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摘 要：在当今的现代化城市中地铁早已成为了重要交通工具，在国内外的大城市中地铁的应用是非常广泛的，但是，由于地铁人流量大，空气调节又主要靠机械通风和中央空调，这样的通风系统成为了可吸入颗粒物、细菌等微生物的主要污染源。地铁通常建在人群密集的主干道，这些地方的地面受到了汽车尾气的污染，地面大气中的污染物会通过地铁的空气调节系统进入地铁，这些污染物对人体健康产生严重影响，比较敏感的人群会咳嗽、咳痰，最终会沉到肺泡。该文重点介绍了地铁空气污染物的种类以及对人体的危害，论述了目前针对地铁空气治理的一些净化技术研究及其进展。
关键词：地铁 空气污染物 净化技术
中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0085-02
地铁是一座城市融入国际大都市现代化交通的显著标志[1]。目前，在我国乃至全世界都在积极建设发展地下交通，地铁已经是人类交通的重要工具，其好处人所共知。但是，地铁作为相对封闭的特殊环境，由于复杂的多种因素所致，地铁空气污染也是非常严重，甚至威胁人类的健康。为此，许多专家学者开始致力于地铁空气净化问题研究，取得了很好的进展和应用。
1 地铁空气污染物的种类及危害
1.1 金属元素
地铁列车快速运行和制动过程中存在车轮与钢轨之间的严重摩擦，导致钢铁中的铁元素和锰、铬及镍等其他微量合金元素在摩擦和高温发热的情况下形成微小的颗粒散发到空气中。有关研究也显示，地铁系统环境中金属元素铁、铬、锰、镍等的水平比其他环境要高得多。这些散发到空气中的元素颗粒能够通过呼吸道和皮肤的吸附进入人体内，进而对人体造成极大危害，它是造成肺癌或皮肤癌的重要原因[2]。
1.2 可吸入固体颗粒物及有害无机小分子
可吸入固体颗粒物主要是悬浮的粉尘微粒，包括灰尘、烟尘，人与动物毛发、皮屑等。有害无机小分子包括燃烧产生的CO、氮氧化物、SO2等[3]。这些物质是多种污染的运载工具和催化剂，很容易富集于肺泡上，并直接进入血液循环，输送至全身，引起肺部组织慢性纤维化，导致肺心病、心血管病等多种疾病。
1.3 挥发性有机化合物
挥发性有机化合物除醛类外，常见的还有三氯甲烷、三氯乙烯、氯仿、苯、甲苯、二甲苯等。这些物质隐藏在建筑材料及室内装修装饰材料中，在厨房中的油烟和香烟中的烟雾等有机蒸汽也普遍存在[3]。挥发性有机化合物VOCs中的许多物质有致癌、致畸、致突变性，这些物质易被皮肤、粘膜等吸收，干扰人体内的分泌系统，具有遗传毒性，嚴重威胁着人们的身体健康。
1.4 悬浮微生物
主要包括细菌、霉菌、病毒等。这类微生物能通过特应性机制、传染过程和直接毒害途径等导致人类疾病，对人们的生产、生活产生危害和影响[4]。
1.5 放射性物质
土壤中含有一定量的氡，而地铁系统的建筑物主要置于地表之下，四周土壤均可释放氡气，加之地铁通风条件有限，因此地铁内也存在着氡污染[2]。氡是一种放射性气体，通过呼吸进入人体，长期的体内照射可能引起局部组织损伤，甚至导致肺癌等严重疾病的产生。
2 地铁空气净化技术及进展
2.1 吸附净化技术
2.1.1 静电吸附净化技术
利用静电吸附的原理来净化空气是一个相对成熟的做法。目前，静电吸附式空气净化器已经很多见了。其核心装置是设备安装有放电丝和负极板，在高压发生器的作用下产生直流高压电压后形成强静电场。这样，当空气通过装置时就会吸附空气中的颗粒物（包括许多微生物）。
2.1.2 吸附剂吸附净化技术
吸附剂吸附技术主要是采用吸附性能较好的介质作为吸附剂，进而达到吸附危害物的效果。例如：活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等，其中颗粒活性炭、含高锰酸钾的活性氧化铝及复合活性炭纤维最常用[5]。吸附技术最大的优点是脱除效率高、富集功能强和操作工艺简单。但这种方法也有一定的不足之处，那就是所有吸附材料只能起到暂时吸附作用，随温度、风速升高，所吸附的污染物就有可能游离出来，所以要经常更换过滤材料，避免吸附饱和。目前，有关吸附剂吸附技术的研究比较热。其中，活性炭纤维（ACF）相关研究比较集中，最先是日本学者将活性炭纤维（ACF）用于有机废气处理技术研究，此后一些国内外学者围绕ACF在VOC、甲苯和甲醛吸附方面进行了系列研究和应用，取得较好效果。
2.2 臭氧净化技术
臭氧是由3个氧原子组成，化学性极不稳定，具有较高的氧化作用。由臭氧发生器产生臭氧，并释放到空气中，利用它的氧化作用对飘浮于空气中的各种细菌和病毒进行氧化，从而达到破坏细菌、病菌等微生物的细胞组织和RNA，使得它们终止代谢生长和繁殖，彻底被杀死。
2.3 光触媒净化技术
利用光触媒催化氧化技术降解空气中的有机污染物是近年来日益受到重视的一项污染治理新技术[6]。光触媒净化技术就是利用光催化剂来净化空气。当空气通过涂有催化剂涂层表面时，在光的作用下，空气中的有机溶剂发生降解，生成无害物质。目前在许多光催化剂中，二氧化钛具有廉价、稳定性高、催化效率高、无污染等特点[7]。因此，以二氧化钛为基质进行掺杂或合成新功能光催化剂研究比较集中。
2.4 负离子净化技术
所谓负离子是指带负电的微粒子，带负电荷的空气中的氧分子和微小的水分子结合即可生成负离子。负离子极易与空气中悬浮的微小颗粒物相吸附形成比空气比重的重分子，因此，这些重分子会不断进行沉降，进而达到净化空气的效果。同时，由于负离子还具有中和、还原有害物质和强化、激活人体的生理活动的功效，可以有效降解有害物质，促进人体血液中含氧量增加，提高人体免疫能力，增强人体肌能等[8]。 2.5 紫外线净化技术
利用紫外线的特殊功效，用紫外灯对空气中的细菌和病毒进行照射，杀死或灭活细菌和病毒的细胞组织，使生物体内的蛋白质彻底无法生成，导致细菌和病毒立即死亡或丧失繁殖能力。目前，最常用的是253.7 nm波长的UV-C杀菌灯，其具有以下优点：杀菌消毒彻底、不残留任何有毒物质、操作简便、使用费用低等[8]。
2.6 等离子净化技术
利用等离子来进行空气净化是当前净化技术研究的热点之一。等离子的产生是由于低电压升压到正高压及负高压时会电离空气产生大量的正离子及负离子，而大量的正、负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间就会产生巨大的能量释放，结果会导致其附近的细菌发生结构改变或能量转换，进而使细菌死亡。此外，由于等离子产生过程中負离子的数量大于正离子的数量，导致多余的负离子飘浮在空气中，从而也起到负离子净化作用，达到吸附烟尘、消除异味和促进健康作用。利用非平衡等离子体净化空气中挥发性有机化合物和杀灭细菌是近年来的研究热点[9]。
3 结语
随着地下交通的不断发展，为确保公众出行健康，营造良好的乘车环境，地铁内公共环境卫生状况越来越受到重视，由于多种因素导致地铁空气污染的严重，甚至危及到人体健康，因此急需进行治理。建议在地铁站中增加空气净化消毒系统，增强空气净化、过滤及消毒效果。但是由于传统和新兴的各种净化技术都存在各自的局限性，还不能彻底解决地铁空气中的污染物问题，建议相关学者加快将各种净化技术结合起来，扬长避短，提高净化效率。
参考文献
[1] 顾丛汇.地铁列车车厢内部火灾的特性研究[D].北京交通大学，2013.
[2] 聂静，张金良.地铁族小心特殊污染[N].健康报，2008-11-11（008）.
[3] 王元元，张立志.室内空气净化技术的研究与进展[J].暖通空调，2006，36（12）：24-27.
[4] 林民政.室内空气污染治理研究进展[J].海峡科学，2014 （7）：46-48.
[5] 王佳媛.室内空气净化材料与技术应用研究进展[J].科学咨询（科技·管理），2012（7）：58-59.
[6] 白月华.室内空气中挥发性有机污染物治理对策[J].环境科学与技术，2011，34（6G）：334-339.
[7] 赵婷婷，田鹏，苏桂田，等.四氯化钛水解法制备TiO2及光催化性能的研究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2012，30（2）：256-261.
[8] 荆游.新型室内空气净化器的研制[D].哈尔滨工业大学，2014.
[9] 莫秀娟.室内甲醛污染控制效果的探讨[J].福建分析测试，2004，13（2）：1979-1981.
关键词：地铁 空气污染物 净化技术
中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0085-02
地铁是一座城市融入国际大都市现代化交通的显著标志[1]。目前，在我国乃至全世界都在积极建设发展地下交通，地铁已经是人类交通的重要工具，其好处人所共知。但是，地铁作为相对封闭的特殊环境，由于复杂的多种因素所致，地铁空气污染也是非常严重，甚至威胁人类的健康。为此，许多专家学者开始致力于地铁空气净化问题研究，取得了很好的进展和应用。
1 地铁空气污染物的种类及危害
1.1 金属元素
地铁列车快速运行和制动过程中存在车轮与钢轨之间的严重摩擦，导致钢铁中的铁元素和锰、铬及镍等其他微量合金元素在摩擦和高温发热的情况下形成微小的颗粒散发到空气中。有关研究也显示，地铁系统环境中金属元素铁、铬、锰、镍等的水平比其他环境要高得多。这些散发到空气中的元素颗粒能够通过呼吸道和皮肤的吸附进入人体内，进而对人体造成极大危害，它是造成肺癌或皮肤癌的重要原因[2]。
1.2 可吸入固体颗粒物及有害无机小分子
可吸入固体颗粒物主要是悬浮的粉尘微粒，包括灰尘、烟尘，人与动物毛发、皮屑等。有害无机小分子包括燃烧产生的CO、氮氧化物、SO2等[3]。这些物质是多种污染的运载工具和催化剂，很容易富集于肺泡上，并直接进入血液循环，输送至全身，引起肺部组织慢性纤维化，导致肺心病、心血管病等多种疾病。
1.3 挥发性有机化合物
挥发性有机化合物除醛类外，常见的还有三氯甲烷、三氯乙烯、氯仿、苯、甲苯、二甲苯等。这些物质隐藏在建筑材料及室内装修装饰材料中，在厨房中的油烟和香烟中的烟雾等有机蒸汽也普遍存在[3]。挥发性有机化合物VOCs中的许多物质有致癌、致畸、致突变性，这些物质易被皮肤、粘膜等吸收，干扰人体内的分泌系统，具有遗传毒性，嚴重威胁着人们的身体健康。
1.4 悬浮微生物
主要包括细菌、霉菌、病毒等。这类微生物能通过特应性机制、传染过程和直接毒害途径等导致人类疾病，对人们的生产、生活产生危害和影响[4]。
1.5 放射性物质
土壤中含有一定量的氡，而地铁系统的建筑物主要置于地表之下，四周土壤均可释放氡气，加之地铁通风条件有限，因此地铁内也存在着氡污染[2]。氡是一种放射性气体，通过呼吸进入人体，长期的体内照射可能引起局部组织损伤，甚至导致肺癌等严重疾病的产生。
2 地铁空气净化技术及进展
2.1 吸附净化技术
2.1.1 静电吸附净化技术
利用静电吸附的原理来净化空气是一个相对成熟的做法。目前，静电吸附式空气净化器已经很多见了。其核心装置是设备安装有放电丝和负极板，在高压发生器的作用下产生直流高压电压后形成强静电场。这样，当空气通过装置时就会吸附空气中的颗粒物（包括许多微生物）。
2.1.2 吸附剂吸附净化技术
吸附剂吸附技术主要是采用吸附性能较好的介质作为吸附剂，进而达到吸附危害物的效果。例如：活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等，其中颗粒活性炭、含高锰酸钾的活性氧化铝及复合活性炭纤维最常用[5]。吸附技术最大的优点是脱除效率高、富集功能强和操作工艺简单。但这种方法也有一定的不足之处，那就是所有吸附材料只能起到暂时吸附作用，随温度、风速升高，所吸附的污染物就有可能游离出来，所以要经常更换过滤材料，避免吸附饱和。目前，有关吸附剂吸附技术的研究比较热。其中，活性炭纤维（ACF）相关研究比较集中，最先是日本学者将活性炭纤维（ACF）用于有机废气处理技术研究，此后一些国内外学者围绕ACF在VOC、甲苯和甲醛吸附方面进行了系列研究和应用，取得较好效果。
2.2 臭氧净化技术
臭氧是由3个氧原子组成，化学性极不稳定，具有较高的氧化作用。由臭氧发生器产生臭氧，并释放到空气中，利用它的氧化作用对飘浮于空气中的各种细菌和病毒进行氧化，从而达到破坏细菌、病菌等微生物的细胞组织和RNA，使得它们终止代谢生长和繁殖，彻底被杀死。
2.3 光触媒净化技术
利用光触媒催化氧化技术降解空气中的有机污染物是近年来日益受到重视的一项污染治理新技术[6]。光触媒净化技术就是利用光催化剂来净化空气。当空气通过涂有催化剂涂层表面时，在光的作用下，空气中的有机溶剂发生降解，生成无害物质。目前在许多光催化剂中，二氧化钛具有廉价、稳定性高、催化效率高、无污染等特点[7]。因此，以二氧化钛为基质进行掺杂或合成新功能光催化剂研究比较集中。
2.4 负离子净化技术
所谓负离子是指带负电的微粒子，带负电荷的空气中的氧分子和微小的水分子结合即可生成负离子。负离子极易与空气中悬浮的微小颗粒物相吸附形成比空气比重的重分子，因此，这些重分子会不断进行沉降，进而达到净化空气的效果。同时，由于负离子还具有中和、还原有害物质和强化、激活人体的生理活动的功效，可以有效降解有害物质，促进人体血液中含氧量增加，提高人体免疫能力，增强人体肌能等[8]。 2.5 紫外线净化技术
利用紫外线的特殊功效，用紫外灯对空气中的细菌和病毒进行照射，杀死或灭活细菌和病毒的细胞组织，使生物体内的蛋白质彻底无法生成，导致细菌和病毒立即死亡或丧失繁殖能力。目前，最常用的是253.7 nm波长的UV-C杀菌灯，其具有以下优点：杀菌消毒彻底、不残留任何有毒物质、操作简便、使用费用低等[8]。
2.6 等离子净化技术
利用等离子来进行空气净化是当前净化技术研究的热点之一。等离子的产生是由于低电压升压到正高压及负高压时会电离空气产生大量的正离子及负离子，而大量的正、负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间就会产生巨大的能量释放，结果会导致其附近的细菌发生结构改变或能量转换，进而使细菌死亡。此外，由于等离子产生过程中負离子的数量大于正离子的数量，导致多余的负离子飘浮在空气中，从而也起到负离子净化作用，达到吸附烟尘、消除异味和促进健康作用。利用非平衡等离子体净化空气中挥发性有机化合物和杀灭细菌是近年来的研究热点[9]。
3 结语
随着地下交通的不断发展，为确保公众出行健康，营造良好的乘车环境，地铁内公共环境卫生状况越来越受到重视，由于多种因素导致地铁空气污染的严重，甚至危及到人体健康，因此急需进行治理。建议在地铁站中增加空气净化消毒系统，增强空气净化、过滤及消毒效果。但是由于传统和新兴的各种净化技术都存在各自的局限性，还不能彻底解决地铁空气中的污染物问题，建议相关学者加快将各种净化技术结合起来，扬长避短，提高净化效率。
参考文献
[1] 顾丛汇.地铁列车车厢内部火灾的特性研究[D].北京交通大学，2013.
[2] 聂静，张金良.地铁族小心特殊污染[N].健康报，2008-11-11（008）.
[3] 王元元，张立志.室内空气净化技术的研究与进展[J].暖通空调，2006，36（12）：24-27.
[4] 林民政.室内空气污染治理研究进展[J].海峡科学，2014 （7）：46-48.
[5] 王佳媛.室内空气净化材料与技术应用研究进展[J].科学咨询（科技·管理），2012（7）：58-59.
[6] 白月华.室内空气中挥发性有机污染物治理对策[J].环境科学与技术，2011，34（6G）：334-339.
[7] 赵婷婷，田鹏，苏桂田，等.四氯化钛水解法制备TiO2及光催化性能的研究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2012，30（2）：256-261.
[8] 荆游.新型室内空气净化器的研制[D].哈尔滨工业大学，2014.
[9] 莫秀娟.室内甲醛污染控制效果的探讨[J].福建分析测试，2004，13（2）：1979-1981.