鄭州航空成地下氡的研究意義

(華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊(duì) 河北 廊坊 065200)

據(jù)中國(guó)最新人口顯示，2018年初中國(guó)總?cè)丝跀?shù)估計(jì)已接近14億，并將以每年0.52%的人口增長(zhǎng)率穩(wěn)定持續(xù)增加。根據(jù)中科院估計(jì)，我國(guó)的最高人口數(shù)量應(yīng)控制在16億上下[1]。雖然我國(guó)國(guó)土疆域遼闊，然而適宜人類(lèi)生存發(fā)展的綠洲面積相對(duì)有限。不斷推進(jìn)的城市化進(jìn)程引起了大量人口涌向城市，這給城市用地帶來(lái)巨大壓力。有計(jì)劃地向地下發(fā)展生存空間，是緩解土地資源緊張問(wèn)題的方案之一。對(duì)于人口居住問(wèn)題，目前我國(guó)是以橫向擴(kuò)展城市面積和縱向拔高建(構(gòu))筑物高度的方式增加生活空間，而不斷擴(kuò)大的城市面積在一點(diǎn)點(diǎn)吞食耕地面積，不斷升高的建筑物慢慢對(duì)城市形成遮天蔽日的籠罩，養(yǎng)活人口數(shù)量和生活環(huán)境質(zhì)量也在快速下降。隨著城市大規(guī)模地面基礎(chǔ)設(shè)施的完善，也在影響地表水徑流或下滲，改變生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，向地下發(fā)展生存空間有不可替代的優(yōu)點(diǎn)。城市地上空間是通過(guò)圍合形成，周?chē)强臻g，城市地下空間是通過(guò)挖掘形成，周?chē)菐r石或土壤，比較而言，后者更獨(dú)具隔音、防護(hù)、密閉、抗震、隔熱保溫等優(yōu)勢(shì)，所以城市有必要由外延擴(kuò)張式向內(nèi)涵提升式轉(zhuǎn)變[2]。

國(guó)外城市地下空間開(kāi)發(fā)歷程總體表現(xiàn)為由市政主導(dǎo)——交通主導(dǎo)——全面發(fā)展的的趨勢(shì)[3]。目前國(guó)外城市地下空間的規(guī)劃水平已跟隨城市化進(jìn)程達(dá)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(yīng)用模式，該城市不僅可適應(yīng)寒冷漫長(zhǎng)的冬季氣候，而且功能相當(dāng)完善滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。眾多國(guó)外城市通過(guò)有序合理開(kāi)發(fā)地下空間解決資源與環(huán)境危機(jī)，科學(xué)有效地拓展了城市空間，維持和改善了地面人民環(huán)境。目前我國(guó)城市正在加速發(fā)展，“城市綜合癥”隨之而來(lái)，須借鑒國(guó)外城市開(kāi)發(fā)利用地下空間的成功經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)城市永續(xù)發(fā)展。

鄭州航空城區(qū)已經(jīng)列入“鄭州國(guó)家中心城市和綜合交通樞紐與物流中心城市”的規(guī)劃范圍內(nèi)，將是鄭州市的沖要繁華地帶，其人流、物流聚散方便，是未來(lái)鄭州市交通、人流、物流的聚散樞紐區(qū)之一。充分開(kāi)發(fā)利用它們的地下空間資源，大力提升對(duì)四面八方匯來(lái)之人流、物流的消納、儲(chǔ)存與中轉(zhuǎn)、聚散效率，盡最大能力釋放區(qū)域交通潛力優(yōu)勢(shì)。鄭州航空城區(qū)地形平坦、開(kāi)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(fā)展空間。借鑒國(guó)外城市開(kāi)發(fā)利用地下空間的成功經(jīng)驗(yàn)，向地下發(fā)展，向地下要空間，進(jìn)行地下空間資源的充分利用與開(kāi)發(fā)，建設(shè)通暢的地下交通線(xiàn)、地下停車(chē)場(chǎng)及地下物流倉(cāng)儲(chǔ)、地下商場(chǎng)、通道、人防、地下管廊等，緩解城市的擁堵頑疾。隨著將來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的地下空間用于生產(chǎn)和生活，更多的流動(dòng)人員和從業(yè)人員進(jìn)入地下設(shè)施娛樂(lè)、購(gòu)物、工作和居住。此時(shí)地下空間空氣品質(zhì)對(duì)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(yán)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(huì)粘在支氣管表面的粘膜上以及侵入體液進(jìn)入肺細(xì)胞組織，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的內(nèi)照射。氣溶膠在肺中不斷衰變生成α粒子，這些α粒子會(huì)殺死或殺傷細(xì)胞。被殺死的細(xì)胞可通過(guò)新陳代謝補(bǔ)充，但被殺傷的細(xì)胞就有可能發(fā)生變異，即α粒子輻射打亂了肺細(xì)胞的DNA序列使其成為癌細(xì)胞。氡及其子體的最大危害是導(dǎo)致肺癌。氡由巖土釋放出來(lái)由下向上擴(kuò)散。建筑物的地基處理不好，氡及其子體首先會(huì)進(jìn)入建筑物的地下室，再向建筑物的地上部分?jǐn)U散，最后進(jìn)入大氣被充分稀釋。因此室內(nèi)空氣中氡及其子體的濃度遠(yuǎn)比室外高。為保證人員身體健康，《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB50325)中規(guī)定，新建、擴(kuò)建的民用建筑工程施工前，必須進(jìn)行建筑場(chǎng)地土壤中氡濃度的測(cè)定，并提供相應(yīng)的監(jiān)測(cè)報(bào)告。《室內(nèi)氡及其子體控制要求》規(guī)定新建建筑物室內(nèi)年平均氡濃度目標(biāo)水平為100Bq/m3，已建的建筑物內(nèi)年平均氡濃度目標(biāo)水平為300Bq/m3。(行動(dòng)水平是對(duì)已建建筑物室內(nèi)氡濃度設(shè)定的采取干預(yù)行動(dòng)的水平；目標(biāo)水平是對(duì)新建建筑物室內(nèi)氡濃度設(shè)定的控制目標(biāo)值)

同時(shí)研究表明，地下建筑內(nèi)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(hù)而成，土中氡的析出面積更大，并且往往由于通風(fēng)不暢造成氡的累積，導(dǎo)致地下建筑內(nèi)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(cè)量結(jié)果表明，地下層數(shù)每增加一層平均氡濃度增加一倍。基于我國(guó)地下建筑的使用情況，對(duì)其中氡濃度進(jìn)行控制，《地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16356-1996)規(guī)定：已建地下建筑的行動(dòng)水平為400Bq/m3，待建地下建筑的行動(dòng)水平為200Bq/m3。

無(wú)論地上建筑還是地下空間環(huán)境中的氡氣水平，均與土層中氡氣存在關(guān)聯(lián)性，主要依據(jù)是室內(nèi)環(huán)境氡、大氣環(huán)境氡、水中及其他一切環(huán)境中的氡都是由于巖石(土壤)中的有鐳核素經(jīng)核反沖放出α粒子而形成的。通過(guò)航測(cè)土壤鈾含量換算土壤氡濃度，“中國(guó)土壤氡水平研究”課題組計(jì)算出144個(gè)城市的表層土中氡濃度值，并按濃度高低，將航測(cè)區(qū)劃分為三個(gè)類(lèi)區(qū)：背景值大于或者等于10000Bq/m3的土壤氡高背景區(qū)、背景值大于5000Bq/m3而小于10000Bq/m3的中背景區(qū)和小于或者等于5000Bq/m3的土壤氡低背景區(qū)。對(duì)航測(cè)計(jì)算得出的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，航測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致性較好。從航測(cè)鈾含量換算的全國(guó)土中氡濃度值結(jié)果來(lái)看，存在17個(gè)高背景值城市，這些城市的建筑室內(nèi)氡濃度超標(biāo)可能性較大，可優(yōu)先安排此類(lèi)城市的氡防護(hù)工作；存在99個(gè)中背景值城市；存在26個(gè)低背景值城市，可作為氡防護(hù)工作的非重點(diǎn)地區(qū)。

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張和人口增加，鄭州市的生活與生態(tài)空間縮小、交通擁擠等城市病日益凸顯。城市病歸根結(jié)底是城市資源負(fù)荷過(guò)重的必然結(jié)果，而城市地下空間的開(kāi)發(fā)將成為破局城市資源問(wèn)題的重要途徑。通過(guò)開(kāi)發(fā)利用城市地下空間緩解多種城市問(wèn)題已在多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到驗(yàn)證。航空城區(qū)被列入鄭州規(guī)劃范圍內(nèi)，將會(huì)是鄭州市的沖要繁華地帶，應(yīng)借鑒經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)開(kāi)發(fā)地下空間，避免以往城市建設(shè)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。鄭州航空城區(qū)開(kāi)發(fā)利用地下空間繞不開(kāi)解決空氣品質(zhì)的難題。1996年曾對(duì)整個(gè)鄭州市區(qū)(當(dāng)時(shí)面積為132km2)開(kāi)展土壤氡濃度調(diào)查，但涉及的范圍較局限，無(wú)法滿(mǎn)足鄭州航空城區(qū)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(qū)土中氡濃度，了解其分布規(guī)律與影響因素，估算當(dāng)?shù)厝巳阂蚴茈闭丈涠邮艿妮椛湮：Τ潭取Ｍ瑫r(shí)調(diào)查分析評(píng)價(jià)已存在地下空間中氡濃度情況，結(jié)合地下建筑結(jié)構(gòu)、建材、通風(fēng)狀況以及所處地質(zhì)背景等具體因素，為鄭州航空城區(qū)施行降氡防氡措施提供理論依據(jù)，保證航空城區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用安全。