联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR) 1993年报告指出, 全世界大约有4.7 ×10⁶井下矿工, 其中84%从事煤矿开采^[1]。因此煤矿井下氡的水平及其危害已受到世界各国的关注。本文简述沈阳矿务局所属煤矿井下氡浓度监测结果及其所致矿工的年剂量当量。同时探讨其卫生学意义和有关辐射防护问题。

1 材料与方法

在了解煤矿地质和矿山概况基础上, 选择有代表性的矿山和矿井, 测量其空气中的氡浓度和γ照射量率。并采集矿石和围岩样品各一个, 进行γ能谱分析。

采样点的选择充分考虑井下作业类别, 如掘进, 综采, 运输等; 巷道结构与通风状况:入风、回风等; 以及人员分布与活动、停留情况等等。

用经标准源刻度, 并与高压电离室比对校正一致^[2]的FD-30Bγ数字式辐射仪, 测量井下距地面1m高处的γ照射量率。连读10个数据取其平均值。

用ZYW -8501测氡仪测量空气中氡浓度, 闪烁室体积为0.7L。气流式采样。方法灵敏度为0.045cpm/Bp·m^-3, 经全国统一刻度比对, 测量误差小于30%^[3]。

用法国进口PLURIMAT-N20/24K多道分析器, 美国堪贝拉公司HDG探测器, 测量煤样和围岩样品放射性核素²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K的含量。

2 测量结果与分析 2.1 煤矿井下γ照射量率

煤矿井下γ照射量率主要来自煤体及其周围的岩石, 由于煤层结构, 形成年代不一, 周围岩石种类不同, 所测得的γ照射量率不一样, 但均在全省室内、外本底值(0.22和0.32 ×10^-8C·kg^-1 h^-1)之内, 不会对矿工带来附加照射剂量。

2.2 井下空气中氡浓度

所测得的5个煤矿井下氡浓度示于表 1。

可见, 掘进、采场氡浓度较高, 运输较低。总平均氡浓度以1号矿最高, 5号矿最低。这与作业情况和通风状况密切相关。但总的看沈阳矿务局所属煤矿井下氡浓度与全省内均值(30.0Bq·m^-3)相近。

2.3 煤样、围岩中核素含量

测得的各矿煤样和围岩中的放射性核素含量见表 2。可见, 各矿样、围岩中核素含量的波动范围较大, 多在一个数量级范围内。一般地围岩中核素含量高于煤样几倍, 甚或十几倍。其中²²⁶Ra是释放²²² Rm的母体核素, 成为井下氡的重要来源。

2.4 剂量估算

为估算井下γ照射量和氡子体所致矿工的年有效剂量当量, 根据U NSCEAR推荐^[4]的换算因子计算出相应年有效剂量结果见表 3、表 4。由表 3、4可知, 井下γ外照射和氡子体所致矿工年有效剂量均未超过全省平均本底值所致的年剂量水平(0.54和1.16mSv)。

3 讨论

根据ICRP 60、65号报告书新建议, IAEA新制定的辐射防护基本安全标准推荐的工作场所的行动水平为1000Bq · m^-3, 相应的年有效剂量为6.24mSv。氡及其子体的辐射危害已被确认为是继瓦斯、粉尘之后的第三种危害, 并已引起有关方面的重视。煤矿井下氡及其子体主要来源于巷道岩壁、崩落的煤块、围岩岩石, 尤其是花岗岩和页岩, 以及地下水。湖南二个煤矿的调查表明19%的样点超过国家卫生标准(1500Bq·m^-3)^[4]矿工接受氡子体超额暴露量会使矿工肺癌增加, 据初步统计自1963年至1991年沈阳矿务局已有47例尘肺患者死于肺癌, 且有增加趋势, 因此, 本次调查虽未发现有超标样点, 但对井下氡子体危害与防护工作必须给予足够的重视。

降低井下氡及其子体的主要方法是隔离氡源, 减少氡析出量, 以及通风降氡和空气净化。通风不仅是排出井下瓦斯、粉尘、炮烟和改善矿内气候条件的主要手段, 而且也是排除氡及其子体的有效措施。本调查说明, 沈阳矿务局现有通风设施对降氡是有效的, 并应进一步加强卫生安全防护管理与监督监测工作。

致谢: 石二为同志参加了部份测试工作。沈阳矿务局和各煤矿领导以及安全卫生方面领导对本工作给予了热情支持和大力协助, 一并致谢!