谷菁芳　冯施思　周颖

摘要 地铁车站公共空间的封闭环境限制空气流通水平。导致大量的细菌、真菌等微生物滋生，不利于地铁空气环境健康，影响地铁交通系统的长久发展。因此，地铁站公共区室内空气微生物污染状况评价和防控措施对改善地铁空气质量、保障公众健康具有重要意义。文章首先对地铁空气微生物类型及环境健康影响因子进行简要阐述，并介绍地铁空气中微生物研究的采样方法和分析方法。在此基础上提出优化防控建议，为深入研究空气微生物防控提供参考。

关键词 地铁空气环境;微生物污染;室内评价;检测方法

中图分类号 R126.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）09-0190-03

引言

地铁车站作为城市轨道交通网络的重要分支，是现阶段居民出行往返的重要交通工具。由于地铁建设的特殊性，地铁车站公共空间基本处于一个封闭的环境当中，缺少阳光直射，尤其是到秋冬季节，气温的降低导致地下空间偏潮湿阴冷，主要依靠集装式中央空调来稀释和消除空气中的微生物，一旦空气净化力度降低，将导致细菌不断滋生，造成微生物污染，不利于车站环境可持续发展。基于此，地铁公共空间的空气质量评估与检测工作至关重要，有必要展开深入研究。

1 地铁车站微生物污染危害概述

相较于地面交通工具，轨道交通地下车站的内部公共空间更加封闭，通风方式基本依靠机械通风，例如集装式的中央空调、通风口以及空气净化装置等。我国大部分城市每日地铁流动量可达几十万人次，人流量大，且呈现聚集性的特征，因此地铁内部空气环境质量波动较大，很容易受到各种危险因子的影响。

空气中的微生物类型多样，有细菌、真菌孢子、病毒等，也有未知序列的种族，以细菌簇的形式存在于空气中，存在形式通常为附着在大小不一的颗粒物质上面。这类空气微生物在大气气溶胶所占的比重可达近50%。通过附着在颗粒物上，微生物能够利用空气传播介质进行迅速且大量的繁殖和复制，短时间内增加微生物数量。例如，丝状真菌、甲型流感病毒以及金黄色葡萄球菌等病原微生物，这类病毒一旦在空气中传播开，就会通过人类的呼吸道系统进入人体，引起各种过敏和中毒反应。

目前我国已经有超过40个城市开通了地铁建设，特殊的地下空间结构很容易变成空气微生物的繁衍温床。同时，客流量以及地铁站各类机械设备运行产生的废热也是微生物数量增加的关键要素，废热直接使公共空间温度、湿度上升，更利于微生物滋生。根据近年来的地铁内部公共空间采样工作数据，我国部分城市的地铁站公共区域存在不同程度的空气污染问题，且污染程度较高，污染源类型较多，主要来自风险因子。一旦地铁车站受到空气微生物的干扰，将造成地铁站运行环境恶化。微生物的危害性一般是低浓度的长期效应，以及多因素协同综合作用[1]。如果遇到大面积的真菌、细菌感染，会导致疾病的产生和大范围传播，对地铁员工和乘客的健康造成严重威胁，产生消极的社会影响。

2 地铁空气污染评价中的健康风险因子

地铁站潜在环境健康风险因子主要包括化学性因子、生物性因子以及物理性因子，下面分条展开论述。

2.1 化学性因子

地铁车站建设项目中，化学性风险因子是站内空间空气环境质量评价的关键影响因素，主要指的是各种大气微生物污染源。这类空气污染物的来源可从4个方面进行分析：

（1）城市地面交通污染物以及地铁站外部空气环境中的背景污染物。这类化学性影响因子通过站台通风系统或者地铁进出站口等进入车站公共空间内，以及车站冷却塔循环冷却水内细菌病毒通过新风和回风进入车站内[2]，影响站内空气环境质量。通常来说，此类污染物包括一氧化碳、氮氧化物、臭氧、可吸入颗粒物以及挥发性有机物等大气环境污染因子。

（2）列车轨道运行时，列车车身（主要指车轮）和铁轨相互碰撞，急速的碰撞会产生微小金属颗粒，这种颗粒物不易挥发，长期悬浮在室内空气中，颗粒物中的有害金属成分，例如铁、锰、铜、铬、镍等有毒物质的含量将大幅增加，影响公共空间空气环境水平。

（3）车站内人流量活动造成的化学性污染，例如乘客在进入车站前进行过吸烟活动，身上所携带的二氧化碳、尼古丁等物质被带入地铁车站，一旦遇到通风不良情况时，二氧化碳浓度也会随之增加。

（4）车站内部建筑材料、装饰装修材料释放出来的甲醛以及多种挥发性有机化合物，如苯、甲苯、二甲苯等[3]。

2.2 生物性因子

由于地铁车站内的通风系统数量有限，在对室内空气污染状况评价出现不准确、不及时的问题时，通风系统的数据控制可能与实际标准不符。尤其是夏季，遇到连续的阴雨天，地下空间人流量增加的同时，车站内空气环境容易变得潮湿，可能有鼠类和昆虫出没，一旦携带和传播病原的微生物，将会影响乘客与工作人员身体健康，潮湿的环境也很容易滋生各种霉菌，通过空气气流蔓延，降低整个车站环境质量的同时，增加致病风险。除此之外，地铁站主要依靠集中空调通风设备对内部环境进行调节，若这类设备的运行与管理出现疏忽，容易使空调系统堆积微生物，形成军团菌污染，构成健康风险，威胁人类健康。因此，我国针对公共场所集中空调通风系统提出了“一法三规”，要求交通公共区通风系统满足新风量标准，在冷凝水中不得检出嗜肺军团菌，同时也要求通风设施及配件的清理要符合卫生标准，加强地铁站空调系统日常管理，定期进行清洗和消毒[4]。

2.3 物理性因子

人体舒适度的重要评价指标基本上集中于三点，即温度、湿度和风速，這些影响因子是人体周围微环境评价的重要内容。其中，温度和水分含量可直接影响微生物的新陈代谢和繁殖速率[5]。地铁车站公共空间一般位于地下二层，新风量难以通过进出口自然进出，需要通过空调通风系统输送。而高质量、符合标准的新风量能够起到调节室内空气环境、优化室内空气质量的作用，从而降低各种微生物污染的浓度。此外，车站内的建筑、装修材料以及行李安全检查等机械装置会释放一定量的放射性氡，在通风不良的情况下，会对人体造成物理性的辐射污染，带来健康隐患。

3 地铁站空气微生物污染评价过程及方法

3.1 微生物采样

针对地铁站内公共区域的空气微生物污染评价，主要流程为采集样品—分析样品。首先，微生物采样方法有两种，即自然沉降法和主动采样法。其中，自然沉降法原理非常简单，取样过程简单，但受到的干扰因素较多，例如颗粒物直径、大小、形状以及室内气流，并且这一方法使用经验公式计算结果，精准度较低，适用于特定的颗粒物采集。

此外，主动采样法要依靠采样器来完成取样，该方法通过抽吸力和粒子惯性吸取目標样本。与自然沉降法相比，主动采样法中使用的采样器设计精细，具有较高稳定性，提取的样本活性高，使得后续的分子生物学分析结果更加精确。最常用的主动采样法有固体撞击法、液体冲击法和膜过滤法。但同时主动采样法也存在一些缺点：一方面，撞击法会在取样期间造成空气中的气流发生明显变化，微生物受到过量冲击后，自身活性会有所降低。另一方面，采样器气流的进出会扰乱采样环境周围的空气，使其形成循环进出的情况，降低样本采集的有效性。主动采样器产品分为多个类型，分别适用于不同采集范围和采样标准，因此可根据评价内容及目标制定符合具体情况的采样方法，选择合适的采样器类型。基本的选择要求是：①便于携带，方便使用;②对采样周围环境影响较小;③具备较高的目标微生物捕获针对性。

地铁站室内微生物采样点一般设在站台、售票处以及列车车厢内部等位置。微生物采样时应注意：①评价小组人员应在区域内流动取样，保证样品的代表性;②采样器与地面保持一定的距离，减少因采样活动造成的地面污染;③为了便于后期评价样品运输过程中的成分变化情况以及取样器的背景污染程度，应在取样时应做空白对照工作;④取好的样品标本应存放于干燥、阴凉处，温度控制在4 ℃。若使用培养法进行分析，应确保在24 h内对样品进行分析，避免微生物在密闭空间存放时间过长而失去活性，若采取非培养分析，则应将其存放在−80 ℃室温环境当中。

3.2 样品分析

3.2.1 培养法与非培养法

现阶段，空气中微生物污染的样品分析与检测常用到两个方法，一是非培养法，二是样品培养法。首先，非培养法基于培养法而衍生出的新型培养方法，涉及范围广，可用于分析可培养和不可培养的微生物。非培养法常用4’，6-二脒基-2-苯基吲哚作为染色剂，将细菌细胞或真菌孢子进行染色处理后，微生物在显微镜下可以被直接观察计数。这种染色剂的局限在于无法完全将细胞进行分离并着色，因此某些着色后的颗粒可能是非生物粒子。这样一来，经由显微镜计数的分析结果并不完全准确，存在误差。

其次，样品培养法在微生物样品提取后的24 h内便对其实施分析操作，能够有效区分微生物的活性状态，判断其死活状态。这一方法主要用于鉴定微生物的活性，在污染检测方面较为重要。目前，我国空气微生物质量标准和检测方法也以培养法为标准，其中就包括地铁车站公共区域的检测标准，包括《公共交通卫生标准》（GB9673—1996）、《公共交通候车室卫生标准》（GB9672—1996）以及《公共场所卫生检查办法》（GB/T 18204.3—2013）等文件。但样品培养法也存在缺陷：①培养法要经过长时间的微生物培养，以评价其危害性，以此制定空气环境防治措施，因此劳动强度大且耗时长，人力、物力资源消耗较多;②该方法受技术人员操作的准确性和专业性影响较大，因此分析结果容易受实验人员层面的限制;③空气中只有少量微生物类型才能利用培养法在培养基进行培育，受微生物类型限制。

3.2.2 分子生物学技术应用

在交通车站空气微生物污染评价中，常用的分析技术为分子生物学技术，根据随机性、代表性和可行性原则，集中于通风系统部件进行采样。这类分析技术能够准确检测出空气环境中的微生物，包括不可培养微生物，检测范围广，可精确到物种水平，分析的结果相较于传统分析方法更加客观，因此近年来成为地铁空气质量评价工作的主要应用技术。常用的分子生物学技术有宏基因组学、DNA提取以及16S rRNA基因测序这三大类。

（1）宏基因组学又被称为环境微生物基因组，通常指环境中所有DNA的总和。宏基因组学利用基因组测序技术，通过对自然条件下空气环境样本中的DNA进行研究，分析出微目标区域的生物污染状况。宏基因组学能够对展开已知序列的基因片段准确检测。同时其分类程度也有所提高，增强了对病毒、真菌和植物等非染色体序列的识别效果。宏基因组学还能够对真核生物、古细菌和其他未知序列进行识别。但是，宏基因组学技术的应用也存在局限性，针对空气微生物群落结构方面的检测与分析，宏基因组测序还处于初期研究。这主要是由于现阶段宏基因组技术的测序深度达不到微生物群落结构中稀有物种的检测要求。并且，空气中的微生物含量低，受到风量、风速以及气候因素影响，采样量大，既使用到大流量采样器，也往往需要花费较长时间。

（2）DNA提取。空气样本中微生物的真实状态可以通过DNA提取效率来直接反映，也就是说DNA提取技术的应用水平直接关系到空气微生物污染状况的评价结果。与其他环境和介质相比，地铁站中空气环境样本的微生物DNA含量要更加的低。此外，利用采样器抽吸期间，长时间的空气流动会导致环境中的微生物细胞变得非常干燥，提取效率也会大大降低。因此，可采取特殊的操作来优化DNA提取的回收率。例如，可在采集的样品中加入裂解缓冲液，将其放置在65～70 ℃的室温环境中，通过10 min的接触反应孵育样品中的微生物成分，增加其活性，提高微生物DNA的提取率。除此之外，针对含有明显颗粒物的空气微生物样品，可使用缓冲液，例如磷酸盐缓冲液对其进行处理，主要是将微生物从颗粒物上洗脱下来，过滤后使其形成富集状态，再进行提取操作。

（3）16S rRNA基因测序。16S rRNA基因结构包含保守区和变异区，可作为分子基础，为微生物多样性分析提供对比分析。16S rRNA基因测序技术可以一次性对多达数百万个DNA分子进行测序，操作便捷，流程简单，通过序列的对比，可识别出样品中的微生物种类，比培养法发现的细菌种类更多，定量更加准确、客观，因此广泛应用于空气微生物的分析。但16S rRNA基因测序技术的缺点是只能检测细菌、古细菌等具有16S rDNA基因组的微生物，而针对真菌、病毒等微生物，测序分析则不适用。

4 结束语

综上所述，与国外相比，我国城市地下交通轨道的集中式空调通风标准、中央空调空气过滤标准还有一定差距，同时空气加湿装置以及各种空气净化手段仍然需要继续改进。在对地铁公共空间进行微生物评估工作时，要注意采样流程的标准性，按照国家地下交通轨道空气微生物检验标准实施操作，防控可能出现的环境健康风险因子，降低微生物污染程度，保障地铁公共空间环境更加健康。

参考文献

[1]杨智华. 地铁公共区微生物污染及环境改善措施[J]. 资源节约与环保， 2012（2）： 58+62.

[2]周勇义. 浅析地铁车站室内空气品质[J]. 中国新技术新产品， 2012（11）： 205-206.

[3]龚伟， 杨军， 刘茁， 等. 城市轨道交通地下车站环境健康风险因子及相关管理要求[J]. 职业与健康， 2012（5）： 615-617.

[4]张志诚， 冯锦姝， 周国宏， 等. 地铁站公共区室内空气微生物污染状况评价[J]. 中国公共卫生管理， 2010（3）： 328-329.

[5]罗佳慧， 王虹， 陈玲. 地铁空气微生物研究进展[J]. 应用与环境生物学报， 2018（4）： 934-940.