Фото Юрия ЛУНЬКОВА.
Недавняя страшная авария в московской подземке, унёсшая жизни 23 человек, – повод в очередной раз поговорить о метрополитене. Так ли уж безопасен этот уникальный вид городского общественного транспорта, пользующийся популярностью среди горожан всего мира?
Особенностью и отличием этого вида транспорта является расположение многих его объектов под землёй, для нормального функционирования которых требуется создание и поддержание санитарно-гигиенических условий, близких к естественным. К сожалению, в большинстве современных метрополитенов мира стали обыденными явлениями жара и духота, ненормальный микроклимат, экологически опасная газовоздушная среда, а это значит, говорить о соблюдении нормальных санитарно-гигиенических условий сегодня не всегда представляется возможным...
Состав воздуха
Качественно-количественный состав воздуха в подземке формируется под действием множества факторов, наиболее значимыми из которых являются следующие. Первый – значительные тепловые и газовые выделения людей, технического оборудования и подвижного состава. Второй – сдвиг газового баланса в сторону увеличения количества углекислого газа и снижение концентрации кислорода. Третий – постоянное образование пыли и грязи различного размера из твёрдых частиц металлов, бетона, мрамора и т.п. вследствие естественного износа и эрозии материалов – рельсов, вагонов, тоннелей и станций. Четвёртый – испарения влаги, смазочных и других веществ. И последний – занос, например, через вентиляционные киоски, химических элементов, веществ и соединений, содержащихся в газообразных выхлопах автомобилей, грязи и пыли с улицы. Воздействие негативных факторов на человека в условиях метро является комплексным и особенно усиливается в жаркое время года.
Причины и следствия
Проблемы, вызванные эксплуатацией подземной железной дороги, возникли сразу же после ввода в действие первого в мире Лондонского метрополитена. Вначале они были малозначительны, однако по мере дальнейшего развития усугублялись, обострялись и сегодня приобрели социально-медицинский характер. Абсолютное большинство метрополитенов мира функционируют в режимах, значительно превышающих проектные нагрузки, что вызвано, главным образом, постоянным увеличением количества перевозимых пассажиров. Это требует постоянного увеличения пропускной способности, например, за счёт повышения мощности тяговых вагонов и скоростей движения электропоездов, сокращения интервалов движения и т.п., что возможно только при замене устаревшего оборудования на новое, более мощное. Несмотря на внедрение различных мер, фактическая пропускная способность всё время опережает проектную пропускную способность, что вызывает на станциях, в тоннелях и вагонах жару и духоту, создаёт ненормальный микроклимат и экологически опасную газовоздушную среду.
О жаре и духоте
В отдельных наблюдаются повышенные температуры и нехватка кислорода, особенно в жаркое время года в часы пик. Проблема жары и духоты давно уже вышла на первый план по сравнению с другими.
Известно, что каждый средний пассажир в спокойном состоянии, сидя, за время 40-минутной поездки выделяет в газовые объёмы станций и вагонов около 8,4 ккал (или около 33 Ватт) тепловой энергии. Это означает, что в подземки Лондона, Москвы и Парижа за час пассажиры выбрасывают количество тепловой энергии, эквивалентное сжиганию около 506, 927,5 и 579 кг/час соответственно абсолютно сухих дров с теплотой сгорания 4510 ккал/кг. Однако эти тепловыделения составляют всего лишь 5% от общего количества тепловых выбросов, производимых во внутренних объёмах метрополитена. Наряду с тепловыделениями пассажиров источниками тепла в метро являются подвижной состав (около 80%) и различные технические приборы, устройства и оборудование (около 15%). По результатам выполненных расчётов, ежечасно в газовое пространство внутренних объектов, например, Московского метрополитена, в среднем выбрасывается более 11 т углекислого газа, а Парижского и Лондонского – 6,9 и более 6 т/час соответственно.
О микроклимате
Микроклимат в метро формируется комплексом физических факторов, основными из которых являются параметры искусственной газовоздушной среды вагонов, станций, тоннелей и помещений с учётом их особенностей, а также параметры подаваемой в их газовый объём воздушной среды от систем кондиционирования.
На каждой станции, в тоннеле и вагоне под влиянием воздушных потоков, влаги, тепла и переменного состава воздуха формируется свой индивидуальный микроклимат. Из атмосферы поступает, как правило, прохладный свежий воздух, а с объектов в атмосферу – тёплая загрязнённая газовоздушная среда. Таким образом, в воздухе постоянно присутствуют и перемещаются различные химические соединения, вещества и элементы, оказывая непосредственное влияние на здоровье человека. Составляющие газовоздушной среды и её температура распределяются крайне неравномерно, что приводит к образованию тёплых и относительно холодных зон с повышенным содержанием вредных примесей и газов (в том числе углекислого) и низкой концентрацией кислорода.
Для обеспечения нормального микроклимата ко всем конструкциям, изделиям, устройствам, системам и техническим средствам предъявляются специальные требования, представленные в стандартах, санитарных нормах и правилах и других документах, имеющих силу законов. К сожалению, большинство этих требований разработаны исключительно для условий работы оборудования, систем и технических средств в наземных зданиях и сооружениях и по объективным причинам просто невыполнимы в реальных условиях подземных объектов.
Об опасности газовоздушной среды
Учёные Каролинского института (Швеция) провели исследования качественных показателей состава воздуха и выявили ещё одну проблему современных метрополитенов – наличие экологически опасной для человека газовоздушной среды. Так, сделав анализы проб смеси, взятых в различных местах, шведские учёные сделали вывод, что воздух подземки не менее опасен, чем продукты сгорания углеводородного топлива. По мнению шведских врачей, такой «воздух» разрушает ДНК человека, вызывает различные сердечно-сосудистые и иммунные заболевания, является причиной ежегодной преждевременной смерти свыше 5 тыс. шведов.
Учёные из Саутгемптонского университета (Великобритания), в свою очередь, провели анализ пыли, собранной на станциях Лондонского метро. Исследования показали, что эта пыль имеет в своём составе множество опасных компонентов (в том числе частицы металлов, в основном железа и меди) различных размеров и концентраций. Английские врачи-исследователи установили, что пыль крупных размеров оседает в основном на носовых проходах и трахее, а пыль мелких размеров способна проникать в бронхиолы и альвеолы лёгких, а также попадать в основную ткань и кровь. Концентрации железа и меди в воздухе Лондонской подземки настолько высоки, что металлы способны проникать в лёгкие, печень и мозг людей, вдыхающих такой «воздух». При этом, чем меньше размеры частиц в пыли, тем выше токсический эффект.
По данным специалистов лаборатории микроклимата электромеханической службы С.-Петербургского метрополитена, среднее значение концентрации пыли в тоннельном воздухе за последние 10 лет является относительно постоянным и составляет около 0,6 мг/м3. На первый взгляд, эта величина кажется незначительной. Однако расчёты показывают, что суммарное среднегодовое количество грязи и пыли, образующееся, например, только на Кировско-Выборгской линии, составляет около 700 кг. При этом до 2% его оседает на элементах вентиляторов и других конструкциях указанной линии, а остальная пыль посредством «поршневого» эффекта разносится по объёмам других станций и тоннелей.
О микробах
Постоянный рост пассажиропотоков создаёт ещё одну проблему – большую концентрацию людей в относительно малых объёмах. Известно, что места сосредоточения большого количества людей являются благоприятными условиями для распространения микробов. В то же время жара и духота способствуют быстрому их размножению. Наиболее загрязнёнными в этом смысле являются и Лондонский метрополитены.
С целью установления влияния микробов и бактерий на пассажиров в Московском метрополитене проводились исследования, в процессе которых были взяты смывы на микробы со стен станций, поручней эскалаторов и в вагонах. Результаты показали, что общемикробное число (концентрация различных микробов в заданном объёме) является значительным, однако нигде не превышает предельно допустимых значений. Санитарные правила эксплуатации метрополитенов не нарушены. Для людей с крепким иммунитетом пользование общественным подземным транспортом вполне безопасно. Биологи установили подвидовый состав микроорганизмов на исследуемых объектах. На всех станциях найдена сенная палочка (Bacillus subtilis) – бактерия, безвредная для здоровья человека, но разлагающая органические вещества и вызывающая порчу продуктов. В смывах станций «Пушкинская» и «Павелецкая»-кольцевая найдена бактерия Sarcina lutea. На станции «Киевская» - кольцевая – Sarcina alba. Как утверждают биологи, у людей с ослабленным иммунитетом они могут вызвать кожные раздражения, зуд и прыщи. На станциях «ВДНХ» и «Деловой центр» обитают условно патогенные бактерии Proteus Vulgaris. Эти микроорганизмы относятся к нормальной кишечной флоре, но с повышением температуры активизируются и могут послужить причиной пищевых токсикоинфекций и гнойных высыпаний на коже. Особо опасные микробы, стафилококки и стрептококки и вовсе не найдены. Наряду с микробами, на станциях «Киевская» - кольцевая и «Пушкинская» выявлены плесневые грибки Aspergillus – возбудители аллергии. Споры грибков могут вызвать затруднение дыхания, вплоть до развития приступов астмы. По мнению специалистов научно-консультативного клинико-диагностического отделения ЦНИИ эпидемиологии, в метро существует вероятность подхватить дизентерию, брюшной тиф, пищевые токсикоинфекции, гепатит А, педикулёз, ОРЗ, грипп, менингококковые и аденовирусные инфекции, а также туберкулёз.
Как решать проблемы?
К настоящему времени многие причины возникновения проблем подземки известны и достаточно хорошо изучены, однако, к большому сожалению, они не рассматриваются комплексно и во взаимосвязи между собой, а, следовательно, решаются в каждом метрополитене отдельно друг от друга и по-своему. Кроме того, наличие и обострение этих проблем никогда не связывалось с неудовлетворительным воздухообменом подземных объектов с атмосферой. К сожалению, системы вентиляции практически всех действующих сегодня метрополитенов имеют конструктивные недостатки, делающие их практически неработоспособными с момента их ввода в эксплуатацию.
Основными мероприятиями по решению рассмотренных проблем метрополитенов в настоящее время являются только пассивные мероприятия: оборудование вагонов и станций кондиционерами и системами очистки воздуха, обеззараживание «воздуха» ультрафиолетовыми лампами, периодическая влажная уборка платформ и помещений, постоянный мониторинг газовоздушной среды и т.д.
Сегодня уже понятно, что реализация подобных мер не способна решить проблемы жары и духоты, плохого микроклимата, эпидемиологического состояния и опасной экологической среды. Для кардинального и окончательного решения рассмотренных проблем следует устранить их причину, а не последствия. Основной причиной возникновения проблем является неработоспособность системы вентиляции, о чём неоднократно сообщалось в средствах массовой информации специалистами и руководителями различного уровня, в том числе и главным государственным санитарным врачом РФ.
Справедливости ради необходимо отметить, что воздухообмен на объектах метрополитена всё же происходит за счёт создаваемого электропоездами «поршневого» эффекта, но только в период их движения по тоннелям. При этом действие «поршневого» эффекта совершенно противоположное: с одной стороны, он удаляет часть микроорганизмов, грязи и пыли из метрополитена в атмосферу, с другой – разносит их по всем объектам подземки, а с третьей – в том и другом случаях негативно влияет на здоровье пассажиров и обслуживающего персонала. Наличие и обострение представленных проблем стало сегодня объективной реальностью функционирования современных метрополитенов, и их всё труднее игнорировать…
К сожалению, с каждым годом экологическая опасность метрополитенов возрастает, в связи с чем, одной из приоритетных задач руководства метрополитена должно стать обеспечение максимально экологически комфортных условий пребывания человека под землёй, что априори невозможно без восстановления работоспособности системы вентиляции. Необходимо устранить все её конструктивные недостатки. Одновременно разработать полные технические и санитарные требования к техническим средствам и системам для их работы под землёй с учётом объективных законов физики. Это повысит уровень экологической чистоты данного вида общественного транспорта.
Игорь ДУБРОВИН, Евгений ДУБРОВИН, кандидаты технических наук. С.-Петербург.
