大量研究表明, 矿井中氡浓度远高于地面环境中的氡浓度, 是导致矿工肺癌高发的主要原因之一。国内有些专家对云南锡矿、湖南铀矿等有色金属矿山进行了调查研究, 研究结果表明, 其肺癌发病主要归因于氡子体的作用^[1]。目前, 对煤矿井下氡浓度水平与肺癌发病关系的研究国内尚未见到系统的报道。为了解煤矿井下氡浓度水平, 研究煤矿工人肺癌的发病情况, 探讨氡与肺癌的内在关系提供保护矿工健康的科学依据, 本文仅对枣庄矿区六个煤矿不同工作场所的氡浓度水平进行了监测, 同时估算了煤矿井下工人的有效剂量当量及危险度。

一 监测内容与方法

1.监测点的选择  枣庄矿区由陶庄煤田、官桥煤田、滕南煤田三部组成, 每部各选两个开采三十年以上大中型煤矿为调查对象, 对每个矿分别选取有代表性的进风、回风、运输巷道, 掘进头、采煤面进行布点监测, 同时还对各矿地面室内外环境进行对照监测。

2.监测内容  采集井下不同工作场所和地面环境的空气样品进行氡浓度测量, 同时对各点的γ照射率进行测量, 并详细记录当的时温度、湿度、气压、风速、风量、地质构造和地理位置等有关参数, 还对掘进、回采面的放炮前后的氡浓度进行了对照测试。

3.测量方法  现场采样测氡采用闪烁室法, 测量仪器为ZYW-8501型测氡仪, γ照射测量仪为FD-71型γ辐射巡测仪。

4.气温、气压的修正:按

公式进行修正, 式中T、P为实测气温气压, To、Po为仪器校正时气温气压。

5.频度分布  全省监测结果表明, 山东省环境中氡浓度遵循对数正态分布, 故计算结果均以几何均数表示, 为观察离散程度同时计算了算术均数于括号内, 以供参考对比。

二 结果与分析

1.煤矿井下氡浓度水平  通过对六矿192个监测点测量, 结果见表 1。

2.井下不同工作场所氡浓度见表 2  从表中可以看出, 不同工作场所氡浓度水平有着显著差异, 究其原因, 回风巷氡浓度最高, 是因为该巷回流空气乃是集中了各个工作面的污浊气体, 因此, 气体回流量越大, 氡浓度也就越高, 二者存在正相关关系(r=0.83 P＜0, 05), 相反, 进风巷是将地面新鲜空气灌注井下, 气压较高阻碍氡的逸出, 因而氡浓度处于较低水平。采煤、掘进面的氡浓度介于中间, 但采煤面高于掘进面, 这是因为掘进面断面较大, 通风良好, 湿式作业影响了氡的存留与逸出, 因而氡浓度较低, 而采煤工作面低矮狭长, 落煤干燥松散, 煤尘浓度高, 气体混浊, 气流缓慢, 致使氡的逸出相对增多, 导致局部环境氡浓度增高。

3.采掘工作面放炮前后的氡浓度变化  对每个炮采煤矿采掘工作面炮前炮后的气体进行了同点采样, 其氡浓度的结果见表 3。可以看出, 36个监测点放炮前后的氡浓度分别为57.9、56.2Bq/m³, 两者无显著差异。到这与炮后氡浓度高于炮前的假设不相一致, 可能由于放炮后加强了通风, 采样时气体状态已恢复到炮前状态。

4.原煤产量与掘进尺度与氡的关系  其结果见表 4, 统计学处理表明, 各矿氡浓度水平与原煤日产量之间有着显著的正相关关系(r=0.92 P＜0.01), 即原煤产量越高, 其氡浓度水平越高, 这与煤产量越高, 氡逸出环境中就越多, 导致井下环境中氡浓度升高, 掘进进尺与井下氡浓度无明显关联, (r=0.58 P＞0.05), 但也存在随进尺增多而氡浓度升高的趋势。

5.煤矿井与地面氡浓度的比较  在对井下氡测量的同时, 还选择了地面室内外环境487点进行对比监测, 结果表明, 地面室外氡浓度平均4.9Bq/m³室内平均5.9Bq/m³, 与枣庄市室外4.4、室内14.2, 山东省室外4.8、室内18.4Bq/m³, 的室外结果十分相近, 煤矿室内低于省市浓度这与选取招待所室内有关。而煤矿井下平均55Bq/m³, 是地面环境氡浓度的10倍, 由此可见, 煤矿井下氡浓度水平始终处于较高的状态。

6.氡浓度与γ照射量的关系  在对六矿井上地面氡浓度测量的同时, 还进行了γ照射量率的测量, 测量结果:井下γ照射量率平均67.8C/(kg·h), 地面为53.7C/(kg·h), 井略下高于地面, 但均在本底范围内。统计处理结果还表明, 无论井下还是地面的氡浓度均与其γ照射量率不存在线性相关关系, 这与“环境空气中氡浓度与γ辐射水平呈线性正相关”^[6]的结论不一致, 这可能与我们监测地点较为局限有关, 有待于进一步研究探讨。

三 内照射剂量的估算

氡子体浓度的工作水平(WL)表示, 其与氡气的等效平衡浓度为lWL=3700Bq/m³, 按UNSCEAR1982年报告书推荐:矿工的呼吸量为1.2m³/h, 煤矿的平衡因子(F)为0.7, 假定矿工每年在井下工作2000h, 所吸入的含氡子体的空气为2400m³, 每个矿工每年井下吸入氡子体α潜能可按下式导出:

式中:E为氡子体α潜能(J)

C_Rn/3700氡子体浓度(WL)

0.7:平衡因子

按UNSCEAR1982年报告书建议, 用于矿工辐射防护的单位²²²Rn及其子体α潜能摄入量所产生的有效剂量当量为2.5Sv/J, 由此推出煤矿井下矿工吸入氡子体α潜能所致的有效剂量当量见表 5, 从结果可见, 煤矿井下矿工受氡及其子体所致内照射剂量当量范围为0.64~2.99(mSv/a), 加上每个矿工每天还有16小时的地面室内外活动, 仍受到约0.77mSva/的照射, 因此每位井下工人年有效剂量总值为2.24mSv, 由此看出, 煤矿井下矿工吸入氡子体使肺部受到的照射比地面人群年受照射量1.16mSv高近两倍。照此估算, 枣庄全矿务局井下工人吸入氡子体使肺部受到的集体年有效剂量当量为48.83人Sv。