郑州航空成地下氡的研究意义

(华北地质勘查局综合普查大队 河北 廊坊 065200)

据中国最新人口显示，2018年初中国总人口数估计已接近14亿，并将以每年0.52%的人口增长率稳定持续增加。根据中科院估计，我国的最高人口数量应控制在16亿上下[1]。虽然我国国土疆域辽阔，然而适宜人类生存发展的绿洲面积相对有限。不断推进的城市化进程引起了大量人口涌向城市，这给城市用地带来巨大压力。有计划地向地下发展生存空间，是缓解土地资源紧张问题的方案之一。对于人口居住问题，目前我国是以横向扩展城市面积和纵向拔高建(构)筑物高度的方式增加生活空间，而不断扩大的城市面积在一点点吞食耕地面积，不断升高的建筑物慢慢对城市形成遮天蔽日的笼罩，养活人口数量和生活环境质量也在快速下降。随着城市大规模地面基础设施的完善，也在影响地表水径流或下渗，改变生态环境。同时，向地下发展生存空间有不可替代的优点。城市地上空间是通过围合形成，周围是空间，城市地下空间是通过挖掘形成，周围是岩石或土壤，比较而言，后者更独具隔音、防护、密闭、抗震、隔热保温等优势，所以城市有必要由外延扩张式向内涵提升式转变[2]。

国外城市地下空间开发历程总体表现为由市政主导——交通主导——全面发展的的趋势[3]。目前国外城市地下空间的规划水平已跟随城市化进程达到较高层次。例如，以加拿大蒙特利尔[4]为代表的“地下连廊”地下空间应用模式，该城市不仅可适应寒冷漫长的冬季气候，而且功能相当完善满足市场需求。众多国外城市通过有序合理开发地下空间解决资源与环境危机，科学有效地拓展了城市空间，维持和改善了地面人民环境。目前我国城市正在加速发展，“城市综合症”随之而来，须借鉴国外城市开发利用地下空间的成功经验，实现城市永续发展。

郑州航空城区已经列入“郑州国家中心城市和综合交通枢纽与物流中心城市”的规划范围内，将是郑州市的冲要繁华地带，其人流、物流聚散方便，是未来郑州市交通、人流、物流的聚散枢纽区之一。充分开发利用它们的地下空间资源，大力提升对四面八方汇来之人流、物流的消纳、储存与中转、聚散效率，尽最大能力释放区域交通潜力优势。郑州航空城区地形平坦、开阔，第四系松散沉积层巨厚，拥有广阔和深厚的地面及地下发展空间。借鉴国外城市开发利用地下空间的成功经验，向地下发展，向地下要空间，进行地下空间资源的充分利用与开发，建设通畅的地下交通线、地下停车场及地下物流仓储、地下商场、通道、人防、地下管廊等，缓解城市的拥堵顽疾。随着将来会有越来越多的地下空间用于生产和生活，更多的流动人员和从业人员进入地下设施娱乐、购物、工作和居住。此时地下空间空气品质对人体健康的影响程度是必须要考虑的因素之一，其中氡的危害尤为严重。

氡是一种放射性气体，在空气中衰变成极微小的放射性金属粒子(即氡子体)，常温下氡及其子体吸附在空气中的颗粒上形成放射性气溶胶。这些气溶胶被人体吸入后，会粘在支气管表面的粘膜上以及侵入体液进入肺细胞组织，从而产生很强的内照射。气溶胶在肺中不断衰变生成α粒子，这些α粒子会杀死或杀伤细胞。被杀死的细胞可通过新陈代谢补充，但被杀伤的细胞就有可能发生变异，即α粒子辐射打乱了肺细胞的DNA序列使其成为癌细胞。氡及其子体的最大危害是导致肺癌。氡由岩土释放出来由下向上扩散。建筑物的地基处理不好，氡及其子体首先会进入建筑物的地下室，再向建筑物的地上部分扩散，最后进入大气被充分稀释。因此室内空气中氡及其子体的浓度远比室外高。为保证人员身体健康，《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)中规定，新建、扩建的民用建筑工程施工前，必须进行建筑场地土壤中氡浓度的测定，并提供相应的监测报告。《室内氡及其子体控制要求》规定新建建筑物室内年平均氡浓度目标水平为100Bq/m3，已建的建筑物内年平均氡浓度目标水平为300Bq/m3。(行动水平是对已建建筑物室内氡浓度设定的采取干预行动的水平；目标水平是对新建建筑物室内氡浓度设定的控制目标值)

同时研究表明，地下建筑内氡浓度比地面高几十倍，甚至上百倍。地下空间是由土、岩石多面围护而成，土中氡的析出面积更大，并且往往由于通风不畅造成氡的累积，导致地下建筑内氡浓度高于地面建筑；随着地下深度的增加氡浓度明显增加，有北京市多层地下室氡浓度测量结果表明，地下层数每增加一层平均氡浓度增加一倍。基于我国地下建筑的使用情况，对其中氡浓度进行控制，《地下建筑氡及其子体控制标准》(GB16356-1996)规定：已建地下建筑的行动水平为400Bq/m3，待建地下建筑的行动水平为200Bq/m3。

无论地上建筑还是地下空间环境中的氡气水平，均与土层中氡气存在关联性，主要依据是室内环境氡、大气环境氡、水中及其他一切环境中的氡都是由于岩石(土壤)中的有镭核素经核反冲放出α粒子而形成的。通过航测土壤铀含量换算土壤氡浓度，“中国土壤氡水平研究”课题组计算出144个城市的表层土中氡浓度值，并按浓度高低，将航测区划分为三个类区：背景值大于或者等于10000Bq/m3的土壤氡高背景区、背景值大于5000Bq/m3而小于10000Bq/m3的中背景区和小于或者等于5000Bq/m3的土壤氡低背景区。对航测计算得出的结果与实测结果比较发现，航测数据与实测数据一致性较好。从航测铀含量换算的全国土中氡浓度值结果来看，存在17个高背景值城市，这些城市的建筑室内氡浓度超标可能性较大，可优先安排此类城市的氡防护工作；存在99个中背景值城市；存在26个低背景值城市，可作为氡防护工作的非重点地区。

随着城市规模的不断扩张和人口增加，郑州市的生活与生态空间缩小、交通拥挤等城市病日益凸显。城市病归根结底是城市资源负荷过重的必然结果，而城市地下空间的开发将成为破局城市资源问题的重要途径。通过开发利用城市地下空间缓解多种城市问题已在多个发达国家得到验证。航空城区被列入郑州规划范围内，将会是郑州市的冲要繁华地带，应借鉴经验与教训开发地下空间，避免以往城市建设中出现的各种问题。郑州航空城区开发利用地下空间绕不开解决空气品质的难题。1996年曾对整个郑州市区(当时面积为132km2)开展土壤氡浓度调查，但涉及的范围较局限，无法满足郑州航空城区地下空间安全利用的要求。本次研究旨在查明郑州航空城区土中氡浓度，了解其分布规律与影响因素，估算当地人群因受氡照射而接受的辐射危害程度。同时调查分析评价已存在地下空间中氡浓度情况，结合地下建筑结构、建材、通风状况以及所处地质背景等具体因素，为郑州航空城区施行降氡防氡措施提供理论依据，保证航空城区地下空间开发利用安全。