En ny studie medförfattare av U of T Engineering professor Greg Evans visar att tunnelbanor ökar vår personliga exponering för vissa föroreningar, även när de minskar de totala utsläppen – och att Toronto har de högsta nivåerna i Kanada.

Fynden kommer från data som samlats in på TTC-plattformar och i tåg under tre veckor sommaren 2010 och vintern 2011. I samarbete med forskare från Health Canada och McGill University, Evans och hans elever använde bärbara detektorer för partiklar – små partiklar suspenderade i luften – och fann att de var mycket högre än i den omgivande luften utanför.

Teamet utvärderade luftkvaliteten med hjälp av ett mått som heter PM2.5, som mäter massan av luftburna partiklar mindre än 2,5 mikrometer per kubikmeter luft. "Medan större partiklar fastnar i din näsa eller hals, dessa kan göra vändningarna för att kunna ta sig djupt ner i lungorna, " säger Evans. Som jämförelse, ett typiskt människohår är 50 till 100 mikrometer brett.

Evans säger att ett typiskt PM2,5-värde utomhus för Toronto skulle vara i storleksordningen 10 mikrogram partiklar per kubikmeter luft. En dag med dålig luftkvalitet i Toronto, det värdet kan stiga så högt som 30 mikrogram per kubikmeter, och partiklarna skulle vara synliga i luften som dis.

Men på Torontos tunnelbaneplattformar och tåg, laget mätte ett medelvärde på 100 mikrogram per kubikmeter. "Det är jämförbart med en vanlig dag i Peking, " säger Evans. Resultaten publiceras i dag i tidskriften Miljövetenskap och teknik .

På gatan, Förbränningskällor som bilar och lastbilar är de dominerande bidragsgivarna till PM2,5-nivåerna. Men tunnelbanetåg är elektriska, så partiklarna i tunnelbanestationer måste komma från en annan källa.

"Vi vet genom att analysera sammansättningen av partiklarna att det inte bara är vardagssmuts, " säger Evans. "Metallkoncentrationerna är mycket höga, och förhållandet mellan mangan och järn liknar det du ser i stål."

Denna sammansättning antyder att nötning mellan hjulen och spåret på tåget slipar bort små stålpartiklar. När varje tåg kommer till stationen, den skjuter en luftpelare framför sig, som rör upp dessa partiklar tillsammans med allt annat damm som lagt sig på spårnivå.

På stationer ovan jord, som Rosedale och Davisville, teamet fann att PM2.5-mätningar var ungefär hälften av vad de var under jord. Vancouvers Skytrain-system, som främst är ovan jord, hade också mycket lägre genomsnittliga PM2,5-värden vid, 17 mikrogram per kubikmeter. Montreals system, medan den är helt under jord, i genomsnitt 36 mikrogram per kubikmeter, vilket Evans säger kan bero på att dess gummihjul, betongskenor, och träbaserat bromssystem leder till mindre nötning än stål-på-stål.

Långvarig exponering för PM2.5-föroreningar har associerats med negativa effekter på andnings- och hjärtsystemen, och kortvarig exponering för höga nivåer kan förvärra astma eller utlösa hjärtinfarkt. Nuvarande Health Canada-riktlinjer rekommenderar att PM2.5-nivåer inomhus hålls "så låga som möjligt, "och åtminstone, lägre än uteluften.

Evans påpekar att dessa fynd måste tas i sitt sammanhang. De flesta pendlare tillbringar bara ungefär en timme eller så på tunnelbanan varje dag, vilket innebär att dess inverkan på den totala dagliga exponeringen är begränsad. "Att ta transit ökar bara en given daglig total exponering med 20 procent, säger Evans.

Däremot PM2.5-nivån utomhus kan variera dag idag med mycket mer än 20 procent helt enkelt på grund av vädret. "Jämförelsen mellan de tre tunnelbanesystemen visar att detta är en exponering som kan förebyggas och vi bör vidta åtgärder för att minska den, " säger Evans. "Dessa partiklar kan också vara mer giftiga än vanliga utomhuspartiklar på grund av deras höga metallinnehåll."

"Fynden liknar tidigare publicerade studier utförda i tunnelbanesystem över hela världen, " säger Keith Van Ryswyk, Scientific Project Coordinator vid Health Canadas Air Health Science Division och huvudförfattare till studien. "Resultaten från studien kan användas för att vägleda transportplanerare i Kanada för att förbättra luftkvaliteten för pendlare."

Evans säger att exponeringen kan minskas genom att uppgradera ventilationssystem och rensa upp damm som kan vara källan till partiklarna. Han påpekar att hans mätningar gjordes före introduktionen av nya tågvagnar på Torontos linje 1, linjen Yonge-University-Spadina, 2011. Dessa nya bilar kanske redan minskar exponeringen genom bättre bromssystem och förbättrade luftfilter, även om dessa studier ännu inte har gjorts.

Sålänge, Evans säger att han kommer att fortsätta använda tunnelbanan för sin dagliga pendling, åtminstone när cykling inte är ett alternativ. "Kollektivtrafik erbjuder fördelen av bättre luftkvalitet över hela staden, " säger han. "Det här räcker inte för att jag ska sluta ta tunnelbanan, men samtidigt, vi borde försöka minska vår exponering."