鄭州航空成地下氡的研究意義

(華北地質勘查局綜合普查大隊 河北 廊坊 065200)

據中國最新人口顯示，2018年初中國總人口數估計已接近14億，并將以每年0.52%的人口增長率穩定持續增加。根據中科院估計，我國的最高人口數量應控制在16億上下[1]。雖然我國國土疆域遼闊，然而適宜人類生存發展的綠洲面積相對有限。不斷推進的城市化進程引起了大量人口涌向城市，這給城市用地帶來巨大壓力。有計劃地向地下發展生存空間，是緩解土地資源緊張問題的方案之一。對于人口居住問題，目前我國是以橫向擴展城市面積和縱向拔高建(構)筑物高度的方式增加生活空間，而不斷擴大的城市面積在一點點吞食耕地面積，不斷升高的建筑物慢慢對城市形成遮天蔽日的籠罩，養活人口數量和生活環境質量也在快速下降。隨著城市大規模地面基礎設施的完善，也在影響地表水徑流或下滲，改變生態環境。同時，向地下發展生存空間有不可替代的優點。城市地上空間是通過圍合形成，周圍是空間，城市地下空間是通過挖掘形成，周圍是巖石或土壤，比較而言，后者更獨具隔音、防護、密閉、抗震、隔熱保溫等優勢，所以城市有必要由外延擴張式向內涵提升式轉變[2]。

國外城市地下空間開發歷程總體表現為由市政主導——交通主導——全面發展的的趨勢[3]。目前國外城市地下空間的規劃水平已跟隨城市化進程達到較高層次。例如，以加拿大蒙特利爾[4]為代表的“地下連廊”地下空間應用模式，該城市不僅可適應寒冷漫長的冬季氣候，而且功能相當完善滿足市場需求。眾多國外城市通過有序合理開發地下空間解決資源與環境危機，科學有效地拓展了城市空間，維持和改善了地面人民環境。目前我國城市正在加速發展，“城市綜合癥”隨之而來，須借鑒國外城市開發利用地下空間的成功經驗，實現城市永續發展。

鄭州航空城區已經列入“鄭州國家中心城市和綜合交通樞紐與物流中心城市”的規劃范圍內，將是鄭州市的沖要繁華地帶，其人流、物流聚散方便，是未來鄭州市交通、人流、物流的聚散樞紐區之一。充分開發利用它們的地下空間資源，大力提升對四面八方匯來之人流、物流的消納、儲存與中轉、聚散效率，盡最大能力釋放區域交通潛力優勢。鄭州航空城區地形平坦、開闊，第四系松散沉積層巨厚，擁有廣闊和深厚的地面及地下發展空間。借鑒國外城市開發利用地下空間的成功經驗，向地下發展，向地下要空間，進行地下空間資源的充分利用與開發，建設通暢的地下交通線、地下停車場及地下物流倉儲、地下商場、通道、人防、地下管廊等，緩解城市的擁堵頑疾。隨著將來會有越來越多的地下空間用于生產和生活，更多的流動人員和從業人員進入地下設施娛樂、購物、工作和居住。此時地下空間空氣品質對人體健康的影響程度是必須要考慮的因素之一，其中氡的危害尤為嚴重。

氡是一種放射性氣體，在空氣中衰變成極微小的放射性金屬粒子(即氡子體)，常溫下氡及其子體吸附在空氣中的顆粒上形成放射性氣溶膠。這些氣溶膠被人體吸入后，會粘在支氣管表面的粘膜上以及侵入體液進入肺細胞組織，從而產生很強的內照射。氣溶膠在肺中不斷衰變生成α粒子，這些α粒子會殺死或殺傷細胞。被殺死的細胞可通過新陳代謝補充，但被殺傷的細胞就有可能發生變異，即α粒子輻射打亂了肺細胞的DNA序列使其成為癌細胞。氡及其子體的最大危害是導致肺癌。氡由巖土釋放出來由下向上擴散。建筑物的地基處理不好，氡及其子體首先會進入建筑物的地下室，再向建筑物的地上部分擴散，最后進入大氣被充分稀釋。因此室內空氣中氡及其子體的濃度遠比室外高。為保證人員身體健康，《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB50325)中規定，新建、擴建的民用建筑工程施工前，必須進行建筑場地土壤中氡濃度的測定，并提供相應的監測報告。《室內氡及其子體控制要求》規定新建建筑物室內年平均氡濃度目標水平為100Bq/m3，已建的建筑物內年平均氡濃度目標水平為300Bq/m3。(行動水平是對已建建筑物室內氡濃度設定的采取干預行動的水平；目標水平是對新建建筑物室內氡濃度設定的控制目標值)

同時研究表明，地下建筑內氡濃度比地面高幾十倍，甚至上百倍。地下空間是由土、巖石多面圍護而成，土中氡的析出面積更大，并且往往由于通風不暢造成氡的累積，導致地下建筑內氡濃度高于地面建筑；隨著地下深度的增加氡濃度明顯增加，有北京市多層地下室氡濃度測量結果表明，地下層數每增加一層平均氡濃度增加一倍。基于我國地下建筑的使用情況，對其中氡濃度進行控制，《地下建筑氡及其子體控制標準》(GB16356-1996)規定：已建地下建筑的行動水平為400Bq/m3，待建地下建筑的行動水平為200Bq/m3。

無論地上建筑還是地下空間環境中的氡氣水平，均與土層中氡氣存在關聯性，主要依據是室內環境氡、大氣環境氡、水中及其他一切環境中的氡都是由于巖石(土壤)中的有鐳核素經核反沖放出α粒子而形成的。通過航測土壤鈾含量換算土壤氡濃度，“中國土壤氡水平研究”課題組計算出144個城市的表層土中氡濃度值，并按濃度高低，將航測區劃分為三個類區：背景值大于或者等于10000Bq/m3的土壤氡高背景區、背景值大于5000Bq/m3而小于10000Bq/m3的中背景區和小于或者等于5000Bq/m3的土壤氡低背景區。對航測計算得出的結果與實測結果比較發現，航測數據與實測數據一致性較好。從航測鈾含量換算的全國土中氡濃度值結果來看，存在17個高背景值城市，這些城市的建筑室內氡濃度超標可能性較大，可優先安排此類城市的氡防護工作；存在99個中背景值城市；存在26個低背景值城市，可作為氡防護工作的非重點地區。

隨著城市規模的不斷擴張和人口增加，鄭州市的生活與生態空間縮小、交通擁擠等城市病日益凸顯。城市病歸根結底是城市資源負荷過重的必然結果，而城市地下空間的開發將成為破局城市資源問題的重要途徑。通過開發利用城市地下空間緩解多種城市問題已在多個發達國家得到驗證。航空城區被列入鄭州規劃范圍內，將會是鄭州市的沖要繁華地帶，應借鑒經驗與教訓開發地下空間，避免以往城市建設中出現的各種問題。鄭州航空城區開發利用地下空間繞不開解決空氣品質的難題。1996年曾對整個鄭州市區(當時面積為132km2)開展土壤氡濃度調查，但涉及的范圍較局限，無法滿足鄭州航空城區地下空間安全利用的要求。本次研究旨在查明鄭州航空城區土中氡濃度，了解其分布規律與影響因素，估算當地人群因受氡照射而接受的輻射危害程度。同時調查分析評價已存在地下空間中氡濃度情況，結合地下建筑結構、建材、通風狀況以及所處地質背景等具體因素，為鄭州航空城區施行降氡防氡措施提供理論依據，保證航空城區地下空間開發利用安全。