某地下工程氡輻射涂層屏蔽效果研究

氡是自然界唯一的天然放射性氣體，由鐳衰變產(chǎn)生[1]。氡及其子體在人體內(nèi)衰變，會破壞或改變?nèi)梭w DNA，導(dǎo)致肺癌[2]、支氣管癌、白血病[3]等疾病，是造成肺癌的第二大因素，僅次于吸煙[4-5]。GB 50325-2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定民用建筑氡濃度≤150 Bq/m3，WS/T 668-2019《公共地下建筑及地?zé)崴畱?yīng)用中氡的放射防護(hù)要求》規(guī)定地下工程氡濃度≤400 Bq/m3。氡的來源主要來自 3 方面[6]：建筑材料中析出的氡、建筑物下的地基巖層和土壤中釋放氡、水源和燃料中釋放氡，多數(shù)地下工程在地下深處，通風(fēng)性差，巖石、地下水、混泥土、土壤等溢出的氡長期累積，造成氡輻射污染，給長期處于地下的工作者健康帶來危害；目前地下工程氡的治理主要方法有通風(fēng)排氡法[7]、空氣凈化機(jī)法[8]、防氡涂層屏蔽法[9]等。本課題組針對地下工程，獲得了一種防氡效率高、綠色環(huán)保的多功能氡輻射防護(hù)涂層。本文對某地下工程試驗(yàn)前后氡輻射涂層屏蔽效果和自然通風(fēng)對氡的影響進(jìn)行了分析，獲得了較好的結(jié)果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材 料

（1）FDD-1 型防氡底漆、FDD-2 型防氡面漆、DP 型地坪漆均為本項(xiàng)目科研新產(chǎn)品。

（2）滾筒、刷子、保護(hù)膜等施工工具等材料，市售。

1.2 儀 器

（1）RAD-7 型氡測試儀，美國 DURRIDGE 公司。

（2）HS01 型氡測試儀，成都核盛科技有限公司。

（3）噴涂機(jī)，瓦格納爾噴涂設(shè)備（上海）有限公司。

（4）除濕機(jī)，杭州利燁科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

施工前清理施工面，用保護(hù)膜和紙膠帶對工程內(nèi)設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止弄臟。

1.3.1 地磚地面施工方法

地面瓷磚表面有燒成釉料層，有較好的氡輻射屏蔽作用，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，其氡屏蔽率能達(dá)到 90%，因此僅需對瓷磚縫隙進(jìn)行封堵即可，施工方案為防氡底漆+防氡面漆，采用滴管滴注施工。

1.3.2 砂漿地面施工方法

施工方案為防氡底漆+防氡面漆+地坪漆，采用滾涂為主，用刷子描齊邊角線。

1.3.3 墻面和頂面施工方法

施工方案為防氡底漆+防氡面漆，墻面便于施工，墻面采用滾涂，頂面采用噴涂。

1.3.4 氡濃度測試方法

整個(gè)測量裝置由 RAD7 型美產(chǎn)測氡儀或 HS01 型國產(chǎn)測氡儀、干燥管、自制有機(jī)玻璃箱構(gòu)成。測量前，需把測氡儀器放到空曠室外，開啟儀器凈化模式，清除儀器內(nèi)部殘留的氡氣及其子體。測定只需將測氡儀與干燥管連接并放在測定處，開啟氡測試儀，按儀器說明書要求測試氡濃度，每半個(gè)小時(shí)出一個(gè)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

試驗(yàn)共設(shè)置了 3 個(gè)測試點(diǎn)，分別位于某地下工程后部、中區(qū)、前部位置。

2.1 某工程氡輻射狀況分析

2.1.1 地下工程 12 月氡釋放情況

測定時(shí)間：2021 年 12 月 8 日；測定條件：溫度為23.0 ℃ ，濕度為 22.0% RH。如圖1，該地下工程后部氡濃度范圍在 604～759 Bq/m3，平均濃度為 684 Bq/m3；如圖2，中區(qū)氡濃度范圍在 301～493 Bq/m3，平均濃度為 398 Bq/m3，少數(shù)點(diǎn)位＜400 Bq/m3，是由于貼了瓷磚，有一定的氡屏蔽作用；如圖3，前部在進(jìn)風(fēng)豎井位置，氡濃度范圍在 41～467 Bq/m3，測定結(jié)束時(shí)達(dá) 467 Bq/m3，在 13:22-16:53 時(shí)間段濃度較低，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)風(fēng)力較大，井內(nèi)空氣被外界空氣充分交換導(dǎo)致，16:53 后風(fēng)變得很小，氡濃度快速上升，而且測定結(jié)束時(shí)還呈上升趨勢，是由于外界風(fēng)交換很少，氡濃度主要受工程內(nèi)巖體溢出控制所致，也說明工程內(nèi)巖體會釋放氡輻射，3 個(gè)測試點(diǎn)氡濃度與 WS/T 668-2019 規(guī)定的 400 Bq/m3相比均超標(biāo)；越靠近進(jìn)風(fēng)口方向與外界空氣交換越強(qiáng)，氡濃度按工程前部、中區(qū)、后部位置依次增大。

圖1 地下工程后部氡濃度曲線圖

圖2 地下工程中區(qū)氡濃度曲線圖

圖3 地下工程前部氡濃度曲線圖

2.1.2 地下工程中區(qū) 7 月氡釋放情況

2021 年 7月 13 日，分別對地下工程中區(qū)大廳和中區(qū)過道氡輻射進(jìn)行了測定，如圖4。該地下工程中區(qū)大廳的氡濃度范圍在 2 158～2 634 Bq/m3，平均值為 2 457 Bq/m3；如圖5，中區(qū)過道的氡濃度范圍在 1 470～2 330 Bq/m3，平均值為 2 030 Bq/m3，與標(biāo)準(zhǔn) WS/T 668-2019 規(guī)定的 400 Bq/m3相比，大廳氡濃度、過道氡濃度平均值分別超標(biāo)準(zhǔn)值 5 倍、4 倍，過道氡濃度比大廳氡濃度稍低，是因?yàn)檫^道與外界空氣交換更多；氡濃度夏天最高，冬天最低，與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，7 月是 12 月的 3～4 倍，全年氡濃度處在兩者之間，平均濃度范圍在 684～2 457 Bq/m3，均超標(biāo)。

圖4 地下工程中區(qū)（大廳）氡濃度曲線圖

圖5 地下工程中區(qū)（過道）氡濃度曲線圖

2.2 氡輻射涂層屏蔽效果分析

測定時(shí)間：2021 年 12 月 23 日；測定條件：溫度為 22.3℃、濕度為 26.2% RH。完成涂裝后，涂層厚度約為 0.2 mm。涂層屏蔽后：如圖6，后部氡濃度范圍在 65.0～156.0 Bq/m3，平均濃度為 103.0 Bq/m3；如圖 7，中區(qū)氡濃度范圍在 28.1～127.0 Bq/m3，平均濃度為 91.0 Bq/m3；如圖8，前部氡濃度范圍在 10.9～104.0 Bq/m3，平均濃度為 63 Bq/m3；工程內(nèi)氡濃度大幅降低，均低于 150.0 Bq/m3民用標(biāo)準(zhǔn)要求。工程內(nèi)氡濃度依然與具體位置有關(guān)，越靠近進(jìn)風(fēng)口方向與外界空氣交換越強(qiáng)，氡濃度按工程前部、中區(qū)、后部位置依次增大，說明自然風(fēng)對工程內(nèi)氡濃度有一定的影響，越靠近進(jìn)風(fēng)口氡濃度越低。

圖6 后部屏蔽后氡濃度曲線圖

圖7 中區(qū)屏蔽后氡濃度曲線圖

圖8 前部屏蔽后氡濃度曲線圖

2.3 自然通風(fēng)對某工程氡濃度的改善作用

測定時(shí)間：2021 年 12 月 14 日；測定條件：溫度為22.3 ℃、濕度為 26.2% RH。測試前通了一晚上自然風(fēng)，如圖9 ，中區(qū)大廳氡濃度降至 50 Bq/m3以下，1.5 h 后開始緩慢上升，8 h 后達(dá)到最大值，約為 144 Bq/m3，該濃度為完全封閉情況下的工程內(nèi)氡濃度，17:00 開始通自然風(fēng)，0.5 h 后從 137 Bq/m3降低至 76 Bq/m3，降低約為 45%，1.5 h 后降至 47 Bq/m3，降低約為 2/3 說明自然風(fēng)對工程內(nèi)氡濃度影響顯著。

圖9 通風(fēng)對中區(qū)大廳氡濃度的影響

如前所述，7 月份氡濃度是 12 月的 3～4 倍，照此推斷夏天為最高值季節(jié)，乘以冬季 3～4 氡濃度的倍數(shù)，自然通風(fēng)情況下該工程氡濃度也能達(dá)到 GB 50325-2020《民用建筑》規(guī)定的≤150 Bq/m3要求，不通自然風(fēng)能基本達(dá)到 WS/T 668-2019《公共地下建筑》規(guī)定的≤400 Bq/m3要求。

3 結(jié) 語

（1）數(shù)據(jù)表明，12 月（冬季）氡平均濃度為 684 Bq/m3，7 月份（夏季）做有瓷磚的中區(qū)大廳氡平均濃度為 2 457 Bq/m3，全年濃度在這兩次測試數(shù)據(jù)之間，均值超標(biāo)較多。

（2）涂層屏蔽后，工程內(nèi)氡濃度大幅降低，均低于150 Bq/m3GB 50325-2020 要求；涂層屏蔽治理后工程內(nèi)氡濃度與具體位置有關(guān)，工程前部、中部和后部依次增大，平均濃度分別為 63、91、103 Bq/m3，說明氡濃度越靠近進(jìn)風(fēng)口越低；涂裝完成后，明顯感覺工程空氣要清新很多，沒有了一般氡輻射超標(biāo)地下工程特殊的味道。

（3）自然通風(fēng)對工程內(nèi)氡濃度降低效果顯著，0.5 h 降低一半左右，1.5 h 后降至降低 2/3 左右，達(dá)到平衡值，最低達(dá)到 21.9 Bq/m3，與外界 10 Bq/m3相當(dāng)。7 月份氡濃度是 12 月的 3～4 倍，照此推斷夏天為最高值季節(jié)，自然通風(fēng)情況下該工程氡濃度也能達(dá)到 150 Bq/m3的民用建筑工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，不通風(fēng)能基本達(dá)到 400 Bq/m3的地下工程標(biāo)準(zhǔn)要求。

本方法能有效治理地下工程氡輻射污染，對保障廣大地下工作者特別是廣大國防指戰(zhàn)員的健康有重要意義，應(yīng)用前景廣泛。