某地下工程氡輻射涂層屏蔽效果研究

氡是自然界唯一的天然放射性氣體，由鐳衰變產生[1]。氡及其子體在人體內衰變，會破壞或改變人體 DNA，導致肺癌[2]、支氣管癌、白血病[3]等疾病，是造成肺癌的第二大因素，僅次于吸煙[4-5]。GB 50325-2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》規定民用建筑氡濃度≤150 Bq/m3，WS/T 668-2019《公共地下建筑及地熱水應用中氡的放射防護要求》規定地下工程氡濃度≤400 Bq/m3。氡的來源主要來自 3 方面[6]：建筑材料中析出的氡、建筑物下的地基巖層和土壤中釋放氡、水源和燃料中釋放氡，多數地下工程在地下深處，通風性差，巖石、地下水、混泥土、土壤等溢出的氡長期累積，造成氡輻射污染，給長期處于地下的工作者健康帶來危害；目前地下工程氡的治理主要方法有通風排氡法[7]、空氣凈化機法[8]、防氡涂層屏蔽法[9]等。本課題組針對地下工程，獲得了一種防氡效率高、綠色環保的多功能氡輻射防護涂層。本文對某地下工程試驗前后氡輻射涂層屏蔽效果和自然通風對氡的影響進行了分析，獲得了較好的結果。

1 試驗部分

1.1 材 料

（1）FDD-1 型防氡底漆、FDD-2 型防氡面漆、DP 型地坪漆均為本項目科研新產品。

（2）滾筒、刷子、保護膜等施工工具等材料，市售。

1.2 儀 器

（1）RAD-7 型氡測試儀，美國 DURRIDGE 公司。

（2）HS01 型氡測試儀，成都核盛科技有限公司。

（3）噴涂機，瓦格納爾噴涂設備（上海）有限公司。

（4）除濕機，杭州利燁科技有限公司。

1.3 試驗方法

施工前清理施工面，用保護膜和紙膠帶對工程內設施和設備進行覆蓋保護，防止弄臟。

1.3.1 地磚地面施工方法

地面瓷磚表面有燒成釉料層，有較好的氡輻射屏蔽作用，經測試發現，其氡屏蔽率能達到 90%，因此僅需對瓷磚縫隙進行封堵即可，施工方案為防氡底漆+防氡面漆，采用滴管滴注施工。

1.3.2 砂漿地面施工方法

施工方案為防氡底漆+防氡面漆+地坪漆，采用滾涂為主，用刷子描齊邊角線。

1.3.3 墻面和頂面施工方法

施工方案為防氡底漆+防氡面漆，墻面便于施工，墻面采用滾涂，頂面采用噴涂。

1.3.4 氡濃度測試方法

整個測量裝置由 RAD7 型美產測氡儀或 HS01 型國產測氡儀、干燥管、自制有機玻璃箱構成。測量前，需把測氡儀器放到空曠室外，開啟儀器凈化模式，清除儀器內部殘留的氡氣及其子體。測定只需將測氡儀與干燥管連接并放在測定處，開啟氡測試儀，按儀器說明書要求測試氡濃度，每半個小時出一個數據。

2 結果與討論

試驗共設置了 3 個測試點，分別位于某地下工程后部、中區、前部位置。

2.1 某工程氡輻射狀況分析

2.1.1 地下工程 12 月氡釋放情況

測定時間：2021 年 12 月 8 日；測定條件：溫度為23.0 ℃ ，濕度為 22.0% RH。如圖1，該地下工程后部氡濃度范圍在 604～759 Bq/m3，平均濃度為 684 Bq/m3；如圖2，中區氡濃度范圍在 301～493 Bq/m3，平均濃度為 398 Bq/m3，少數點位＜400 Bq/m3，是由于貼了瓷磚，有一定的氡屏蔽作用；如圖3，前部在進風豎井位置，氡濃度范圍在 41～467 Bq/m3，測定結束時達 467 Bq/m3，在 13:22-16:53 時間段濃度較低，是因為當時風力較大，井內空氣被外界空氣充分交換導致，16:53 后風變得很小，氡濃度快速上升，而且測定結束時還呈上升趨勢，是由于外界風交換很少，氡濃度主要受工程內巖體溢出控制所致，也說明工程內巖體會釋放氡輻射，3 個測試點氡濃度與 WS/T 668-2019 規定的 400 Bq/m3相比均超標；越靠近進風口方向與外界空氣交換越強，氡濃度按工程前部、中區、后部位置依次增大。

圖1 地下工程后部氡濃度曲線圖

圖2 地下工程中區氡濃度曲線圖

圖3 地下工程前部氡濃度曲線圖

2.1.2 地下工程中區 7 月氡釋放情況

2021 年 7月 13 日，分別對地下工程中區大廳和中區過道氡輻射進行了測定，如圖4。該地下工程中區大廳的氡濃度范圍在 2 158～2 634 Bq/m3，平均值為 2 457 Bq/m3；如圖5，中區過道的氡濃度范圍在 1 470～2 330 Bq/m3，平均值為 2 030 Bq/m3，與標準 WS/T 668-2019 規定的 400 Bq/m3相比，大廳氡濃度、過道氡濃度平均值分別超標準值 5 倍、4 倍，過道氡濃度比大廳氡濃度稍低，是因為過道與外界空氣交換更多；氡濃度夏天最高，冬天最低，與氣溫呈正相關關系，7 月是 12 月的 3～4 倍，全年氡濃度處在兩者之間，平均濃度范圍在 684～2 457 Bq/m3，均超標。

圖4 地下工程中區（大廳）氡濃度曲線圖

圖5 地下工程中區（過道）氡濃度曲線圖

2.2 氡輻射涂層屏蔽效果分析

測定時間：2021 年 12 月 23 日；測定條件：溫度為 22.3℃、濕度為 26.2% RH。完成涂裝后，涂層厚度約為 0.2 mm。涂層屏蔽后：如圖6，后部氡濃度范圍在 65.0～156.0 Bq/m3，平均濃度為 103.0 Bq/m3；如圖 7，中區氡濃度范圍在 28.1～127.0 Bq/m3，平均濃度為 91.0 Bq/m3；如圖8，前部氡濃度范圍在 10.9～104.0 Bq/m3，平均濃度為 63 Bq/m3；工程內氡濃度大幅降低，均低于 150.0 Bq/m3民用標準要求。工程內氡濃度依然與具體位置有關，越靠近進風口方向與外界空氣交換越強，氡濃度按工程前部、中區、后部位置依次增大，說明自然風對工程內氡濃度有一定的影響，越靠近進風口氡濃度越低。

圖6 后部屏蔽后氡濃度曲線圖

圖7 中區屏蔽后氡濃度曲線圖

圖8 前部屏蔽后氡濃度曲線圖

2.3 自然通風對某工程氡濃度的改善作用

測定時間：2021 年 12 月 14 日；測定條件：溫度為22.3 ℃、濕度為 26.2% RH。測試前通了一晚上自然風，如圖9 ，中區大廳氡濃度降至 50 Bq/m3以下，1.5 h 后開始緩慢上升，8 h 后達到最大值，約為 144 Bq/m3，該濃度為完全封閉情況下的工程內氡濃度，17:00 開始通自然風，0.5 h 后從 137 Bq/m3降低至 76 Bq/m3，降低約為 45%，1.5 h 后降至 47 Bq/m3，降低約為 2/3 說明自然風對工程內氡濃度影響顯著。

圖9 通風對中區大廳氡濃度的影響

如前所述，7 月份氡濃度是 12 月的 3～4 倍，照此推斷夏天為最高值季節，乘以冬季 3～4 氡濃度的倍數，自然通風情況下該工程氡濃度也能達到 GB 50325-2020《民用建筑》規定的≤150 Bq/m3要求，不通自然風能基本達到 WS/T 668-2019《公共地下建筑》規定的≤400 Bq/m3要求。

3 結 語

（1）數據表明，12 月（冬季）氡平均濃度為 684 Bq/m3，7 月份（夏季）做有瓷磚的中區大廳氡平均濃度為 2 457 Bq/m3，全年濃度在這兩次測試數據之間，均值超標較多。

（2）涂層屏蔽后，工程內氡濃度大幅降低，均低于150 Bq/m3GB 50325-2020 要求；涂層屏蔽治理后工程內氡濃度與具體位置有關，工程前部、中部和后部依次增大，平均濃度分別為 63、91、103 Bq/m3，說明氡濃度越靠近進風口越低；涂裝完成后，明顯感覺工程空氣要清新很多，沒有了一般氡輻射超標地下工程特殊的味道。

（3）自然通風對工程內氡濃度降低效果顯著，0.5 h 降低一半左右，1.5 h 后降至降低 2/3 左右，達到平衡值，最低達到 21.9 Bq/m3，與外界 10 Bq/m3相當。7 月份氡濃度是 12 月的 3～4 倍，照此推斷夏天為最高值季節，自然通風情況下該工程氡濃度也能達到 150 Bq/m3的民用建筑工程標準的要求，不通風能基本達到 400 Bq/m3的地下工程標準要求。

本方法能有效治理地下工程氡輻射污染，對保障廣大地下工作者特別是廣大國防指戰員的健康有重要意義，應用前景廣泛。