南京市地鐵內(nèi)氡氣濃度調(diào)查及評估

徐 敏

(南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇南京 210000)

一、前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，包括地鐵、遂道在內(nèi)的地下建筑的建設(shè)、使用越來越廣泛，大量的地下建筑在和平年代用作商場和購物中心。南京地鐵于2005年開始營運(yùn)，各類隧道工程也逐漸增多，等等這些使得氡的問題越來越引起人們的廣泛關(guān)注。國際癌癥中心(IARC)公布，氡及其子體是當(dāng)前認(rèn)識到的最重要的十九種致癌物質(zhì)之一，繼而，環(huán)境中的氡被世界衛(wèi)生組織(WHO)正式列為本世紀(jì)初十大健康殺手之一。聯(lián)合國原子能輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(UNSCEAR)稱，非職業(yè)性放射性內(nèi)照射劑量的54%以上來自氡及其子體。而且由于分布漲落大，少數(shù)情況可能高于正常平均值的幾百倍甚至更高［1］。中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所研究員王作元率領(lǐng)的研究小組在經(jīng)過長達(dá)9年的調(diào)查研究之后，首次提出室內(nèi)氡污染所造成的肺癌危險度指數(shù)為0．19。它意味著當(dāng)室內(nèi)空氣中氡濃度每增加100 Bq/m3時，在這種環(huán)境里居住的人患肺癌的幾率就會增加19%［2］。

氡氣在室內(nèi)的累積起因:一是在于它是房基下土壤和巖石空隙中自由運(yùn)動的氣體，并可通過任何縫隙進(jìn)人室內(nèi)，尤其遇到某些地質(zhì)結(jié)構(gòu)邊緣，由于上升氣流滲出地表，稱為“氡異常區(qū)”;二是在于水泥、花崗巖等的伴生放射性。地鐵等地下建筑由于處于地面以下，各個表面均可釋放氡氣至地鐵通道內(nèi)，加之通風(fēng)不暢，氡難以擴(kuò)散，容易造成氡的大量累積，致使?jié)舛葮O高。1998年韓國漢城地鐵七號線的九個車站的氡濃度嚴(yán)重超標(biāo)引起公眾恐慌和國際重視。我國沈陽市在1988－1989年對地下建筑氡濃度的調(diào)查結(jié)果顯示，地下室平衡當(dāng)量氡濃度算術(shù)均值為293 Bq/m3，高于地面建筑物室內(nèi)20余倍，＞600 Bq/m3的占十分之一［3］。

二、檢測方法的選擇

目前，測氡方法按照從測氡耗用時間可分為累積測氡法與瞬時測氡法。α徑跡法獲取數(shù)據(jù)需數(shù)月至一年，被動式活性炭吸附氡需數(shù)天，二者都屬于累積測氡。電離室、閃爍法、雙濾膜法等測氡耗時數(shù)分鐘到數(shù)小時，屬瞬時測氡法。用累積法測量的氡濃度比較準(zhǔn)確，但所需時間較長。瞬時法可反映氡及其子體時間變化規(guī)律，并且能快速、簡便地測定環(huán)境氡濃度，但瞬時法儀器探測下限較高，且受時間等因素變化的影響較大，所以誤差也較大。由于地鐵運(yùn)行時會到地面，地鐵列車內(nèi)氡濃度可能較低，用瞬時法測量結(jié)果比用累計(jì)法測量結(jié)果誤差大，因此，我們對地鐵進(jìn)行氡濃度調(diào)查時，采用瞬時法和累積法兩種方法進(jìn)行測量，而按累積法的測量結(jié)果進(jìn)行評價。

三、檢測儀器

累積法測量采用中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所(衛(wèi)生部核事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急中心)(以下簡稱輻射安全所)提供的含有CR－39固體徑跡探測器的LIH測氡杯;瞬時測量采用美國 Durridge公司的Rad7測氡儀和美國SUN NUCLEAR公司的L1027連續(xù)測氡儀進(jìn)行，技術(shù)指標(biāo)如表1所示:

表1 測量方法和儀器

四、檢測點(diǎn)位與檢測時間

13個地鐵車站，其中包括11個地下車站(奧體中心站、元通站、中勝站、三山街站、張府園站、新街口站、珠江路站、鼓樓站、玄武門站、新模范馬路站和南京站)和2個地面車站(小行站、紅山動物園站))，在每個地鐵車站的站臺，售票亭和車控室布放LIH測氡杯，布放時間為三個月。

瞬時測量:車站的選擇和累積測量的相同，在站臺、售票亭和車控室三個點(diǎn)進(jìn)行，每個點(diǎn)連續(xù)測量24小時取平均值。選擇無雨雪、無大風(fēng)的日子開展監(jiān)測工作，且在雨天、雨后24h內(nèi)或大風(fēng)過后12h內(nèi)不進(jìn)行監(jiān)測。

五、測量結(jié)果和分析

(一)瞬時氡濃度測量結(jié)果

瞬時氡濃度測量分別于2005年11月和2006年元月進(jìn)行了兩次，取兩次測量的平均值作為平均氡濃度。

(二)累積氡濃度測量結(jié)果

累積氡濃度測量由2005年11月布放測氡杯開始，至2006年2月回收止，持續(xù)時間為三個半月，測氡杯回收后送輻射安全所蝕刻、測讀，地鐵車站累積氡濃度的測量結(jié)果。

(三)影響南京地鐵站氡濃度的因素

(1)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響

在空氣中氡的四個來源中，建筑材料和地基土壤是其主要來源。

在此次對南京地鐵氡濃度的測量中，無論是累積測量或者瞬時測量，作為地面站的紅山動物園站氡濃度都為最高值，超過地下車站的氡濃度值，而同為地面站的小行站，氡濃度則相對較低，這一現(xiàn)象和兩個站的地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。

(2)季節(jié)的影響

元月測量結(jié)果略高于11月的測量結(jié)果，雖不明顯但也反映了季節(jié)對地鐵內(nèi)空氣中氡濃度的影響，即溫度越高氡濃度越低。這一差異說明地鐵雖然是地下建筑，但出入口較多，開放性強(qiáng)，因此氡氣的變化規(guī)律和大氣中基本相同。

(3)通風(fēng)方式的影響

分析地鐵中氡濃度較低的原因，除了地質(zhì)構(gòu)造外，主要和地鐵內(nèi)的通風(fēng)狀況有關(guān)，影響地鐵系統(tǒng)中空氣流通的因素主要有三個:一是，機(jī)械通風(fēng)，各車站兩端均有活塞/機(jī)械通風(fēng)機(jī)房，內(nèi)有兩臺TVF風(fēng)機(jī)，新風(fēng)量為3×104m3/h左右，每天通風(fēng)時間為16小時;二是，自然通風(fēng)，分別由內(nèi)外溫差和站口及進(jìn)風(fēng)亭受室外風(fēng)影響造成的壓差形成，風(fēng)量約為(6～7)×104m3/h;三是，列車在隧道行駛，由于活塞效應(yīng)產(chǎn)生的活塞風(fēng)，每輛列車產(chǎn)生總風(fēng)量為(8～10)×103m3，白天運(yùn)行高峰每小時列車密度為20列，由此計(jì)算通風(fēng)量可達(dá)(16～20)×104m3/h，此值已超過前面兩種的總和。

在地鐵11個地下車站的氡濃度累積測量值中，車控室最高，平均值為33．4Bq/m3，售票室最低，平均值為20．7Bq/m3，站臺略高于售票亭，為22．5Bq/m3，反映出車控室為一相對封閉的環(huán)境，只受機(jī)械通風(fēng)的影響，售票室雖和車控室同位于負(fù)一層，但為開放環(huán)境，同時受到三種通風(fēng)方式的影響，而站臺在負(fù)二層，主要受機(jī)械通風(fēng)和活塞風(fēng)的影響。

六、有效劑量估算及評價

(一)氡及其子體所致工作人員的有效劑量

目前，估算氡及其子體所致居民的有效劑量，一般都采用聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(UNSCEAR)推薦的估算模式，即采用氡暴露量(等于平衡等效氡濃度乘以暴露時間)乘以一個有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)來計(jì)算氡致有效劑量，估算公式為:

式中:D為氡致人體的年有效劑量當(dāng)量(Sv·a－1);

f為人員居留因子，視調(diào)查地區(qū)人員在室內(nèi)、外居留時間比例而定;

365×24是一年的小時數(shù);

q為有效劑量與氡暴露量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，UNSCEAR在其每年向聯(lián)合國大會提交的報(bào)告中不斷更新系數(shù)q的推薦值，以期得到更合理的結(jié)果。UNSCEAR2000年報(bào)告中的推薦值為9×10－9Sv/(Bq·m－3·h)［7］，并申明，對于兒童，這個值要更高一些。

由測量結(jié)果計(jì)算得出的地鐵工作人員所吸入氡及其子體產(chǎn)生的內(nèi)照射有效劑量列于表2中

表2 地鐵站內(nèi)氡及子體致工作人員內(nèi)照射年有效劑量

(二)有效劑量評價

經(jīng)計(jì)算，南京地鐵內(nèi)工作人員因吸入氡及其子體所致內(nèi)照射年有效劑量為0．63 mSv，低于全國平均值0．916 mSv［8］和江蘇省平均值 0．64 mSv［8］，也低于世界平均值 1．15 mSv［8］。

七、結(jié)論與建議

(一)對南京地鐵內(nèi)空氣中氡監(jiān)測結(jié)果顯示:累積測量和瞬時測量兩種結(jié)果在數(shù)值上存在一定的差別，累積值要比瞬時值高，但整體變化規(guī)律相同。

(二)在評價地鐵內(nèi)氡濃度時，選擇累積測量結(jié)果為依據(jù)。結(jié)果表明:南京地鐵車站中13個站內(nèi)氡濃度水平為17．9 Bq/m3～34．4 Bq/m3，平均氡濃度為26．3 Bq/m3，地鐵列車中各車廂內(nèi)的氡濃度水平為13．1 Bq/m3～30．1 Bq/m3，平均氡濃度為 19．8 Bq/m3，平均值均高于南京室內(nèi)氡濃度的平均值(17 Bq/m3)［4］，但遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的II類建筑物內(nèi)氡濃度400Bq/m3的限值［5］。

(三)元月測量結(jié)果略高于11月的測量結(jié)果，反映了季節(jié)對地鐵內(nèi)空氣中氡濃度的影響，即溫度越高氡濃度越低;在地鐵11個地下車站的氡濃度累積測量值中，車控室最高，平均值為33．4Bq/m3，售票室最低，平均值為20．7Bq/m3，站臺略高于售票亭，為22．5Bq/m3，反映出通風(fēng)對地鐵內(nèi)空氣中氡濃度的影響，即通風(fēng)方式越多，通風(fēng)量越大，氡濃度越低。

(四)地鐵內(nèi)氡及子體致居民的有效劑量為0．63mSv，接近江蘇省平均值0．64 mSv，低于全國平均值0．916 mSv，也低于世界平均值1．15 mSv［8］。南京地鐵雖為地下建筑，但由于出入口較多，而且受機(jī)械通風(fēng)、自然通風(fēng)和活塞風(fēng)的影響，車站內(nèi)空氣中氡濃度較低，總體放射性水平較低，基本上為正常本底水平。因此，對普通乘客來說，在這些場所停留不會導(dǎo)致過多的氡氣吸入量，不會對身體健康造成額外的傷害。

［1］Sources，Effects and Risks of Ionizing Radiation．UNSCEAR 1982 Report to the General Assembly，with annexes．New York:United Nations，1982．［2］白郁華等．室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量調(diào)查．原子能出版社1998．

［3］Art Hobson，Physics:concepts and connections(2nd ed．)，Prentice－h(huán)all Inc．，N．Y．，Chap．15．

［4］江蘇省環(huán)境氡調(diào)查協(xié)作組，江蘇省環(huán)境氡及其子體濃度與所致居民內(nèi)照射劑量估算，中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志．1994．01

［5］國家標(biāo)準(zhǔn)，(GB50325 2001)民用建筑工程環(huán)境污染控制規(guī)范［M］．

［6］潘自強(qiáng)．中國天然輻射水平和控制中一些問題的討論［J］．輻射防護(hù)．2001，21(5):257－268．

［7］UNSCEAR．Effects and Risks of Ionizing Radiation［M］．United Nations，New York，2000．

［8］江蘇省環(huán)境氡調(diào)查組．江蘇省環(huán)境氡及其子體濃度與所致劑量的研究［J］．中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志．1992，12(1):28．