地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度監(jiān)測現(xiàn)狀

范延新

(黑龍江省科學院，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，因此α粒子的外照射對人體傷害不大，幾乎可以不用防護，但對吸入和食入引起的內(nèi)照射要足夠重視。在α粒子較強電離輻射作用下，生物組織和細胞被電離和激發(fā)失去正常的代謝功能，導致組織病變。大量流行病學資料和實驗室研究表明，氡內(nèi)照射自然衰變產(chǎn)生的α粒子可對人的呼吸道系統(tǒng)造成輻射損傷，引發(fā)肺癌，是致肺癌的第二大因素，也會嚴重損傷腎臟。

圖1 鈾系衰變圖Fig.1 Uranium decay

氡及其子體被認為是空氣中最重要的污染物。根據(jù)國際癌癥中心(IARC)的研究，氡及其子體是目前最嚴重的19種致癌物質中的一種。此外，環(huán)境中的氡氣被世界衛(wèi)生組織(WHO)正式列為21世紀初10大健康殺手之一。聯(lián)合國原子能輻射效應科學委員會(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]。中國學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度指數(shù)為0.19[2]。環(huán)境中，氡濃度在長時間內(nèi)的平均值每上升100 Bq/m3，人們患肺癌的風險就會增加高達16%。

1 地鐵站內(nèi)空氣氡濃度水平

地鐵、遂道等地下設施的使用愈發(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)空氣質量。地下建筑物周圍會釋放氡氣，由于通風條件的限制，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結構外環(huán)境中固定的土壤、巖石和流通的地下水及內(nèi)部結構中建筑材料和裝飾材料等[4]。

許多國家對住宅進行了室內(nèi)和室外氡氣體測量調(diào)查，但關于地下公共設施氡測量的研究很少，如地鐵或地鐵站、地下購物中心和地下停車場設施等。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、了解空氣氡濃度的水平和分布、評價工作人員及公眾因空氣氡引起的吸收劑量水平和危險程度是非常必要的。

1.1 國外監(jiān)測現(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注。1989年，國際原子能機構(IAEA)向各成員國政府建議開展一項名為“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。國外部分地區(qū)開展了有關地鐵站空氣環(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)測結果具體見表1。

表1 國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 國內(nèi)監(jiān)測現(xiàn)狀

我國對環(huán)境氡濃度研究起步較晚，早期對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，20世紀末才開展了地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度的相關調(diào)研，21世紀后多地陸續(xù)開展了針對地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度的監(jiān)測研究。目前，我國北京、上海、香港、廣州、深圳等城市開展了有關地鐵站空氣環(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)測結果具體見表2。國內(nèi)城市地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平與國外城市地鐵站對比發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)城市地鐵站內(nèi)氡濃度水平低于國外城市地鐵站。

表2 國內(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 國內(nèi)外氡濃度控制值標準

目前，國內(nèi)和WHO使用的氡濃度限值標準見表3，限值標準范圍為100～400 Bq/m3。若地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度以推薦性標準《室內(nèi)空氣質量標準》和《公共地下建筑及地熱水應用中氡的放射防護要求》為標準值，則表2中國內(nèi)所監(jiān)測的地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度皆未超標。而以強制性標準《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標準》為限定，則西安所測的部分地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度超過了標準值。此外，《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》和《室內(nèi)氡及其子體控制要求》也分別對工作場所、住宅和新建、已建場所中氡濃度做出了控制值要求。

表3 國內(nèi)外氡濃度控制標準[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)氡防護手冊：公共衛(wèi)生角度》，設立了100 Bq/m3的氡濃度年平均值作為各國參考水平，如果具體情況達不到這一標準，則參考水平不應超過300 Bq/m3。2020年，我國現(xiàn)行的《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標準》做出了修訂，氡控制值要求較2013年版的要求更為嚴格，提高了2倍多，可以看出， 我國已經(jīng)開始重視室內(nèi)氡的危害?，F(xiàn)行的國際和國家標準，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相關人員所致年均有效劑量的控制值。所有氡的防護標準并不是氡照射是否對人體造成損害的界限，僅是進行氡防護的最優(yōu)化的一個準則。

2 地鐵內(nèi)氡所致年有效劑量

氡是一種致癌物，長時間接觸這種氣體會使氡子體沉積在呼吸器官的活性表面，導致肺癌，所以人們對地鐵車站內(nèi)氡濃度水平的重要性的認識正在迅速增長[28]。通過調(diào)查地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平評價地鐵站內(nèi)氡濃度對民眾輻射劑量水平的影響，對于保障地鐵站內(nèi)乘客及工作人員的生命健康具有深遠意義。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標準列出的控制值，由此可以看出，目前所監(jiān)測的地鐵站內(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)氡防護手冊：公共衛(wèi)生角度》中設立的控制值3 mSv/a。但調(diào)查地鐵站空氣環(huán)境中氡濃度水平時，仍需估算工作人員及公眾的年有效劑量水平，使人們更準確地認識到地鐵站內(nèi)氡濃度所致的照射水平及是否會對人體造成危害。

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 國內(nèi)外氡所致人員年有效劑量控制標準Tab.5 Effective dose control standards of staff caused by Radon at home and abroad

3 監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的問題及建議

3.1 問題

氡濃度限值標準有待進一步完善。我國目前雖制定了數(shù)個有關室內(nèi)氡濃度限值的標準，但卻是由不同部門制定的不同標準，存在著標準制定部門較多、管理方式多樣、缺乏規(guī)劃等問題，出現(xiàn)了標準條款和內(nèi)容存在交叉、重復甚至出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象。國內(nèi)目前還尚未專門為地鐵內(nèi)的氡濃度制訂相應的標準，因此針對性、客觀性地評價地鐵內(nèi)的氡環(huán)境空氣質量仍較為困難。

國內(nèi)地鐵站內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度監(jiān)測推進力度不夠。雖然國家相關部門先后出臺了相關法規(guī)和標準，規(guī)定了省級、地市級輻射環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)察機構基本儀器設備配置，但地市級城市配備的儀器設備中未對“氡及氡子體測量設備”和“氡析出率儀”做硬性要求，因此部分城市一直未對地鐵站進行氡濃度監(jiān)測。

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

地鐵內(nèi)空氣環(huán)境中氡濃度較高。目前，國內(nèi)外所監(jiān)測的部分地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度水平較高，最高值達619.4 Bq/m3，因此急需對現(xiàn)有超標和未超標的地鐵站做好氡氣治理和防護措施。

3.2 建議

梳理、整合、完善現(xiàn)有的室內(nèi)氡濃度限值標準，廢除不符合現(xiàn)行實際的標準，在此基礎上制訂地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度的監(jiān)測、防護及限值標準體系。

開展地鐵內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度監(jiān)測工作。在地市級輻射環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)察機構配備“氡及氡子體測量設備”和“氡析出率儀”等儀器設備，并積極組織開展當?shù)氐牡罔F內(nèi)空氣環(huán)境氡濃度監(jiān)測。在開展相關監(jiān)測時，應估算氡濃度對工作人員及公眾所致的年有效劑量水平。

進一步加強地鐵內(nèi)氡氣治理和防護措施。地鐵選址應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重地區(qū)。在選用建筑材料時，盡量選擇放射性核素226Ra含量較低及氡析出率較低的材料，并采取相應的防護措施。確保室內(nèi)通風換氣是降低氡濃度的主要方法之一，待地鐵建成后，應讓室內(nèi)氡濃度處于低濃度水平，這是較經(jīng)濟同時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、科研院所和相關部門應積極開展氡危害科普，使公眾了解氡，認識到氡的危害，做好相應的防護措施，保護好自身安全。