北京市地铁站台及车箱内氡浓度水平调查

高 鹏，刘 陆，甘睿琳，宋志艳，李晓红

（1.北京市辐射安全技术中心，北京市 100089；2.核工业北京化工冶金研究院，北京市 101149）

伴随社会经济和城市的发展，地铁因其客运量大、速度快、安全且不受天气和地面交通影响等优点,已经成为城市交通系统的重要组成部分。如图1 所示，以北京为例，地铁年乘客量达到45 亿人次，日均客流上千万人次，地下空间的辐射环境质量如何，受到越来越多的关注。氡（222Rn）是人类所受到的天然本底辐射照射中最主要的贡献者，由吸入氡及子体导致的内照射剂量占公众所受天然辐射剂量总量的一半以上[1]。众多国际组织及国家都开展了旨在降低全民及个人氡暴露的氡浓度水平调查研究［2］。地铁路段多处于地下位置，受到周围岩石及土壤的影响，且通风受限，使得氡气体更容易在空间内累积[3,4]。本研究从2018 年至2019年，对地铁站内放射性气体氡浓度水平开展测量调查，以期进一步获得地铁站台及车箱等特殊地下环境的氡浓度水平，确保环境及公众的辐射安全。

图1 北京市地铁线路图Fig.1 Beijing Metro Line

北京曾于二十世纪九十年代中期，对地铁环境辐射状况做过调查，但事隔二十多年，北京地铁的建设情况及地铁内部环境都发生了极大变化，有必要再次进行调查与评价。此外，项目组补充了地铁各线路车箱内的氡浓度水平，填补了此方面的数据空白。

1 材料与方法

1.1 材料

地铁换乘站点测量采用日本CR-39α 固体径迹片被动式测氡杯（型号为GE2014-α）,使用前经中国计量科学研究院进行校准认证，相应参数可以回溯至国家计量标准。

地铁车箱内测量采用美国Durridge公司生产的RAD7 氡气检测仪，使用前经中国计量科学研究院进行校准认证，相应参数可以回溯至国家计量标准。

1.2 检测与评价标准

检测方法依据国家标准《环境空气中氡的标准测量方法》（GBT 14582-1993）和《氡及其子体测量规范》（EJ/T 605-1991），评价依据采用《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002），《地下建筑氡及其子体控制标准》（GBZ 116-2002）。

1.3 监测布点

车站布点：据相关研究，北京轨道交通换乘客流比例为88.7%[14]，换乘站人员密度明显高于普通站台；此外，换乘站上下两层的站台结构（如图2 所示），更有利于明确相应环境中的评价对象，故本研究选取了北京地铁网络35个换乘站做为车站代表，每个车站分别选择地下一层（售票及安检，评价对象为工作人员）和地下二层（上下车站台，评价对象为乘客）作为测量层，每层各设置一个测量点，每个测量点布放1-2个测量杯，布样现场如图3所示。

图2 地铁换乘站二层式结构示意图Fig.2 Two floor structure of metro transfer station

图3 地铁换乘站布样图Fig.3 Sample placement of metro transfer station

车箱布点：车箱内监测基本以模拟乘客正常乘车为原则，根据车箱内情况选点测量，监测情况如图4所示。

图4 地铁车厢内现场监测图Fig.4 On site monitoring in the subway car

测氡杯布放要求：远离排风口或排风通道等风速较大或产生涡流的地点；尽量选择人员停留较长的地点；选择温湿度和气流相对稳定的地点；远离墙壁和地面；布放在乘客看不到和不能触及的地点，确保测氡杯不丢失。

2 结果

2.1 氡浓度水平

地铁测氡杯实际布放400个，收回362个，回收率90.5%，出于质保考虑，部分点位放置了两个测氡杯。

各换乘站氡浓度年平均值见表1，浓度分布如图5所示。

图5 各换乘站氡浓度分布Fig.5 Radon concentration distribution in different transfer stations

表1 地铁换乘站氡浓度水平Table 1 Radon concentration level of subway transfer station

35 个换乘站点的年平均氡浓度水平范围为14.8-38.7 Bq·m-3，总体年平均值为22.3±4.5 Bq·m-3，不同站点的监测值存在显著差异（P＜0.05）。分析差异的原因与站点的地层及土壤组份有关，也与取样点位的位置及通风情况相关，但是整体数据均不高。

北京市35 个地铁换乘站内氡浓度年平均值为22.3 Bq·m-3，低于广州市地铁一号线和天津市地铁一号线的氡浓度［5,6］；高于深圳市地铁一期、南京市地铁一号线、上海市地铁一号线、南宁市地铁1号线氡浓度及武汉市地铁氡浓度［7-11］，处于全国平均水平。

对换乘站B1 层、B2 层不同季节的测值统计如图6所示。

由图6 可见，地下B2 层的氡浓度高于B1 层测值。经分析，这是由于地下深度不同，通风效果差异所致。二、三季度地铁各车站站点的氡浓度值小于一、四季度测值，原因是与地下站点空调使用及季节通风模式不同直接相关。

图6 换乘站B1层、B2层季度测值比较Fig.6 Comparison of quarterly measured values of B1 and B2 floors of transfer station

经调查，北京地铁车站台采用双端空气送风设备，通风空调系统设置在车站两端；地下设备管理用房采用全空气一次回风系统，整体通风状况良好。地铁车箱内，依据季节不同及时调整通风空调及换气状况，故可以推断氡浓度水平与地铁内通风空调系统密切相关，良好的通风空调系统对降低氡浓度起到了较好的作用。

地铁车箱内氡浓度连续测量结果见表2。

表2 地铁车厢氡浓度结果统计*Table 2 Radon concentration result statistics of subway cars

由上表可以得出，北京市地铁车箱内氡浓度的年平均值为10.3±5.8 Bq·m-3，年均值分布范围为3.7-28.0 Bq·m-3。低于本市站台氡浓度水平。

综上，北京市地铁站台及车箱内氡浓度水平均远低于《地下建筑氡及其子体控制标准》（GBZ116—2002）与《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）中对地下建筑及室内氡及其子体的限值规定（400 Bq·m-3）［12］。

2.2 剂量估算

本文依据联合国原子辐射效应科学委员会（United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation，简称UNSCEAR）推荐模式，估算地铁站台氡及其子体所致的地铁工作人员人均年有效剂量。

式中，H（Rn）为氡子体所致的人均年有效剂量，单位为mSv·a-1；t为年照射时间，单位为h，通常假设地铁员工全年平均工作250天，每天按8 h工作制计算，则t=250×8=2000 h；f 为剂量转换因子，取9 nSv·（Bq·h·m-3）-1；qin为室内平衡因子，取0.4；Cin为室内氡浓度，单位为Bq·m-3。

按照以上模式计算,全年2000 h工作时间，北京地铁换乘站内工作人员由氡及其子体所致的人均年有效剂量范围为0.11～0.28 mSv·a-1，均值为0.16 mSv·a-1。

根据有关研究统计[15]，北京市地铁乘客每日出行时间主要分布在20-40 min 之内（按平均30 min 计），占样本总数的40.81%；只有少部分地铁乘客的出行时间超过1 h，占比14.31%；很少有乘客的出行超过2 h。站台候车按地铁平均一站行车3 min计算；据实测统计，北京地铁换乘步行时间最少小于1 min，最长约8 min，故按平均4 min换乘步行时间计算。选取上班族（全年工作250天）三个乘车时长作为典型公众，受照剂量统计结果见表3。

表3 典型公众受照剂量*Table 3 Typical public exposure dose

可推知，其它只在部分时段乘地铁出行的公众，比如周末出游等情况，氡及其子体对其所致的照射剂量更少。

3 结论

（1）北京市地铁换乘站内氡及子体对地铁工作人员所造成的年有效剂量均值为0.16 mSv·a-1，乘客最大年均有效剂量为0.019 mSv·a-1，均低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871-2002）规定的公众受照年有效剂量限值（1 mSv）［13］，不会对地铁工作人员及乘客造成额外的辐射危险。

（2）本文建议对地铁站台及车箱氡浓度开展定期监测，兼顾不同类型的场所，重点关注通风不畅空间/区域的氡浓度，及时发现非正常情况并实施适当的降氡措施。