地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

范延新

(黑龍江省科學(xué)院，哈爾濱 150001)

0 引 言

氡(Radon)是生活環(huán)境中主要的天然放射性核素之一，無色、無味放射性的氣化學(xué)惰性體，是放射性元素鈾、釷衰變的子體，也是人類所受天然輻照的重要來源之一。氡及其子體對(duì)人體所產(chǎn)生的照射占人體所受天然輻射照射2.4 mSv的一半以上。氡同位素主要有219Rn、220Rn和222Rn三種，而環(huán)境監(jiān)測(cè)中的氡主要指222Rn，衰變及其子體主要發(fā)射α射線(詳見圖1)。α射線是重帶電粒子，貫穿能力較弱而電離能力很強(qiáng)，因此α粒子的外照射對(duì)人體傷害不大，幾乎可以不用防護(hù)，但對(duì)吸入和食入引起的內(nèi)照射要足夠重視。在α粒子較強(qiáng)電離輻射作用下，生物組織和細(xì)胞被電離和激發(fā)失去正常的代謝功能，導(dǎo)致組織病變。大量流行病學(xué)資料和實(shí)驗(yàn)室研究表明，氡內(nèi)照射自然衰變產(chǎn)生的α粒子可對(duì)人的呼吸道系統(tǒng)造成輻射損傷，引發(fā)肺癌，是致肺癌的第二大因素，也會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷腎臟。

圖1 鈾系衰變圖Fig.1 Uranium decay

氡及其子體被認(rèn)為是空氣中最重要的污染物。根據(jù)國(guó)際癌癥中心(IARC)的研究，氡及其子體是目前最嚴(yán)重的19種致癌物質(zhì)中的一種。此外，環(huán)境中的氡氣被世界衛(wèi)生組織(WHO)正式列為21世紀(jì)初10大健康殺手之一。聯(lián)合國(guó)原子能輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)(UNSCEAR)稱，非職業(yè)性放射性內(nèi)照射劑量的54%以上均是來自氡及其子體[1]。中國(guó)學(xué)者王作元等通過研究發(fā)現(xiàn)并首次提出室內(nèi)氡污染所引起肺癌的危險(xiǎn)度指數(shù)為0.19[2]。環(huán)境中，氡濃度在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的平均值每上升100 Bq/m3，人們患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加高達(dá)16%。

1 地鐵站內(nèi)空氣氡濃度水平

地鐵、遂道等地下設(shè)施的使用愈發(fā)廣泛。地鐵是城市的主要公共交通系統(tǒng)，而地鐵站是室內(nèi)區(qū)域，構(gòu)成封閉環(huán)境，容易受到氡氣的影響，因此這些區(qū)域很可能產(chǎn)生較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量。地下建筑物周圍會(huì)釋放氡氣，由于通風(fēng)條件的限制，氡濃度通常高于地面建筑物[3]。地鐵中，氡氣的來源與地面建筑物中氡氣的來源大致相同，主要來自于地鐵工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)外環(huán)境中固定的土壤、巖石和流通的地下水及內(nèi)部結(jié)構(gòu)中建筑材料和裝飾材料等[4]。

許多國(guó)家對(duì)住宅進(jìn)行了室內(nèi)和室外氡氣體測(cè)量調(diào)查，但關(guān)于地下公共設(shè)施氡測(cè)量的研究很少，如地鐵或地鐵站、地下購(gòu)物中心和地下停車場(chǎng)設(shè)施等。一般來說，氡在地下室和與土壤接觸的地下建筑物中含量最高。氡暴露已成為在地下空間工作人員非常關(guān)心的問題。目前，地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度的水平和分布信息有限，因此開展地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度的監(jiān)測(cè)、了解空氣氡濃度的水平和分布、評(píng)價(jià)工作人員及公眾因空氣氡引起的吸收劑量水平和危險(xiǎn)程度是非常必要的。

1.1 國(guó)外監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

1980年以來，環(huán)境中氡是否影響人體健康引起了人們的廣泛關(guān)注。1989年，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)向各成員國(guó)政府建議開展一項(xiàng)名為“人類環(huán)境氡調(diào)查”的研究工作，以期掌握氡濃度現(xiàn)狀水平。國(guó)外部分地區(qū)開展了有關(guān)地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度的調(diào)查，如首爾、慕尼黑、赫爾辛基、東京等城市，其地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度范圍大致為7.2～619.4 Bq/m3，平均值約為41.8 Bq/m3，各城市監(jiān)測(cè)結(jié)果具體見表1。

表1 國(guó)外城市地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平[4-11]Tab.1 Radon concentration level of air environment in subway stations in foreign cities[4-11]

1.2 國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)環(huán)境氡濃度研究起步較晚，早期對(duì)于氡的研究主要集中在鈾礦山和部分其他礦山的輻射防護(hù)，20世紀(jì)末才開展了地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度的相關(guān)調(diào)研，21世紀(jì)后多地陸續(xù)開展了針對(duì)地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度的監(jiān)測(cè)研究。目前，我國(guó)北京、上海、香港、廣州、深圳等城市開展了有關(guān)地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度的調(diào)查，其地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度范圍大致為1.2～166.5 Bq/m3，平均值約為23.5 Bq/m3，各城市監(jiān)測(cè)結(jié)果具體見表2。國(guó)內(nèi)城市地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平與國(guó)外城市地鐵站對(duì)比發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)城市地鐵站內(nèi)氡濃度水平低于國(guó)外城市地鐵站。

表2 國(guó)內(nèi)地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平[12-22]Tab.2 Radon concentration level of air environment in subway stations in cities in China[12-22]

1.3 國(guó)內(nèi)外氡濃度控制值標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)內(nèi)和WHO使用的氡濃度限值標(biāo)準(zhǔn)見表3，限值標(biāo)準(zhǔn)范圍為100～400 Bq/m3。若地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度以推薦性標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《公共地下建筑及地?zé)崴畱?yīng)用中氡的放射防護(hù)要求》為標(biāo)準(zhǔn)值，則表2中國(guó)內(nèi)所監(jiān)測(cè)的地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度皆未超標(biāo)。而以強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》為限定，則西安所測(cè)的部分地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度超過了標(biāo)準(zhǔn)值。此外，《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》和《室內(nèi)氡及其子體控制要求》也分別對(duì)工作場(chǎng)所、住宅和新建、已建場(chǎng)所中氡濃度做出了控制值要求。

表3 國(guó)內(nèi)外氡濃度控制標(biāo)準(zhǔn)[23-27]Tab.3 Radon concentration control standard at home and abroad[23-27]

2009年，WHO頒布了《世衛(wèi)組織室內(nèi)氡防護(hù)手冊(cè)：公共衛(wèi)生角度》，設(shè)立了100 Bq/m3的氡濃度年平均值作為各國(guó)參考水平，如果具體情況達(dá)不到這一標(biāo)準(zhǔn)，則參考水平不應(yīng)超過300 Bq/m3。2020年，我國(guó)現(xiàn)行的《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》做出了修訂，氡控制值要求較2013年版的要求更為嚴(yán)格，提高了2倍多，可以看出， 我國(guó)已經(jīng)開始重視室內(nèi)氡的危害。現(xiàn)行的國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，很多都給出了氡的年平均濃度控制值和氡及其子體濃度對(duì)相關(guān)人員所致年均有效劑量的控制值。所有氡的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)并不是氡照射是否對(duì)人體造成損害的界限，僅是進(jìn)行氡防護(hù)的最優(yōu)化的一個(gè)準(zhǔn)則。

2 地鐵內(nèi)氡所致年有效劑量

氡是一種致癌物，長(zhǎng)時(shí)間接觸這種氣體會(huì)使氡子體沉積在呼吸器官的活性表面，導(dǎo)致肺癌，所以人們對(duì)地鐵車站內(nèi)氡濃度水平的重要性的認(rèn)識(shí)正在迅速增長(zhǎng)[28]。通過調(diào)查地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平評(píng)價(jià)地鐵站內(nèi)氡濃度對(duì)民眾輻射劑量水平的影響，對(duì)于保障地鐵站內(nèi)乘客及工作人員的生命健康具有深遠(yuǎn)意義。表4和表5分別列出了地鐵站內(nèi)人員所受年有效劑量和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)列出的控制值，由此可以看出，目前所監(jiān)測(cè)的地鐵站內(nèi)工作人員與乘客的年有效劑量均未超過WHO發(fā)布的《世衛(wèi)組織室內(nèi)氡防護(hù)手冊(cè)：公共衛(wèi)生角度》中設(shè)立的控制值3 mSv/a。但調(diào)查地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平時(shí)，仍需估算工作人員及公眾的年有效劑量水平，使人們更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)到地鐵站內(nèi)氡濃度所致的照射水平及是否會(huì)對(duì)人體造成危害。

表4 氡所致地鐵站內(nèi)工作人員與乘客年有效劑量Tab.4 Effective dose of working staff and passengers caused by Radon

表5 國(guó)內(nèi)外氡所致人員年有效劑量控制標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 Effective dose control standards of staff caused by Radon at home and abroad

3 監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)的問題及建議

3.1 問題

氡濃度限值標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。我國(guó)目前雖制定了數(shù)個(gè)有關(guān)室內(nèi)氡濃度限值的標(biāo)準(zhǔn)，但卻是由不同部門制定的不同標(biāo)準(zhǔn)，存在著標(biāo)準(zhǔn)制定部門較多、管理方式多樣、缺乏規(guī)劃等問題，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)條款和內(nèi)容存在交叉、重復(fù)甚至出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)目前還尚未專門為地鐵內(nèi)的氡濃度制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此針對(duì)性、客觀性地評(píng)價(jià)地鐵內(nèi)的氡環(huán)境空氣質(zhì)量仍較為困難。

國(guó)內(nèi)地鐵站內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度監(jiān)測(cè)推進(jìn)力度不夠。雖然國(guó)家相關(guān)部門先后出臺(tái)了相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了省級(jí)、地市級(jí)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)察機(jī)構(gòu)基本儀器設(shè)備配置，但地市級(jí)城市配備的儀器設(shè)備中未對(duì)“氡及氡子體測(cè)量設(shè)備”和“氡析出率儀”做硬性要求，因此部分城市一直未對(duì)地鐵站進(jìn)行氡濃度監(jiān)測(cè)。

部分地鐵站開展空氣環(huán)境中氡濃度水平調(diào)查時(shí)并未評(píng)估由其對(duì)人體所致的年有效劑量，從而無法評(píng)價(jià)工作人員及公眾因空氣氡引起的吸收劑量水平和危險(xiǎn)程度。

地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度較高。目前，國(guó)內(nèi)外所監(jiān)測(cè)的部分地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度水平較高，最高值達(dá)619.4 Bq/m3，因此急需對(duì)現(xiàn)有超標(biāo)和未超標(biāo)的地鐵站做好氡氣治理和防護(hù)措施。

3.2 建議

梳理、整合、完善現(xiàn)有的室內(nèi)氡濃度限值標(biāo)準(zhǔn)，廢除不符合現(xiàn)行實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上制訂地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度的監(jiān)測(cè)、防護(hù)及限值標(biāo)準(zhǔn)體系。

開展地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度監(jiān)測(cè)工作。在地市級(jí)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)察機(jī)構(gòu)配備“氡及氡子體測(cè)量設(shè)備”和“氡析出率儀”等儀器設(shè)備，并積極組織開展當(dāng)?shù)氐牡罔F內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度監(jiān)測(cè)。在開展相關(guān)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)估算氡濃度對(duì)工作人員及公眾所致的年有效劑量水平。

進(jìn)一步加強(qiáng)地鐵內(nèi)氡氣治理和防護(hù)措施。地鐵選址應(yīng)考慮地下氡濃度的影響，避開巖石、土壤中氡水平較高及圍巖破碎嚴(yán)重地區(qū)。在選用建筑材料時(shí)，盡量選擇放射性核素226Ra含量較低及氡析出率較低的材料，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。確保室內(nèi)通風(fēng)換氣是降低氡濃度的主要方法之一，待地鐵建成后，應(yīng)讓室內(nèi)氡濃度處于低濃度水平，這是較經(jīng)濟(jì)同時(shí)也是直接有效的方法之一。

積極開展氡危害科普工作。各高校、科研院所和相關(guān)部門應(yīng)積極開展氡危害科普，使公眾了解氡，認(rèn)識(shí)到氡的危害，做好相應(yīng)的防護(hù)措施，保護(hù)好自身安全。