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今日一则报道称:一男子终于发现自己一坐高铁就犯困的原因了,原来他自带便携式室内二氧化碳检测设备,发现高铁车厢内的二氧化碳浓度高达2207ppm。

那么犯困和高铁车厢内的二氧化碳浓度到底有关系吗?咱们不妨算一算就知道了。

高铁列车里二氧化碳CO2浓度到底能有多大?

这个可以算出来。我们分别从两个角度考虑:(1)高铁车厢空间有多大?(2)乘客可以呼吸出来的二氧化碳CO2有多少?就以最常见的主流车型来看,标准二等座车厢每节定员85人。

(1)先说车厢内客室可呼吸空间。

单节车厢长约25米、宽约3.36米,客室净高约2.2米,总体积约184.8立方米(含座椅、行李架、设备间、过道等体积)。上述座椅占用的空间约为30立方米,行李架、小桌板、设备柜等占用的空间约为20立方米。扣除上述附件体积后,单节车厢客室内剩余的客室可呼吸空间约为135立方米。

(2)再说人们呼吸排出的二氧化碳量。

成年人在安静状态下,每分钟呼出的废气体积平均值约为6~8升,其中含有的二氧化碳CO2体积分数约为4%~5%。换算之后单人每分钟呼出的二氧化碳体积平均值约为0.24~0.4升。

(3)车厢内的二氧化碳含量。

按照以上数据推算,假如车厢按定员85人坐满,列车行车间隔约30分钟,车厢内二氧化碳浓度本底值为0.05%(500ppm)。这样30分钟后车厢内乘员呼出的二氧化碳体积最大为30分钟×0.4升/人·分钟×85人=1020升≈1立方米。

假设半小时内列车没有进行通风换新风,这样车厢内聚集的二氧化碳体积浓度平均值将达到1÷135+0.05%=0.74%+0.05%=0.74%折合为7900ppm。

列车车厢内二氧化碳到底是否会出现这种浓度?以及它对人体有多大影响呢?咱们接着往下看。

二氧化碳CO2浓度对人体的影响

江西省疾控中心官网有专门介绍二氧化碳对人体影响的科普文章,我们借此梳理一下,如下表所示:

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[CO2](ppm)

对人体的影响

350–450

室外基线,空气清新,呼吸顺畅

600–1000

舒适区间

1000–1500

空气浑浊,开始昏昏欲睡,注意力涣散,敏感人群头痛

1500–2000

认知显著下降,困倦加重,工作效率锐减,脑血管扩张致头晕

2000–5000

头痛、嗜睡、心跳加快、轻度恶心;>3000 呼吸加深、耳鸣、血压升高

5000–10000

职业暴露8小时限值5000ppm;更高可致严重不适、意识模糊

研究发现,当室内二氧化碳浓度超过1000ppm时,决策能力下降11-23%,信息使用能力降低20%战略思维清晰度减弱。

结论

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由此可见,高铁列车按最不利工况【假如封闭运行半小时不停车开门,途中也不进行环风】,那么二氧化碳的峰值可能达到7900ppm的水平,参考上表,已经超过了职业暴露8小时的上限值5000ppm,乘客会出现严重不适、意识模糊。

但是我们在实际乘坐中,没有报道出现过这样的情况,说明高铁列车哪怕在这半小时内也在进行通风换风。

实际情况

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有过一些高铁车厢内实际运行时二氧化碳CO2的数据供大家参考。

  • 典型工况:始发空载约800~900ppm;满员长途升至1500~2200ppm,峰值可达3000~5600ppm。
  • 停站效应:开门通风3–5分钟可降至1200~1400ppm;关门行驶后快速回升。
  • 设计值:每小时换气6–12次,人均新风量>15m³/h,目标CO₂ ≤1500ppm;但高密度客流下常超标。

这样看,如果旅客自测车厢内满员状态下CO2浓度达到2207ppm,说明两个问题:(1)多数乘客犯困,与浓度正相关。(2)列车行进中半小时正常换气约3~6次,但如果次数不足,将会出现二氧化碳含量升高的情况。

相关国家标准

高铁车厢空气质量与CO₂浓度有两个标准可供借鉴:

1. 民用通用标准:GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》,CO₂ 1小时平均≤1000ppm(0.1%)。

2. 铁路行业参考:GB 37488-2019《公共场所卫生指标及限值要求》,客运交通等候与工具内CO₂ ≤1500ppm。

结语

这样看来,高铁车厢内应适当增加换气次数,确保新风量足量使车厢内二氧化碳保持在较低的令人舒适的水平。但是也要考虑另外一个问题,随着通风次数和新风量的增加,会导致车厢内气温变低,这在冬季里乘客会觉得气温偏低也会导致不舒适。