空气净化器对封闭式公交车间内职业性颗粒物暴露的影响

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Impact of air purifiers on occupational particle exposure in an enclosed bus workshop

本研究在公交车维修车间进行两次监测，评估空气净化设备（APs）效果。首次监测基线条件，发现PM2.5达549 μg/m3，超细颗粒物（UFPs）浓度高达4.5×10? cm?3，EC/OC超背景值。安装四台APs后，PM2.5、PM4、PM10分别降低45%、49%、53%，EC减少46%，但UFPs和BC减排有限。研究表明APs结合通风优化可有效控制颗粒物暴露，但需针对UFPs设计更高效过滤技术。

　　在公交维修车间工作的员工长期暴露于柴油尾气、刹车磨损、轮胎摩擦以及机械操作产生的细颗粒物（PM_2.5，<2.5 μm）和超细颗粒物（UFP，<0.1 μm）。这些颗粒物与呼吸系统和心血管系统的不良健康结果密切相关，包括炎症、氧化应激以及潜在的神经毒性等。为深入了解暴露情况并评估防护措施的效果，研究人员在维修车间进行了两次测量活动。通过在近距离、呼吸区域和远距离位置进行实时监测，他们观察到了不同任务下的颗粒物浓度变化。第一次测量旨在建立基准数据，而第二次则评估了四种空气净化器（APs）对颗粒物浓度的影响。

在基准测量中，研究人员发现某些高排放活动如刹车维护和冷启动发动机期间，颗粒物浓度会显著上升。其中，PNC（颗粒物数量浓度）可达到4.5 × 10⁵ cm^-3，而PM₄（颗粒物质量浓度）可高达549 μg m^-3。尽管重力浓度低于职业暴露限值，但UFP和EC（元素碳）浓度超过了预防性健康基准。引入空气净化器后，有效空气交换率有所提升，PNC在<700 nm范围内减少了38%，PM_2.5、PM₄和PM₁₀分别减少了45%、49%和53%。EC浓度下降了46%，而BC（黑碳）和OC（有机碳）的浓度则变化不大。进一步的粒径分析表明，空气净化器对粗颗粒物（如10 μm粒径）的去除效率最高，可达60%，而对于最易穿透的300-700 nm粒径范围内的颗粒物去除效率最低，仅约33%。这一研究结果表明，空气净化器在降低颗粒物浓度方面具有显著效果，但在去除UFP和半挥发性有机物方面仍有局限。

公交维修车间是交通运输相关工作环境中一个典型的封闭或半封闭空间，由于通风条件有限，污染物容易积累。因此，这种工作环境下的职业暴露风险较高。与传统的室内环境相比，维修车间的颗粒物污染特征更加复杂，涉及多种独特的排放源，如冷启动的发动机、频繁的刹车和轮胎操作，以及持续的机械维护活动。这些活动导致颗粒物浓度在特定时间出现显著波动，尤其是在早晨和傍晚的维护高峰期。此外，由于周末维修活动减少，颗粒物浓度也相应降低，进一步支持了维修任务与污染水平之间的关系。

在评估空气净化器效果时，研究人员采用了一种相对比较的方法，即比较车间内（NF和BZ）和车间外（FF）的颗粒物浓度变化。这种方法考虑了时间因素对排放和活动模式的影响，以确保任何观察到的变化都可以归因于空气净化器的功能。在空气净化器开启后，车间内的颗粒物浓度显著下降，尤其是在呼吸区域，与车间外的浓度相比，呼吸区域的PNC下降幅度达到42-57%。对于质量浓度的颗粒物，如PM_2.5、PM₄和PM₁₀，空气净化器的平均去除效果分别达到了45%、49%和53%。相比之下，黑碳和有机碳的去除效果较为有限，仅在某些情况下出现小幅下降。

颗粒物的去除效率还与粒径密切相关。空气净化器对粗颗粒物的去除效果显著优于对UFP的去除效果。这种差异主要源于颗粒物的物理特性，例如，大颗粒物更容易通过拦截和惯性撞击等机制被过滤器捕获，而UFP由于体积小、质量轻，更难被传统过滤器有效去除。尽管空气净化器在降低颗粒物浓度方面表现出色，但它们对于某些特定污染物如黑碳和有机碳的去除效果有限，这可能与过滤器的设计和测量方法有关。例如，黑碳可能在远距离位置表现出较高的浓度，这可能是由于外部柴油车辆的短暂停留或长时间怠速造成的。

职业暴露水平与现有的职业暴露限值进行对比，发现尽管重力颗粒物浓度未超过规定限值，但细颗粒物和超细颗粒物的浓度仍然较高，尤其是与呼吸区域相关的污染物。这些颗粒物的浓度不仅可能超过某些国家的推荐限值，而且与心血管和呼吸系统的健康风险密切相关。此外，由于超细颗粒物目前尚未有明确的职业暴露限值，因此其健康影响更需要引起重视。尽管空气净化器在降低某些颗粒物浓度方面表现出色，但它们在去除所有类型的颗粒物方面仍有局限，特别是在去除超细颗粒物和半挥发性有机物方面。

总体而言，空气净化器在改善公交维修车间空气质量方面具有重要的应用价值。它们能够显著降低颗粒物浓度，提高空气交换效率，从而减少员工的健康风险。然而，由于维修车间的复杂性和持续的排放源，仅依赖空气净化器可能不足以完全消除所有有害颗粒物。因此，需要结合其他控制措施，如优化通风系统、减少排放源和加强个人防护，以形成综合的空气质量管理策略。此外，研究还指出，当前的测量周期相对较短，仅持续了三天，因此未来的研究需要考虑更长时间的监测，以评估空气净化器在不同季节、车辆类型和工作模式下的长期效果。这样可以帮助制定更有效的防护策略，进一步保障员工的健康和安全。