膜(直径25 mm，孔径0.2 μm，Whatman)上，将其带回实验室后保存在 20 ℃冰箱中。在采集可吸入颗粒物的同时，用激光PM2.5检测仪(SDL-307，诺方微)实时测定采样点的PM10和 PM2.5质量浓度，用温湿度计(天津市科辉仪表厂)测定采样点的温湿度，并记录人流量。

1.2 样品分析

生物气溶胶的染色和计数参考Chen等[3]报道的方法。将样品放在20 μg/mL的DAPI(4’,6-diamidino-2-phenylidole)溶液上，避光染色20 min，然后盖上盖玻片。在荧光显微镜(DM2500, 德国徕卡)紫外光下随机选取30个视野拍照 (视野放大400倍)。用Image J软件处理照片，DAPI与DNA结合后发蓝色荧光，计算出蓝色颗粒数，即生物颗粒数。根据视野面积换算出采样膜上的总生物颗粒数，再根据采样的空气体积计算出生物气溶胶浓度。每个样品进行2次平行测定。

1.3 统计方法

利用SPSS 21.0计算描述性统计参数，如t检验和 Spearman 相关分析。当P<0.05时，表明在95%的置信区间内，具有统计学意义上的显著差异。

2 结果与讨论

2.1 地铁站内的生物气溶胶浓度

地铁江汉路站不同时段的生物气溶胶浓度如图1所示。由图1可知，该站的生物气溶胶浓度为0.16×105～25.21×105个/m3，平均浓度为4.76×105个/m3。在3个监测时段内，10∶30—11∶30时的生物气溶胶浓度最低，平均浓度为1.0×105个/m3，地铁站相关资料显示此时段的人流量为10～15人/min；15∶30—16∶30时的生物气溶胶浓度最高，平均浓度为15.16×105个/m3，地铁站相关资料显示此时段的人流量是20～45人/min，说明地铁站内的生物气溶胶浓度与人流量大致呈正相关，Fan等[4]也有类似的发现。

图1 地铁江汉路站不同时段的生物气溶胶浓度

在2019年1月27日和29日监测了地铁洪山广场站不同深度站台的生物气溶胶浓度，包括地铁口地面、地下一层(站厅层)、地下二层(站台)和地下三层(站台)。地铁洪山广场站不同深度站台的生物气溶胶平均浓度如图2所示。由图2可知，生物气溶胶浓度在地铁口地面最高，在地下站台的浓度显著降低(P<0.05)。这表明，人类活动是生物气溶胶的重要来源，人流量是影响地铁站生物气溶胶浓度的重要因素。在地面地铁口处，生物气溶胶可能有较多来源，如动植物、尘土、雨水和人体；而在地下的站厅和站台，生物气溶胶的来源主要是人体以及少量由于人流走动带起来的尘土，并且地下站厅和站台内有完善的空调通风系统，生物气溶胶可随着通风传送并得到稀释，因此，地下的生物气溶胶浓度较低。

图2 地铁洪山广场站不同深度站台的生物气溶胶平均浓度

2.2 地铁车厢内的生物气溶胶浓度

地铁车厢内的生物气溶胶平均浓度见表1。由表1可知，车厢内的生物气溶胶浓度范围为0.58×105～1.67×105个/m3，平均浓度为0.93×105个/m3。与地铁江汉路站、洪山广场站的站台生物气溶胶浓度相比，车厢内的生物气溶胶浓度较低，与人流量较小时的站台浓度相当。另外，车厢内的生物气溶胶浓度随着人流量增加而增大。与本研究发现类似，张锐等[5]发现重庆地铁车厢的细菌总数也与客流量呈正相关。

表1 地铁车厢内的生物气溶胶平均浓度

2.3 地铁站内生物气溶胶浓度的影响因素

影响地铁站内生物气溶胶浓度的因素有天气、时段、人流量、通风系统、深度、温度、湿度、空气颗粒物等。本研究分析了生物气溶胶浓度与温度、湿度、人流量、PM2.5和PM10浓度的相关性。生物气溶胶浓度与环境因素的 Spearman 相关系数见表2。由表2可知，生物气溶胶浓度与温度、湿度、人流量、PM2.5和PM10均呈正相关，相关性不显著。

表2 生物气溶胶浓度与环境因素的 Spearman 相关系数

本研究在测定生物气溶胶浓度的同时，监测了地铁站的PM2.5和PM10浓度，平均浓度分别为0.09和0.11 mg/m3。根据我国《公共交通工具卫生标准》(GB 9573-1996)的相关规定：列车车厢的可吸入颗粒物浓度应小于0.25 mg/m3。本研究中的可吸入颗粒物PM10平均浓度在限值以下，说明所监测的地铁站内的空气质量符合卫生标准。

3 结论

1)武汉市地铁江汉路站的生物气溶胶浓度为0.16×105～25.21×105个/m3，地铁车厢内的生物气溶胶浓度为0.58×105～1.67×105个/m3。

2)在地铁江汉路站， 10∶30—11∶30时的生物气溶胶浓度最低，平均浓度为1.0×105个/m3； 15∶30—16∶30时的生物气溶胶浓度最高，平均浓度为15.16×105个/m3。在地铁洪山广场站，生物气溶胶浓度在地铁口地面最高，在地下站台的浓度显著降低。与地铁站台相比，车厢内的生物气溶胶浓度较低。

3)地铁站的生物气溶胶浓度与人流量、温度、湿度、PM2.5和PM10呈正相关，相关性不显著。