地下建筑内部环境天然辐射强度监测分析

周 冲,康 青,李忠国,3,韩 昊

(1.解放军陆军勤务学院，重庆 401331；2.解放军72593部队，济南 250000；3.解放军69056部队，乌鲁木齐 830001)

地下建筑是指建造在地层中的建筑物和构筑物，以及地上建筑的地下层部分，如地下洞库、地下站台、地下室、隧道等地下建筑，不仅在民用工业生产中可作为仓储、工作和居住场所，而且在军队作战和演训活动中可作为地下指挥所、军用仓库、地下通道、防空洞等，发挥出重要军事用途。而研究表明，由于地基和土壤中广泛存在氡气等天然核素，地下建筑内部环境中通常会有较高的天然辐射[1-2]，这可能对地下建筑中的工作人员或正在进行军事活动的官兵身体健康造成影响。天然辐射可造成白血病、白内障、胎儿异常、寿命缩短等“晚发性效应”[3]，以及氡可导致肺癌和其它病变，目前已得到证实并受到世界各国广泛关注[4-5]，相关国家标准也对室内环境中的氡浓度作出了明确要求[6-7]，天然辐射防护越来越受到人们重视。对地下建筑内部环境中天然辐射强度进行监测，分析其规律和影响效应，为地下建筑的工业应用和相关设施的环境评价提供了参考数据，对保护人员身体健康具有重要的指导意义。

1 监测方法

根据国家《民用建筑工程室内环境污染物控制规范》[7]和《辐射环境监测技术规范》[8]要求，进行天然辐射强度监测。①设备：选用美国Medcom公司研发的“Radalert 100X”型多功能辐射测量仪，可快速精确检测α、β、γ和Χ射线的剂量率和脉冲计数值，量程0～1 100μSv/hr，精度0.001μSv/hr；②对象：选取不同地区的洞库、隧道、地下站台和地上建筑地下室等，确保具有一定的代表性，其中地上建筑地下室最为广泛，监测数量居多；③选点：测量点选择在建筑内部空间的中央位置，较大空间采取多点测量，用支架固定仪器，距地高度1.5m，避免人为活动引起干扰；④时段：监测集中于2017年5月至8月期间，属暖热季节，分布于早中晚各个时段；⑤测量：为提高精度，选用累计剂量测量法，每点连续测量3次取均值，另测量室外地面和地上首层辐射强度以作对比。

2 结果分析

2.1 监测结果

如下表，对位于重庆、四川成都和湖北十堰的16个建筑进行了辐射监测，共记录56个点位，获得20组数据，其中第15～20组为其中2栋建筑3个不同时段的监测值。B1表示地下层，F0表示室外地面，F1表示地上首层。

表 天然辐射监测结果Tab. Natural radiation monitoring results

2.2 规律分析

如图1，将B1层与F0层天然辐射强度进行对比发现，共20组监测数据中，除第2、5组外，其余18组B1层辐射强度均低于F0层。

图1 B1和F0辐射强度对比情况Fig.1 B1 and F0 radiation intensity comparison

如图2，将B1层与F1层天然辐射强度进行对比发现，共20组监测数据中，除第1～4组无地上层外，其余16组B1层辐射强度均低于F1层。

图2 B1与F1辐射强度对比情况Fig.2 B1 and F1 radiation intensity comparison

总体规律为B1层辐射强度低于F0和F1层，这与以往研究结果存在差异，而以往研究表明建筑内部环境中天然辐射强度通常为：地下室>室内>室外[1]，低处>高处[4,9]。出现这种差异有其内在原因：建筑内天然辐射源主要是地基与周围土壤、建筑材料、室外空气、生活用水和燃气释放的天然核素[1，10]，而与过去建筑相比，当代建筑施工水平提升和材料技术发展，增强了B1层地面的密实性，大大降低了地基和土壤中天然核素析出率；与地上层相比，地下建筑内部环境通常未进行装修且人为活动少，无装饰材料、生活用水和燃气释放天然核素；B1层与F0层通风较少，室外空气中的氡等核素难以入内；加上与F0层和F1层相比，地下层温度较低，放射性核素活性不高[4,9]；多种原因导致地下建筑内天然核素浓度偏低，辐射强度低于F0和F1层。

2.3 效应分析

对地下建筑内部环境中天然辐射剂量进行估算，年剂量可表示为：

H=Emax×t

式中H表示天然辐射年剂量总值，单位mSv；Emax表示所监测地下建筑内部环境中天然辐射最大值，如表1取值为0.206μSv/h；t表示全年照射时间。

正常情况下，人员在地下建筑内有效工作时间为每天约8h,全年工作约300天，照此计算可得，天然辐射年剂量H=0.49mSv，没有超过GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[11]附录B中规定的公众剂量限值1mSv/a，不会对人体健康产生损伤效应，在地下建筑内部环境中进行生产生活和军事活动是安全的。

如果考虑极端情况，人员全天24h、全年365天在地下建筑内工作生活，可算得天然辐射年剂量极限值Hlimit=1.81mSv，没有超过以上标准附录B中规定的连续5年平均职业照射有效剂量限值20mSv/a，但是超过了公众剂量限值1mSv/a，在辐射吸收率较高的情况下，存在人员年有效剂量超标风险，可能对人体健康造成危害。此时只需在中途进行一次人员轮换即可确保年剂量在标准限值以内。

3 结论及建议

通过对不同类型的地下建筑进行监测分析，发现了有别于以往研究结果的规律：地下建筑内部环境中天然辐射强度通常低于室外地面和地上层室内，这与建筑施工、材料、通风、温度和人为活动等多种因素有关。正常情况下，人员全年工作时间有限，地下建筑天然辐射剂量不会超过标准限值1mSv/a，对身体健康无损伤效应，建议可进行正常生产生活和军事活动；但在工作时间足够长的情况下，年剂量会超过标准限值1mSv/a，存在年有效剂量超标风险，可能对人体造成危害，建议在工业生产和军事活动过程中采取防护措施，如加强通风换气，定期轮换人员，即可确保安全。

[1] 任天山.室内氡的来源、水平和控制[J].辐射防护,2001,21(5):291-299.

[2] 潘自强.我国天然辐射水平和控制中一些问题的讨论[J].辐射防护,2001,21(5):257-268.

[3] 严荣良.天然辐射和环境[J].新疆环境保护,1978,1(1):20-26.

[4] 张 凯,杨翊方,王海军,等.密闭空间氡浓度垂直分布规律的实验研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2011,29(3):189-191.

[5] 马吉英.室内氡对人体健康的危害及防护[J].中国辐射卫生,2012,21(4):506-508.

[6] GBZ116,地下建筑氡及其子体控制标准[S].

[7] GB50325-2001,民用建筑工程室内环境污染物控制规范[S].

[8] HJT61-2001,辐射环境监测技术规范[S].

[9] 权红梅.居室氡的迁移特征和数值模拟[D].长春:吉林大学,2008.

[10] Unscear.Sources and Effects of Ionizing Radiation(2000)[R].NewYork:UNSCEAR 2000 Report,2000.

[11] GB18871-2002,电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].