试论地下建筑内部环境天然辐射强度监测

裘刚

摘要：结合地下建筑内部环境天然辐射强度监测需求，本文以5栋建筑为研究对象，完成了建筑地上和地下室内环境天然辐射强度监测。从监测结果来看，地下环境相较于地上天然辐射强度较低，氡浓度年剂量平均为58.4Bq/m3，总体上γ辐射、X射线等放射性元素年剂量不超过0.49mSv，能够保证人员活动安全。

关键词：地下建筑；天然辐射；环境监测

引言：在有限的城市空间中，地下建筑得到了大量建设。而相较于地上建筑，人们对地下建筑的环境问题给予了更多关注，要求建筑天然辐射强度能够保证人员身体健康。因此，还应加强地下建筑内部环境天然辐射强度监测研究，确保城市地下空间得到科学利用。

1地下建筑内部环境天然辐射强度监测需求

在建筑内部，除了包含甲醛等化学性污染和细菌等生物性污染，同时也包含天然放射性污染，即所谓的天然辐射。而天然辐射的存在，将给人体带来致癌危害。相较于地上建筑，地下建筑内部环境中包含多个天然核素析出源头，如建筑材料、地基、地下土壤等，会产生γ射线、X射线、氡气等各种天然核素，而环境的通风、温度等因素及人类活动都会给环境天然辐射强度带来影响[1]。但就目前来看，地下建筑常常被当成是军用训练场所、民用工业仓库等多用途空间，如果建筑内部环境中的天然辐射强度过高，可能给人体带来危害，因此还应加强环境天然辐射强度监测，以便结合监测结果为地下建筑内部空间的使用提供科学指导，保证人员身体健康。

2地下建筑内部环境天然辐射强度监测方法

2.1监测对象与内容

在天然辐射强度监测上，可以拥有地下结构的5栋建筑的地下层、地上一层建筑内部环境为监测对象，地下层结构包含地下洞窟、地下隧道和地下室。根据国家颁布的《辐射环境监测技术规范》等规范要求，需要对建筑内部环境中的γ辐射、α辐射、β辐射、氡元素和X射线进行监测。其中，氡浓度的监测需要得到额外重视，因为按照《民用建筑工程室内环境污染控制规范》等各项规定要求，环境内氡浓度年平均值应不超出200Bq/m3。为此，需要对不同建筑的地下层内部环境进行监测，掌握建筑内部天然辐射变化规律和影响效应，实现环境的科学评价。根据监测得到的环境天然辐射剂量，可以完成地下建筑内部环境中天然环境年剂量的估算，即按照式（1）确定年剂量总值H，式中Emax指的是环境中天然辐射最大值，t指的是全年照射时间。按照《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定，公众年剂量不应超出1mSv/a，以免给人体健康带来损伤。

2.2监测方法与原理

实际进行环境天然辐射监测，可以采用美国Medcom公司生产的多功能辐射测量仪对除氡元素以外的各种辐射和X射线剂量率进行监测，确定各种辐射的脉冲计数值。采用该设备，利用入射粒子和闪烁体间相互作用，然后对闪烁体因吸收能量而发射出的光子数进行检测，可以确定所测剂量率的大小。设备的量程在0-1100μSv/hr之间，精度能够达到0.001Sv/hr。在氡元素监测上，可以采用美国DURRIDGE公司生产的RAD7测氡仪，能够实现氡气的连续监测，量程在3.7-740000Bq/m3之间，测量结果不确定度为10%，具有较高准确性。采用设备进行氡气监测，能够通过抽气形式进行连续取样检测。抽吸的空气经过过滤器后能够对空气中氡元素衰变的产物进行过滤，确保最终进入探测器的气体均为氡气，因此能够实现氡气浓度监测。结合监测需求，需要在建筑内部空间中央位置进行测量点布置，利用支架对仪器进行固定，使仪器距离地面保持1.5m距离，避免受人为活动干扰。针对大空间，需要进行多个测量点布设，每个测量点完成三次测量，最终取平均值作为内部环境天然辐射强度监测结果。监测时间为期3个月，在夏季7-9月进行，需要在早、中、晚三个时段进行测量。采用累计剂量测量法，能够完成测量平均值的求取，加强建筑地下内部环境与地上建筑内部环境的辐射强度对比。采用SPSS软件，能够完成监测数据的统计分析，得到最终监测结果。

2.3监测结果与分析

从氡浓度监测结果来看，5栋建筑地下建筑内部环境氡浓度年剂量平均能够达到58.4Bq/m3，地上建筑一层室内环境氡浓度年剂量平均能够达到63.8Bq/m3，二者差值不大，均能达到规定要求。如表1所示，为总体天然辐射强度监测结果。从得到的9组数据来看，5栋建筑地下内部环境的天然辐射均低于地上建筑室内环境。针对4#建筑和5#建筑，列出了早、中、晚不同时段的监测结果。相比较而言，白天时段辐射较弱，并且地上和地下辐射强度较为接近。出现这一情况，主要是由于白天建筑地上室内属于半开放空间，相较于地下空间开展的人员活动更加频繁，使得建筑室内空气交换得到了加强，而环境中的天然核素则发生了快速变化。夜间地下空间的天然辐射强度相对较低，主要是由于地下温度较低，天然放射性核素活性不高。对建筑天然辐射年剂量进行分析，天然辐射最大值取0.206μSv/h。在全年照射时间计算时，按照人员每天8h，全年工作300d进行计算，可以得到地下建筑内部环境天然辐射年剂量为0.49mSv，能够满足建筑使用管理要求，保证人员活动安全。但在极限条件下，人员每天活动时间达到24h，全年按照工作365d进行计算，地下建筑内部环境天然辐射年剂量将达到1.81mSv，明显超出规定要求。针对这一情况，还应加强地下空间活动时间管控，同时加强地下空间通风，避免人体健康受到危害。

表1天然辐射强度监测结果

从地下环境天然辐射监测结果来看，出现这种情况，主要是由于在现代建筑施工建设中，采用坚实的钢筋混凝土结构使建筑核素析出率得到了有效降低。而相较于建筑地上，建筑地下辐射明显较少，主要与地下建筑采用的装饰建材较少有关。分析建筑环境天然辐射来源可知，主要来源于周围物体、地基土壤和宇宙射线[2]。在建筑内部环境辐射影响上，宇宙射线受海拔高度、维度和建筑物屏蔽等因素影响，所以地上和地下差距不大。在地基土壤影响方面，主要受花岗岩圈和玄武岩圈释放的天然放射性元素影响。伴随着建筑施工技术的发展和新材料的产生，地下建筑地面密实性得到了大大提高，以至于土壤和地基中析出的天然核素得到了有效降低。在周围物体辐射方面，相较于地下建筑，地上建筑内部空间分布的物体较多，受周围物体影响较大[3]。而地下空间为保证人员流通顺畅，则多未进行装修或只完成了简单装修，分布的物体较少，造成地上环境比地下环境辐射强度更大。

结论：综上所述，从建筑地下内部环境天然辐射强度监测结果来看，受建筑施工材料使用、人为活动、环境温度等各种因素的影响，相较于地上部分，地下环境天然辐射强度较低，人员开展正常活动不会受到健康威胁。而在实际进行地下建筑使用时，还应注意加强工作时长控制，同时加强环境通风，以免使环境出现天然辐射强度超标的问题，继而使人员健康得到保证。

参考文献：

[1]胡文举,董瑞芬,刘琴.分时分区毛细管辐射供暖模式下农村建筑室内热环境与能耗研究[J].区域供热,2019(03):16-21+60.

[2]康青,周冲,沈志强,等.高层建筑内廊环境天然辐射随楼层变化规律监测研究[J].四川环境,2018,37(04):116-119.

[3]李欣,张青涛.建筑设计中功能性与舒适性的统一——以四川省核与辐射环境安全监控应急中心为例[J].产业与科技论坛,2016,15(10):77-78