周 沖,康 青,李忠國,3,韓 昊

(1.解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院，重慶 401331；2.解放軍72593部隊(duì)，濟(jì)南 250000；3.解放軍69056部隊(duì)，烏魯木齊 830001)

地下建筑是指建造在地層中的建筑物和構(gòu)筑物，以及地上建筑的地下層部分，如地下洞庫、地下站臺、地下室、隧道等地下建筑，不僅在民用工業(yè)生產(chǎn)中可作為倉儲、工作和居住場所，而且在軍隊(duì)作戰(zhàn)和演訓(xùn)活動中可作為地下指揮所、軍用倉庫、地下通道、防空洞等，發(fā)揮出重要軍事用途。而研究表明，由于地基和土壤中廣泛存在氡氣等天然核素，地下建筑內(nèi)部環(huán)境中通常會有較高的天然輻射[1-2]，這可能對地下建筑中的工作人員或正在進(jìn)行軍事活動的官兵身體健康造成影響。天然輻射可造成白血病、白內(nèi)障、胎兒異常、壽命縮短等“晚發(fā)性效應(yīng)”[3]，以及氡可導(dǎo)致肺癌和其它病變，目前已得到證實(shí)并受到世界各國廣泛關(guān)注[4-5]，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)也對室內(nèi)環(huán)境中的氡濃度作出了明確要求[6-7]，天然輻射防護(hù)越來越受到人們重視。對地下建筑內(nèi)部環(huán)境中天然輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，分析其規(guī)律和影響效應(yīng)，為地下建筑的工業(yè)應(yīng)用和相關(guān)設(shè)施的環(huán)境評價(jià)提供了參考數(shù)據(jù)，對保護(hù)人員身體健康具有重要的指導(dǎo)意義。

1 監(jiān)測方法

根據(jù)國家《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染物控制規(guī)范》[7]和《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[8]要求，進(jìn)行天然輻射強(qiáng)度監(jiān)測。①設(shè)備：選用美國Medcom公司研發(fā)的“Radalert 100X”型多功能輻射測量儀，可快速精確檢測α、β、γ和Χ射線的劑量率和脈沖計(jì)數(shù)值，量程0～1 100μSv/hr，精度0.001μSv/hr；②對象：選取不同地區(qū)的洞庫、隧道、地下站臺和地上建筑地下室等，確保具有一定的代表性，其中地上建筑地下室最為廣泛，監(jiān)測數(shù)量居多；③選點(diǎn)：測量點(diǎn)選擇在建筑內(nèi)部空間的中央位置，較大空間采取多點(diǎn)測量，用支架固定儀器，距地高度1.5m，避免人為活動引起干擾；④時(shí)段：監(jiān)測集中于2017年5月至8月期間，屬暖熱季節(jié)，分布于早中晚各個(gè)時(shí)段；⑤測量：為提高精度，選用累計(jì)劑量測量法，每點(diǎn)連續(xù)測量3次取均值，另測量室外地面和地上首層輻射強(qiáng)度以作對比。

2 結(jié)果分析

2.1 監(jiān)測結(jié)果

如下表，對位于重慶、四川成都和湖北十堰的16個(gè)建筑進(jìn)行了輻射監(jiān)測，共記錄56個(gè)點(diǎn)位，獲得20組數(shù)據(jù)，其中第15～20組為其中2棟建筑3個(gè)不同時(shí)段的監(jiān)測值。B1表示地下層，F(xiàn)0表示室外地面，F(xiàn)1表示地上首層。

表 天然輻射監(jiān)測結(jié)果Tab. Natural radiation monitoring results

2.2 規(guī)律分析

如圖1，將B1層與F0層天然輻射強(qiáng)度進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，共20組監(jiān)測數(shù)據(jù)中，除第2、5組外，其余18組B1層輻射強(qiáng)度均低于F0層。

圖1 B1和F0輻射強(qiáng)度對比情況Fig.1 B1 and F0 radiation intensity comparison

如圖2，將B1層與F1層天然輻射強(qiáng)度進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，共20組監(jiān)測數(shù)據(jù)中，除第1～4組無地上層外，其余16組B1層輻射強(qiáng)度均低于F1層。

圖2 B1與F1輻射強(qiáng)度對比情況Fig.2 B1 and F1 radiation intensity comparison

總體規(guī)律為B1層輻射強(qiáng)度低于F0和F1層，這與以往研究結(jié)果存在差異，而以往研究表明建筑內(nèi)部環(huán)境中天然輻射強(qiáng)度通常為：地下室>室內(nèi)>室外[1]，低處>高處[4,9]。出現(xiàn)這種差異有其內(nèi)在原因：建筑內(nèi)天然輻射源主要是地基與周圍土壤、建筑材料、室外空氣、生活用水和燃?xì)忉尫诺奶烊缓怂豙1，10]，而與過去建筑相比，當(dāng)代建筑施工水平提升和材料技術(shù)發(fā)展，增強(qiáng)了B1層地面的密實(shí)性，大大降低了地基和土壤中天然核素析出率；與地上層相比，地下建筑內(nèi)部環(huán)境通常未進(jìn)行裝修且人為活動少，無裝飾材料、生活用水和燃?xì)忉尫盘烊缓怂?；B1層與F0層通風(fēng)較少，室外空氣中的氡等核素難以入內(nèi)；加上與F0層和F1層相比，地下層溫度較低，放射性核素活性不高[4,9]；多種原因?qū)е碌叵陆ㄖ?nèi)天然核素濃度偏低，輻射強(qiáng)度低于F0和F1層。

2.3 效應(yīng)分析

對地下建筑內(nèi)部環(huán)境中天然輻射劑量進(jìn)行估算，年劑量可表示為：

H=Emax×t

式中H表示天然輻射年劑量總值，單位mSv；Emax表示所監(jiān)測地下建筑內(nèi)部環(huán)境中天然輻射最大值，如表1取值為0.206μSv/h；t表示全年照射時(shí)間。

正常情況下，人員在地下建筑內(nèi)有效工作時(shí)間為每天約8h,全年工作約300天，照此計(jì)算可得，天然輻射年劑量H=0.49mSv，沒有超過GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[11]附錄B中規(guī)定的公眾劑量限值1mSv/a，不會對人體健康產(chǎn)生損傷效應(yīng)，在地下建筑內(nèi)部環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)生活和軍事活動是安全的。

如果考慮極端情況，人員全天24h、全年365天在地下建筑內(nèi)工作生活，可算得天然輻射年劑量極限值Hlimit=1.81mSv，沒有超過以上標(biāo)準(zhǔn)附錄B中規(guī)定的連續(xù)5年平均職業(yè)照射有效劑量限值20mSv/a，但是超過了公眾劑量限值1mSv/a，在輻射吸收率較高的情況下，存在人員年有效劑量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，可能對人體健康造成危害。此時(shí)只需在中途進(jìn)行一次人員輪換即可確保年劑量在標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)。

3 結(jié)論及建議

通過對不同類型的地下建筑進(jìn)行監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)了有別于以往研究結(jié)果的規(guī)律：地下建筑內(nèi)部環(huán)境中天然輻射強(qiáng)度通常低于室外地面和地上層室內(nèi)，這與建筑施工、材料、通風(fēng)、溫度和人為活動等多種因素有關(guān)。正常情況下，人員全年工作時(shí)間有限，地下建筑天然輻射劑量不會超過標(biāo)準(zhǔn)限值1mSv/a，對身體健康無損傷效應(yīng)，建議可進(jìn)行正常生產(chǎn)生活和軍事活動；但在工作時(shí)間足夠長的情況下，年劑量會超過標(biāo)準(zhǔn)限值1mSv/a，存在年有效劑量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，可能對人體造成危害，建議在工業(yè)生產(chǎn)和軍事活動過程中采取防護(hù)措施，如加強(qiáng)通風(fēng)換氣，定期輪換人員，即可確保安全。

[1] 任天山.室內(nèi)氡的來源、水平和控制[J].輻射防護(hù),2001,21(5):291-299.

[2] 潘自強(qiáng).我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.

[3] 嚴(yán)榮良.天然輻射和環(huán)境[J].新疆環(huán)境保護(hù),1978,1(1):20-26.

[4] 張 凱,楊翊方,王海軍,等.密閉空間氡濃度垂直分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào),2011,29(3):189-191.

[5] 馬吉英.室內(nèi)氡對人體健康的危害及防護(hù)[J].中國輻射衛(wèi)生,2012,21(4):506-508.

[6] GBZ116,地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] GB50325-2001,民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染物控制規(guī)范[S].

[8] HJT61-2001,輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[9] 權(quán)紅梅.居室氡的遷移特征和數(shù)值模擬[D].長春:吉林大學(xué),2008.

[10] Unscear.Sources and Effects of Ionizing Radiation(2000)[R].NewYork:UNSCEAR 2000 Report,2000.

[11] GB18871-2002,電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].