长沙市地铁一号线车站内氡活度浓度的调查与评价

陈东辉，朱国祯，李植纯，彭俊哲，曹真伟，龙慧佳，葛良全，李先杰

(1.湖南省职业病防治院，长沙 410007；2.成都理工大学核技术与自动化工程学院，成都 610059；3.核工业北京化工冶金研究院，北京 100141)

氡气是一种集惰性与放射性于一体的特殊气体。众所周知，氡气对人类的健康会带来一定的危害。氡气被吸入人体后，其衰变产生的相关子体，可能会在人体某些器官富集形成内照射，从而威胁人体的健康。相关文献表明，氡气为引起肺癌的第二大诱因[1-2]。氡气产生后，会随大气环流运送到自然界的每一个角落。氡气与人类的日常生活形影相随，密不可分。联合国原子辐射影响科学委员会(UNSCEAR)2000年的报告中表明，氡及其子体所致人均年有效剂量约为天然本底辐射的54%[3](世界居民受到天然本底辐射的人均年有效剂量为2.4 mSv，氡及其子体所致人体的剂量约为1.3 mSv)。

通常情况下，地铁修建在地面10 m以下，周围地层释放氡气后，如果站台内通风效果不好，就容易造成氡累积，从而使其内的公众及工作人员接受不必要的辐射风险。长沙地铁1号线开通运营后，广受市民欢迎，人流量特别大，有资料显示年度客运总量约0.9亿乘次，日均客流24.5万人。因而，调查长沙地铁站内的氡活度浓度，评价地铁站内氡给人们带来的辐射剂量水平，对保障地铁站内公众及工作人员的健康具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 测量元件

调查中用到的氡气探测设备为核工业北京化工冶金研究院研发的KF606B型氡累积探测器，该设备的氡测量元件为日本BARYOTRAK公司生产的CR-39固体径迹探测器，规格为1 cm×1 cm×1 mm。仪器对氡活度浓度的探测下限为1.7 Bq·m-3。

1.2 测量方法

采用典型抽样法，抽取长沙地铁一号线5个车站作为样本，调查其中的氡活度浓度，并对其评价。用《环境空气中氡的标准测量方法》(GB/T 14582—1993)[4]中的径迹蚀刻法进行测量，布点时探测器远离通风口，距墙壁大于20 cm，距地面的距离为1.5 m以上。在地铁正常运营状态下，让探测器采样3个月。收集探测器后，立即将探测器密封保存，寄往核工业北京化工冶金研究院进行测量，得到地铁站台的氡活度浓度。

表1为各车站探测器的分布情况。考虑到站台内的人流量较大，公众在不知情的情况下，可能将其丢入垃圾筒，一般在站台上只布一个样。黄土岭站因其两个方向的站台不在同一空间，故在每个方向的站台内各布一个样。

表1 各车站布点数量Tab.1 The distribution number in the subway stations

1.3 质量控制

本调查工作中所用的测量设备，均经过了计量部门的刻度和校准。参与此工作的人员均经过系统培训，使用的探测器均有严格的质量控制程序。

2 结果讨论

2.1 监测点氡活度浓度的整体分析

本次调查共布样30个，回收29个，回收率为96.7%。表2为各监测点氡活度浓度情况。由表2可见，铁道学院站最低为30.0 Bq/m3，南湖路站最高为38.8 Bq/m3，氡活度浓度的范围22.5～53.0 Bq/m3，均值为35.3 Bq/m3，与长沙市室内氡活度浓度平均值(37.4 Bq/m3)的偏差仅为5.6%[9]，远低于国家现行标准《公共地下建筑及地热水应用中氡的放射防护要求》(WS/T 668—2019)[5]的限制要求(平均氡活度浓度的参考水平400 Bq/m3)，同时低于国际原子能机构于2014发布的《国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准》[6]中的推荐值(300 Bq/m3)。车控室、站台、客服中心平均氡活度浓度分别为36.8 Bq/m3、44.6 Bq/m3、27.3 Bq/m3，各车站内站台的氡活度浓度最高，可能与环境的湿度、通风差异相关。

表2 各监测点的氡活度浓度值Tab.2 Radon activity concentration value at each monitoring point

2.2 剂量估算

根据《室内氡及其子体控制要求》(GB/T 16146—2015)[7]中的公式，估算地铁车站内的氡所致公众及工作人员的有效剂量：

ERn=CRn×(DCFRn+F×DCFRnD)×t

(1)

式中，ERn为年均有效剂量，mSv；CRn为氡活度浓度值，Bq/m3；DCFRn为氡的剂量转换因子，mSv/(Bq·h·m-3)；DCFRnD为氡子体的剂量转换因子，mSv/(Bq·h·m-3)；F为平衡因子，取0.4；t为年停留时间，h。根据UNSCEAR 2000年报告中给出的数值，DCFRn=0.17×10-6，DCFRnD=9.0×10-6，参照我国室内平衡因子典型值，取F=0.4。长沙地铁1号线每天运营时间为16.5个小时，行车间隔为8分钟。公众每车次在站台的停留时间不超过8分钟，考虑到换乘、多次乘车等因素，公众每日在站台停留时间按2小时计算。工作人员年停留时间t=8×250=2 000 h，公众年停留时间t=2×250=500 h。由此计算出的工作人员及公众的年有效剂量列于表3。

表3 氡所致地铁站内人员年有效剂量估算结果Tab.3 The dose estimated from radon to personnel in subway stations

表3的结果表明，地铁站内的氡气所致工作人员及公众剂量处在本底水平范围内，满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871—2002)[8]的限制要求。

2.3 与国内外城市地铁站内氡活度浓度对比

随着经济的发展，国内已有很多城市修建了地铁。相关科研机构对其内的氡气进行了调查。表4为北京、上海、成都、广州、南京、天津、西安[10-17]等城市地铁站内的平均氡活度浓度与长沙地铁1号线的对比。

表4 长沙市地铁1号线与国内其他城市地铁氡活度浓度的对比Tab.4 Comparison of radon activity concentrations between Changsha Metro Line 1 and metro of other cities in China

表4的结果表明，长沙市地铁1号线车站内氡活度浓度的平均值，高于北京、上海、成都、南京、天津、武汉等城市，低于广州、西安。地铁内氡所致工作人员的年有效剂量与氡活度浓度的平均值成正相关的关系。但是由于计算时有些参数选取的差异，导致不同城市地铁站内氡活度浓度与剂量规律不一致。

3 结论

1)长沙市地铁一号线车站内氡活度浓度的范围22.5～53.0 Bq/m3，均值为35.3 Bq/m3，与长沙市室内氡活度浓度平均值(37.4 Bq/m3)的偏差仅为5.6%，远低于国家现行标准《公共地下建筑及地热水应用中氡的放射防护要求》(WS/T 668—2019)的限制要求。

2)长沙市地铁一号线车站内氡活度浓度所致工作人员及公众的年均有效剂量分别为0.28 mSv、0.08 mSv。地铁内的氡所致工作人员及公众年均有效剂量处在本底水平范围内，满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871—2002)的限制要求。

3)长沙市地铁一号线车站内氡活度浓度的平均值，高于北京、上海、成都、南京、天津、武汉等城市，低于广州、西安。地铁内氡所致工作人员的年均有效剂量与氡活度浓度的平均值成正相关的关系。

本工作得到长沙市地铁运营公司的大力协助与支持，在此表示感谢。