上海地铁地上与地下站点含铁颗粒物的物种差异及健康风险量化研究

本研究针对地铁环境中含铁颗粒物(Fe-bearing particles)的健康风险问题，通过磁学参数(χARM/SIRM)、化学连续提取法和SEM等技术，首次系统量化了上海地铁地上/地下站台粉尘中金属Fe、磁铁矿(magnetite)等物种差异，揭示地下站台Fe浓度达地上12倍且以机械磨损源为主，为精准评估地铁环境健康风险提供关键数据支撑。

　　

随着全球地铁年客运量突破580亿人次，地铁环境中的含铁颗粒物暴露引发重大健康关切。这些源自铁轨磨损、制动系统的纳米级颗粒物，不仅能通过嗅球路径直抵大脑，还会引发芬顿反应(Fenton chemistry)产生过量活性氧，与阿尔茨海默病、心血管疾病等密切相关。尤其令人担忧的是，地铁站台含铁颗粒物浓度可达室外环境的100倍，但地上与地下站台的物种差异及其健康风险分化长期缺乏量化研究。

华东师范大学的研究团队在《Environmental Pollution》发表的研究，首次采用磁学参数(χ、χ_ARM)、化学连续提取法和扫描电镜(SEM)三方法联用，对上海地铁4条线路29个站台粉尘展开系统分析。研究选取客流量最大的1/8/9/15号线，采集18个地下站和11个地上站的粉尘样本，通过测定质量磁化率(χ)、等温剩磁(SIRM)等参数，结合Fe物种定量提取技术，揭示了关键差异。

磁学特性揭示浓度差异
地下站台粉尘的χ值达101±52×10^-6 m³/kg，是地上站台(8.3±4.0×10^-6 m³/kg)的12倍。S_-300参数证实地下站颗粒主要来自机械磨损，而地上站受城市表土混杂影响显著。

Fe物种定量分析
化学提取显示地下站金属Fe占比达34.2±12.1%，远高于地上站的8.7±5.3%。磁铁矿(magnetite)在地下站占总Fe的57.5%，地上站则以赤铁矿(hematite)为主(41.2%)，这种差异源于地下封闭空间加剧了机械磨损颗粒的累积。

SEM微观形貌验证
电镜观测到地下站颗粒多呈棱角状，与机械破碎特征吻合；地上站颗粒则呈现风化成因的圆润形态，佐证了城市粉尘的混入。

这项研究首次量化了地铁环境中含铁颗粒物的空间分异规律：地下站因封闭环境导致金属Fe和磁铁矿浓度显著升高，其通过芬顿反应产生活性氧的潜力更大；地上站则受城市污染混合影响，赤铁矿占比更高。该发现为精准评估不同地铁环境的健康风险提供了科学依据，尤其提示地下站工作人员和长期通勤者可能面临更高的神经退行性疾病风险。研究建立的磁学-化学联用方法，为全球地铁环境的颗粒物溯源与防控提供了新范式。