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航空小知识

如何提升客舱空气质量

时间:2020年12月04日   来源:《大飞机》杂志
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  飞机客舱这种半密闭空间内,空气质量与乘客、机组人员的健康及对舒适性的感受息息相关。因此,近年来飞机制造商已将良好的客舱空气品质作为飞机设计的重要目标。

 

  气态污染物水平现状

  除了由于高污染引起的突发事件,常规运行的航班客舱内也存在低浓度的各类气态污染物。相较于其他环境诸如家庭住宅、学校教室等,飞机客舱具有高人员密度、高材料负载率、半密闭空间等特征。总体来看,影响客舱内化学污染物暴露的因素主要有以下几类:

  首先是地面等候阶段的机场空气环境。机场的空气污染,如飞机、汽车的尾气等是航班等候阶段的主要污染物来源。由于室外空气未经过滤直接进入舱内,空气中的污染物,如有机化合物(VOCs)和臭氧会直接被带入舱内。

  第二是舱内饰面材料。客舱内壁面、天花板、座椅、地毯,各组件连接处的胶合剂及表面漆等都会散发有机化学污染物,类似于家装建材,是飞机客舱环境中的稳定散发源。

  第三是客舱服务。为营造舒适的乘机体验,餐饮服务和定期清洁服务必不可少。客舱内加热餐食的过程、乘客用餐的过程、座椅套表面清洁剂的残留、长途航班出入境时喷洒的杀虫剂等一系列必要的航空服务过程,都是客舱内部间歇性气态化学污染物的短期强散发源。

  第四是客舱内的人员。高人员密度是客舱环境的典型特征之一。人员本身也是挥发性VOCs的散发源。另外,客舱里的人员所使用的化妆品、香水等产生的刺激性气味也是特定的VOCs。客舱环境中,尤其是邻座、前后排乘客自身所散发的VOCs会对客舱空气质量以及乘客的乘机满意度带来直接的影响。

  第五是通过客舱环控系统进入客舱的污染物。液压油、燃油等的蒸发和燃烧产物可能通过环控系统进入客舱内。

  第六是其他化学反应。现有研究表明,约有15%的客舱内VOCs是由化学反应二次生成的。虽然现有飞机均配备了臭氧转换器来控制臭氧浓度,但客舱内的臭氧浓度是否已经低到可以忽略臭氧化反应的产生尚有待研究。客舱内,角鲨烯与臭氧反应生成臭氧副产物,主要包括壬醛、癸醛等醛类VOCs和超细颗粒物,而这些臭氧化副产物与人体健康和客舱空气气味密切相关。

  可见,由于客舱内气态污染物,尤其是VOCs的多源性和其自身种类及化学反应的多样性、复杂性,客舱中可挥发性有机物的相关研究亟待深入。为研究舱内VOCs及其对乘客和机组人员的健康、舒适性感受的影响,国内外相关学者已展开了一系列调研。例如,英国克兰菲尔德大学在2007?2010年间对5种不同机型的100架航班的空气质量进行了采样分析,发现所检测的VOCs中柠檬烯和甲苯的含量最高。

 

  营造客舱洁净空气

  健康暴露指标是衡量客舱空气的一个重要指标。在飞机客舱环境中,健康暴露基于呼吸为主要暴露途径的假设,呼吸吸入剂量即为总吸入剂量,可以根据实际浓度计算得到致癌风险系数和非致癌危害指数。目前,更多情况是根据预设的危害风险系数,反算得到相应物质的浓度限值。

  尽管一直有乘客与机组人员关心由于客机客舱的空气质量不好会对健康造成负面影响,但迄今为止仍未有研究能够非常清晰地量化舱内污染对乘客和机组人员健康的影响。

  从目前的研究来看,狭义的舒适性指的是污染物引起的“不舒适状态”,例如刺激性和气味。飞机内独特的舱室环境(如气压降低、相对湿度低、臭氧、一氧化碳、杀虫剂、挥发性有机化合物和生物制剂等气态污染物的暴露风险)会导致干眼症和较低的舒适程度。

  另外,狭小空间内,邻座异味及短暂的其他气味感知均会带来人体刺激性,从而引起乘客的“气味抱怨”。而人体气味感知主要与各个化合物对人体本身的嗅阈值相关,不同VOCs气味阈值不同(如部分醛类物质气味易被人体感知),不同人员对相同气味的感知力差异也很大,且多种VOCs混合后与人员感知关系尚不明确。

  一般来说,上述问题可以通过从源控制、客舱通风及空气净化等手段来实现。但在实际操作中,一些污染源由于技术等原因无法在短时间内得到有效改善,如目前已有的活性炭型空气过滤器的气态污染物净化效率和使用寿命往往不尽如人意,是否有更合理的客舱通风、净化方式是值得进一步探索的问题。

  与建筑室内环境相比,涉及客舱内空气质量尤其是针对VOCs浓度限值的法规和标准很少。目前可找到的关于飞机客舱VOCs污染水平规定参考值主要来源于欧洲航空工业协会和俄罗斯的相关标准。欧洲标准考虑到了客舱中污染物的可能来源,选取了飞机运行过程中产生的几种标志化合物,如丙酮。俄罗斯民航还对甲醛、甲苯、汽油蒸汽、矿物润滑油蒸气及浮质、合成润滑油蒸气及浮质、丙烯醛、苯酚、甲醛等进行了规定。

  其他相关标准,如美国联邦航空规章FAR25-2017,以及中国民用航空规章CCAR25-2016,仅规定了部分气态污染物(如O3,CO,CO2),而未给出VOCs的相关指标,国标GB9673-1996《公共交通工具卫生标准》中,同样对飞机客舱的VOCs浓度限值没有要求。

  当今时代,人们坐飞机出行的次数越来越多,在客舱中的时长与次数持续增长,为保证一个更安全、更健康、更舒适的客舱环境,未来亟待建立一个控制商业航班舱内污染物的行业标准。

  笔者认为,新标准对飞机客舱中的污染物浓度应当分适用场景、分级别进行设置,如安全值(短期暴露)、健康值(基于长期健康暴露)、舒适值(基于人员气味感知)等。截至目前,国际上尚无完善的商用飞机客舱内污染物行业标准,提出并建立合理的适航标准是引领行业发展的重要契机,也是一个全新的挑战,对增强国产飞机市场竞争力具有重要战略意义。

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