氡是由放射性核素镭衰变产生的自然界唯一的天然放射性稀有气体[1],能衰变成为放射性钋和α粒子,由于氡气无色无味,容易被吸入体内造成内照射,长期吸入高浓度的氡可诱发肺癌[2]。为掌握南宁市地铁1号线车站内空气中氡浓度水平及γ辐射水平,本课题组于2016年对南宁1号线地铁竣工前地铁车站氡浓度及γ辐射水平进行了初步调查,估算地铁车站内氡及其子体以及地铁γ辐射所致公众及地铁工作人员人均年有效剂量,对地铁站新建和扩建项目的机械通风设计等提供依据。
1 材料与方法 1.1 材料氡浓度测定仪采用FD-125/FH463B型室内氡钍分析仪/SR5自动定标仪,使用ST-203球状闪烁室(0.5 L)采样,每年经中国计量科学研究院检定;标准源为液体镭标准源(1.085 Bq)。γ辐射剂量率测定采用6150AD 5/H型环境监测X-γ射线辐射空气吸收剂量率仪,使用前经中国计量科学研究院校准。
1.2 检测方法和评价标准氡浓度检测方法采用《空气中氡浓度的闪烁瓶测定方法》(GBZ/T 155-2002)和《公共场所卫生检验方法》(GB/T 18204.1-2013),评价依据采用《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)。γ辐射计量率检定方法依据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB 14583-1993)。
1.3 监测布点南宁市地铁1号线是南宁市地铁规划路网的东西主干线,也是南宁市的第一条地铁线路,全线长32.1 km,共设25座车站,全部为地下站,全线设立西乡塘停车场1座、屯里车辆段1座,屯里控制中心1座,主变电所2座。地铁1号线线路形似一个“勺子”,连接邕江以北东西方向,途径多处南宁市主要人流聚集地,是贯穿南宁市东西的交通主干线。
实际监测中,γ辐射剂量率采用多点监测求其平均值的模式。氡浓度监测每个地铁站设置三个点,主要为站台、站厅、以及客服中心,每一个监测点采若干平行样,连续采样3天,采样点距离地面1 m,距离墙壁0.5 m,采样时将处于真空状态的闪烁瓶带至采样点,打开闪烁瓶一端阀门,在压力差下让大气自然进入闪烁瓶内,约10 s后,即可关闭阀门,带回实验室,将待测闪烁瓶避光保存3 h后,在仪器最佳条件下进行计数测量,每一个待测样品连续测量5次,每次10 min,最后求平均值。
2 结果 2.1 氡浓度监测结果南宁市地铁1号线各站氡浓度水平为8.9~35.9 Bq/m3,其中动物园站站厅氡浓度最低(8.9 Bq/m3),民族大学站客服中心最高(35.9 Bq/m3);全线氡浓度平均值为18.5 Bq/m3,其中动物园站浓度(11.0 Bq/m3)最低,民族大学站浓度(31.0 Bq/m3)最高。见表 1。
各监测点γ辐射水平值在0.036~0.122 μSv/h,平均值为0.097 μSv/h,各站段γ射线辐射平均值最低是金湖广场站为0.088 μSv/h,最高是琅东客运站为0.107 μSv/h。见表 2。
采用联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)推荐的模式估算地铁车站内氡及其子体所致地铁工作人员人均年有效剂量[3-4]:
$ H_{\left(R_{n}\right)}=t \times f \times\left(q_{i n} \times C_{i n}\right) $ |
式中,H(Rn)为氡子体所致的人均年有效剂量,mSv/a; t为年照射时间,h,假设地铁工作人员全年工作日250 d,每天工作8 h,则t=250×8 =2 000 h;f为剂量转换因子9 nSv·(Bq·h·m -3)-1,qin为室内平衡因子0.4,Cin为室内氡浓度。
按照上述公式计算得南宁市1号线地铁站内工作人员由氡及其子体所致人均年有效剂量范围为0.064~0.258 mSv/a,均值为0.133 mSv/a;各站段γ辐射水平均值为0.097 μSv/h,按照一年2 000 h的工作时间,地铁工作人员由伽马所致的年有效剂量0.194 mSv/a。
3 讨论从以上监测数据、统计结果看到,南宁市地铁1号线各站氡浓度水平为8.9~35.9 Bq/m3,全线氡浓度平均值为18.5 Bq/m3,各站的监测数据有显著差异(P<0.05),这些差异应该是由于不同站点的地质结构不同导致,但是整体数据均不高,均远低于《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中对室内放射性氡的限值规定(400 Bq/m3),略高于南京[5]地铁站的氡浓度平均值(12.9 Bq/m3),低于广州地铁站的氡浓度均值[6-7]和西安地铁站的浓度[8]。各站γ辐射水平范围为0.036~0.122 μSv/h,均值为0.097 μSv/h,各站之间无显著性差异(P≥0.05),低于深圳市地铁γ辐射水平[9]。
南宁市1号线地铁氡及其子体以及γ辐射对地铁工作人员所造成的年有效剂量之和为0.327 mSv/a,远低于GB 18871-2002规定的工作人员年有效剂量限值(20 mSv),亦低于GB 18871-2002规定的公众受照年有效剂量限值(1 mSv)[10],所以,不会对地铁工作人员造成辐射伤害,由于乘客接触的照射时间很短,亦不会对乘客造成辐射伤害。
此次对地铁站点氡浓度和γ辐射计量率的监测弥补了广西地铁辐射数据的空白,但是仍有些不足之处,因为采用的是闪烁瓶法测氡,测量的采样瞬间的氡浓度,受到地质材料、湿度、通风量、季节等多种因素的影响,且监测的数据需更丰富,今后将对南宁市新建的地铁放射性水平进行更为全面监测分析,确保南宁市地铁放射性水平水平监测结果的代表性和权威性,为合理评价新建或扩建地铁站的通风设计、氡浓度水平项目验收、γ辐射剂量率验收、工作人员内照射剂量水平估算等提供指导性意见。
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