南部沿海地區(qū)坑道降氡的若干思考

孫紅影 劉彬彬

（1、三亞學(xué)院，海南 三亞572000 2、中國人民解放軍91515 部隊(duì),海南 三亞572016）

氡及其子體在空氣中易形成氣溶膠而污染空氣，對(duì)人員的身體健康造成危害。而較高的氡濃度是各類地下坑道和山體坑道普遍存在的問題，因此測量坑道的氡濃度水平，研究降低氡濃度的技術(shù)措施，是非常必要的。

1 氡及其子體的性質(zhì)、危害

222Rn 是226Ra 的衰變產(chǎn)物，二者之間的衰變關(guān)系如式（1）所示：

222Rn 的衰變系如圖1 所示。氡為氣體，而氡的主要衰變子體為固體，且均為金屬核素。

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氡是一種無色、無味、無嗅、透明的放射性氣體，密度是9.96kg/m3。氡能溶于水、油等脂溶性液體，還能溶于血液和脂肪，易進(jìn)入人體組織。氡是一種化學(xué)性質(zhì)極不活潑的惰性氣體，一般不與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，但可被活性炭等固體物質(zhì)所吸附。由于氡衰變時(shí)放出的α 粒子會(huì)形成He 核，它們使氡的子體產(chǎn)物攜帶正電，很容易吸附在空氣中的塵埃上，形成放射性氣溶膠。氡還具有強(qiáng)烈的擴(kuò)散性。

圖1 222Rn 衰變系

氡子體與氡不同，它們不是氣體，而是極細(xì)的金屬微粒。氡子體懸浮在空氣中形成放射性氣溶膠，經(jīng)呼吸進(jìn)入并沉積于人體肺部，造成內(nèi)照射危害，氡子體對(duì)人體產(chǎn)生的輻射危害大于氡。氡子體218Po、214Po、214Pb、214Bi 的半衰期較短，分別為3min、1.64×10-4s、26.8min、19.7min。

氡污染是僅次于吸煙導(dǎo)致肺癌的第二大誘因。流行病學(xué)調(diào)查和分子生物實(shí)驗(yàn)己經(jīng)證實(shí)，吸入肺部的氡氣會(huì)衰變成釙、鉛、鉍的放射性同位素，以金屬離子的形式附著在支氣管表層粘膜，有的溶于體液進(jìn)入細(xì)胞組織，從而繼續(xù)衰變放射出α、β 和γ 射線對(duì)細(xì)胞造成損傷，最終誘發(fā)肺癌。研究發(fā)現(xiàn)，因氡及其子體照射引起的肺癌可占到患肺癌人群的8%～20%。此外，氡子體所放射的α 射線是構(gòu)成人體血液病的主要原因，β 和γ 射線的外照射同樣能夠損傷人體五官，產(chǎn)生皮膚干燥、毛發(fā)脫落等病變，甚至?xí)鹌つw癌，嚴(yán)重影響人員身體健康。

美國由于氡污染每年致死二萬一千人，超過了艾滋病每年的致死人數(shù)。加拿大7%住所內(nèi)氡含量超標(biāo)。與氡本身的輻射危害相比，氡衰變產(chǎn)生的子體是對(duì)人員造成吸入內(nèi)照射的主要威脅因素。氡對(duì)人類的健康危害主要表現(xiàn)為：肺癌、血液病、五官及皮膚病、神經(jīng)疾病、遺傳病[1]。

2 氡濃度測量與分析

本課題對(duì)我國南部沿海某山體坑道進(jìn)行了多次氡濃度測量（為便于敘述，下文將氡及其子體的濃度、危害等統(tǒng)稱為氡的濃度、危害），表1 選取了典型功能間4 組不同季節(jié)的測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，工作場所中氡（222Rn）持續(xù)照射情況下采取補(bǔ)救行動(dòng)的水平是年平均活度濃度為500～1000Bq/m3(工作場所停留時(shí)間為2000h)，如表2 所示。

從表1 中的數(shù)據(jù)可知，在開啟通風(fēng)系統(tǒng)情況下，坑道功能間氡濃度平均值小于500Bq/m3的比例分為87.5%，大于500Bq/m3的比例為12.5%，但大部分房間的氡濃度水平接近500Bq/m3；在關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)情況下，坑道功能間氡濃度平均值小于1000Bq/m3的比例為25%，大于1000Bq/m3的比例為75%，但所有房間氡濃度水平都大于500Bq/m3，且接近1000Bq/m3。

通過分析，還可以得出以下結(jié)論：（1）通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)降低坑道內(nèi)氡濃度具有比較明顯的效果，坑道功能間在開啟通風(fēng)狀態(tài)下的氡濃度水平要低于關(guān)通風(fēng)時(shí)的氡濃度。（2）對(duì)于不同的氡濃度區(qū)間，通風(fēng)系統(tǒng)的降氡效果不同，當(dāng)氡濃度＞1000Bq/m3時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)的降氡效果較明顯；但當(dāng)氡濃度＜500Bq/m3時(shí)，降氡效果不明顯。

坑道通風(fēng)試驗(yàn)的結(jié)果表明，新風(fēng)注入量和通風(fēng)方式也影響降氡的效果：（1）新風(fēng)注入量關(guān)系到氡濃度水平的高低，新風(fēng)注入量較多的區(qū)域，通風(fēng)降氡效果較好；新風(fēng)注入量較少的區(qū)域，通風(fēng)降氡效果不夠顯著。（2）通排風(fēng)方式關(guān)系到降氡的效果，下進(jìn)上排的通風(fēng)方式，有利于氡及其子體的消除[2]。

總體而言，坑道內(nèi)氡濃度的整體水平在開啟通風(fēng)系統(tǒng)的情況要低于關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)的情況，通風(fēng)降氡效果明顯；通風(fēng)狀態(tài)下，大部分房間的氡濃度接近宜采取補(bǔ)救行動(dòng)的水平，而且一小部分房間的氡濃度達(dá)到了宜采取補(bǔ)救行動(dòng)的水平。

表1 氡濃度測量結(jié)果

表2 工作場所補(bǔ)救行動(dòng)的氡濃度限值

3 坑道降氡措施建議

3.1 預(yù)置通風(fēng)降氡

減少人員在坑道通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的停留時(shí)間；在通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉的情況下，若有人員進(jìn)入坑道工作，應(yīng)提前開啟通風(fēng)系統(tǒng)；在確保任務(wù)高質(zhì)量遂行的前提下，適當(dāng)減少在高氡區(qū)域和功能間停留的時(shí)間。

條件允許的情況下，加大坑道新風(fēng)注入量，在不影響其它工況情況下，對(duì)坑道高氡區(qū)域和功能間內(nèi)的通排風(fēng)口位置進(jìn)行改造，盡量采用下進(jìn)上排的方式，有利于氡及其子體的消除。

3.2 空氣凈化降氡

氡衰變產(chǎn)生的子體是對(duì)人員造成吸入內(nèi)照射的主要威脅因素，因此空氣凈化降氡是有效降低氡濃度水平的重要措施。空氣凈化降氡主要是通過除塵的方法，除去空氣中附著氡子體的粉塵或微粒，間接達(dá)到降氡除氡的目的。目前，被認(rèn)為比較有效的凈化技術(shù)有：纖維過濾凈化技術(shù)、吸附凈化技術(shù)和靜電除塵技術(shù)。效果較好的空氣凈化降氡裝置通常是集過濾、吸附、電離等多種凈化技術(shù)于一體的復(fù)合型專用氡凈化裝置，如火箭軍裝備研究院研制的移動(dòng)式降氡裝置，降氡、除氡效果更加高效。

3.3 建材封閉防氡

防氡水泥砂漿、防氡膩?zhàn)雍头离倍喙δ芡苛系募夹g(shù)相對(duì)成熟，國內(nèi)外在此領(lǐng)域己有多項(xiàng)專利問世。文獻(xiàn)表明，水泥砂漿、膩?zhàn)印⑼苛先N技術(shù)綜合應(yīng)用于某房間后，其降氡、防氡效果可達(dá)到99%以上[3]。由于山體坑道巖體的暴露面積極大，防氡建材的施工量和耗資巨大，不切實(shí)際。建議采用查找并封閉巖體裂隙的方法，視情利用防氡水泥砂漿、膩?zhàn)雍屯苛线M(jìn)行填補(bǔ)和涂抹，將巖石裂隙封閉，堵塞氡的析出路徑，能夠在一定程度上降低巖體氡的析出率，從而達(dá)到降氡的目的。

3.4 清除山體滲水、積水

沿海坑道位于高氡背景地區(qū)，山體滲水中的氡濃度較高，因此及時(shí)對(duì)山體滲水、功能間和夾壁層中的積存水進(jìn)行清理，能夠在一定程度上減小水中氡向空間的析出，從而達(dá)到坑道降氡、除氡的目的。

目前，通風(fēng)降氡是最常用的坑道降氡方式；空氣凈化降氡是有效降低局部空間氡濃度水平的重要措施；防氡建材填補(bǔ)巖體裂隙在一定程度上能夠降低巖體氡的析出率，從而達(dá)到降氡的目的；人員經(jīng)常疏通排水管道，及時(shí)排出山體滲水、積水，也能夠降低坑道功能間氡的濃度。

4 結(jié)論

坑道的氡會(huì)對(duì)人員的身體健康造成一定的危害，針對(duì)南部沿海某坑道氡濃度水平的實(shí)際水平，結(jié)合坑道降氡的常用措施，本文提出了減少人員停留時(shí)間、加大新風(fēng)注入量、通風(fēng)系統(tǒng)改造、活性炭吸附、復(fù)合型降氡裝置、封閉夾壁層巖體裂隙、清除山體滲水和積水多種技術(shù)相結(jié)合的降氡方法，對(duì)有效降低坑道的氡濃度水平具有重要的實(shí)際參考價(jià)值。