北京市地鐵站臺及車箱內(nèi)氡濃度水平調(diào)查

高 鵬，劉 陸，甘睿琳，宋志艷，李曉紅

（1.北京市輻射安全技術(shù)中心，北京市 100089；2.核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京市 101149）

伴隨社會經(jīng)濟和城市的發(fā)展，地鐵因其客運量大、速度快、安全且不受天氣和地面交通影響等優(yōu)點,已經(jīng)成為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分。如圖1 所示，以北京為例，地鐵年乘客量達到45 億人次，日均客流上千萬人次，地下空間的輻射環(huán)境質(zhì)量如何，受到越來越多的關(guān)注。氡（222Rn）是人類所受到的天然本底輻射照射中最主要的貢獻者，由吸入氡及子體導(dǎo)致的內(nèi)照射劑量占公眾所受天然輻射劑量總量的一半以上[1]。眾多國際組織及國家都開展了旨在降低全民及個人氡暴露的氡濃度水平調(diào)查研究［2］。地鐵路段多處于地下位置，受到周圍巖石及土壤的影響，且通風(fēng)受限，使得氡氣體更容易在空間內(nèi)累積[3,4]。本研究從2018 年至2019年，對地鐵站內(nèi)放射性氣體氡濃度水平開展測量調(diào)查，以期進一步獲得地鐵站臺及車箱等特殊地下環(huán)境的氡濃度水平，確保環(huán)境及公眾的輻射安全。

圖1 北京市地鐵線路圖Fig.1 Beijing Metro Line

北京曾于二十世紀九十年代中期，對地鐵環(huán)境輻射狀況做過調(diào)查，但事隔二十多年，北京地鐵的建設(shè)情況及地鐵內(nèi)部環(huán)境都發(fā)生了極大變化，有必要再次進行調(diào)查與評價。此外，項目組補充了地鐵各線路車箱內(nèi)的氡濃度水平，填補了此方面的數(shù)據(jù)空白。

1 材料與方法

1.1 材料

地鐵換乘站點測量采用日本CR-39α 固體徑跡片被動式測氡杯（型號為GE2014-α）,使用前經(jīng)中國計量科學(xué)研究院進行校準認證，相應(yīng)參數(shù)可以回溯至國家計量標準。

地鐵車箱內(nèi)測量采用美國Durridge公司生產(chǎn)的RAD7 氡氣檢測儀，使用前經(jīng)中國計量科學(xué)研究院進行校準認證，相應(yīng)參數(shù)可以回溯至國家計量標準。

1.2 檢測與評價標準

檢測方法依據(jù)國家標準《環(huán)境空氣中氡的標準測量方法》（GBT 14582-1993）和《氡及其子體測量規(guī)范》（EJ/T 605-1991），評價依據(jù)采用《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T 18883-2002），《地下建筑氡及其子體控制標準》（GBZ 116-2002）。

1.3 監(jiān)測布點

車站布點：據(jù)相關(guān)研究，北京軌道交通換乘客流比例為88.7%[14]，換乘站人員密度明顯高于普通站臺；此外，換乘站上下兩層的站臺結(jié)構(gòu)（如圖2 所示），更有利于明確相應(yīng)環(huán)境中的評價對象，故本研究選取了北京地鐵網(wǎng)絡(luò)35個換乘站做為車站代表，每個車站分別選擇地下一層（售票及安檢，評價對象為工作人員）和地下二層（上下車站臺，評價對象為乘客）作為測量層，每層各設(shè)置一個測量點，每個測量點布放1-2個測量杯，布樣現(xiàn)場如圖3所示。

圖2 地鐵換乘站二層式結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Two floor structure of metro transfer station

圖3 地鐵換乘站布樣圖Fig.3 Sample placement of metro transfer station

車箱布點：車箱內(nèi)監(jiān)測基本以模擬乘客正常乘車為原則，根據(jù)車箱內(nèi)情況選點測量，監(jiān)測情況如圖4所示。

圖4 地鐵車廂內(nèi)現(xiàn)場監(jiān)測圖Fig.4 On site monitoring in the subway car

測氡杯布放要求：遠離排風(fēng)口或排風(fēng)通道等風(fēng)速較大或產(chǎn)生渦流的地點；盡量選擇人員停留較長的地點；選擇溫濕度和氣流相對穩(wěn)定的地點；遠離墻壁和地面；布放在乘客看不到和不能觸及的地點，確保測氡杯不丟失。

2 結(jié)果

2.1 氡濃度水平

地鐵測氡杯實際布放400個，收回362個，回收率90.5%，出于質(zhì)?？紤]，部分點位放置了兩個測氡杯。

各換乘站氡濃度年平均值見表1，濃度分布如圖5所示。

圖5 各換乘站氡濃度分布Fig.5 Radon concentration distribution in different transfer stations

表1 地鐵換乘站氡濃度水平Table 1 Radon concentration level of subway transfer station

35 個換乘站點的年平均氡濃度水平范圍為14.8-38.7 Bq·m-3，總體年平均值為22.3±4.5 Bq·m-3，不同站點的監(jiān)測值存在顯著差異（P＜0.05）。分析差異的原因與站點的地層及土壤組份有關(guān)，也與取樣點位的位置及通風(fēng)情況相關(guān)，但是整體數(shù)據(jù)均不高。

北京市35 個地鐵換乘站內(nèi)氡濃度年平均值為22.3 Bq·m-3，低于廣州市地鐵一號線和天津市地鐵一號線的氡濃度［5,6］；高于深圳市地鐵一期、南京市地鐵一號線、上海市地鐵一號線、南寧市地鐵1號線氡濃度及武漢市地鐵氡濃度［7-11］，處于全國平均水平。

對換乘站B1 層、B2 層不同季節(jié)的測值統(tǒng)計如圖6所示。

由圖6 可見，地下B2 層的氡濃度高于B1 層測值。經(jīng)分析，這是由于地下深度不同，通風(fēng)效果差異所致。二、三季度地鐵各車站站點的氡濃度值小于一、四季度測值，原因是與地下站點空調(diào)使用及季節(jié)通風(fēng)模式不同直接相關(guān)。

圖6 換乘站B1層、B2層季度測值比較Fig.6 Comparison of quarterly measured values of B1 and B2 floors of transfer station

經(jīng)調(diào)查，北京地鐵車站臺采用雙端空氣送風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置在車站兩端；地下設(shè)備管理用房采用全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)，整體通風(fēng)狀況良好。地鐵車箱內(nèi)，依據(jù)季節(jié)不同及時調(diào)整通風(fēng)空調(diào)及換氣狀況，故可以推斷氡濃度水平與地鐵內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)密切相關(guān)，良好的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)對降低氡濃度起到了較好的作用。

地鐵車箱內(nèi)氡濃度連續(xù)測量結(jié)果見表2。

表2 地鐵車廂氡濃度結(jié)果統(tǒng)計*Table 2 Radon concentration result statistics of subway cars

由上表可以得出，北京市地鐵車箱內(nèi)氡濃度的年平均值為10.3±5.8 Bq?m-3，年均值分布范圍為3.7-28.0 Bq?m-3。低于本市站臺氡濃度水平。

綜上，北京市地鐵站臺及車箱內(nèi)氡濃度水平均遠低于《地下建筑氡及其子體控制標準》（GBZ116—2002）與《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T18883-2002）中對地下建筑及室內(nèi)氡及其子體的限值規(guī)定（400 Bq?m-3）［12］。

2.2 劑量估算

本文依據(jù)聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會（United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation，簡稱UNSCEAR）推薦模式，估算地鐵站臺氡及其子體所致的地鐵工作人員人均年有效劑量。

式中，H（Rn）為氡子體所致的人均年有效劑量，單位為mSv?a-1；t為年照射時間，單位為h，通常假設(shè)地鐵員工全年平均工作250天，每天按8 h工作制計算，則t=250×8=2000 h；f 為劑量轉(zhuǎn)換因子，取9 nSv·（Bq·h·m-3）-1；qin為室內(nèi)平衡因子，取0.4；Cin為室內(nèi)氡濃度，單位為Bq·m-3。

按照以上模式計算,全年2000 h工作時間，北京地鐵換乘站內(nèi)工作人員由氡及其子體所致的人均年有效劑量范圍為0.11～0.28 mSv·a-1，均值為0.16 mSv·a-1。

根據(jù)有關(guān)研究統(tǒng)計[15]，北京市地鐵乘客每日出行時間主要分布在20-40 min 之內(nèi)（按平均30 min 計），占樣本總數(shù)的40.81%；只有少部分地鐵乘客的出行時間超過1 h，占比14.31%；很少有乘客的出行超過2 h。站臺候車按地鐵平均一站行車3 min計算；據(jù)實測統(tǒng)計，北京地鐵換乘步行時間最少小于1 min，最長約8 min，故按平均4 min換乘步行時間計算。選取上班族（全年工作250天）三個乘車時長作為典型公眾，受照劑量統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表3 典型公眾受照劑量*Table 3 Typical public exposure dose

可推知，其它只在部分時段乘地鐵出行的公眾，比如周末出游等情況，氡及其子體對其所致的照射劑量更少。

3 結(jié)論

（1）北京市地鐵換乘站內(nèi)氡及子體對地鐵工作人員所造成的年有效劑量均值為0.16 mSv?a-1，乘客最大年均有效劑量為0.019 mSv?a-1，均低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871-2002）規(guī)定的公眾受照年有效劑量限值（1 mSv）［13］，不會對地鐵工作人員及乘客造成額外的輻射危險。

（2）本文建議對地鐵站臺及車箱氡濃度開展定期監(jiān)測，兼顧不同類型的場所，重點關(guān)注通風(fēng)不暢空間/區(qū)域的氡濃度，及時發(fā)現(xiàn)非正常情況并實施適當?shù)慕惦贝胧?/p>