摘要：根据国内外大量的研究和分析，土壤氡是室内氡的主要来源之一。因此，为了控制室内氡污染，《民用建筑工程室内环境污染控制规范》明确规定，在工程勘察和设计阶段应进行土壤氡测量。本文讨论了实际应用中影响土壤氡浓度测定准确性的因素，介绍了现场土壤氡浓度测定方法，并采取了相应的氡预防措施。
关键词：土壤氡浓度；测定；影响因素
一、氡气的性质
所有放射性核元素都称为放射性核素，放射性核素分为天然放射性核素和人工放射性核素。天然放射性核素是指自然界中存在的放射性核素。地球上到处都有天然放射性核素。人工放射性核素是指人工核反应产生的放射性核素。天然放射性核素有多种类型，分布广泛（岩石、土壤、天然水、大气、动植物）。总共有27种同位素，其中最重要的有三种，氡219，半衰期为4秒，从产生它的地方衰变到人类呼吸前；氡220，半衰期为55.6秒，在特定环境下具有一定的卫生意义。氡222的半衰期为3.82天，是一种我们所说的污染物，它的衰变过程产生了一系列新的放射性核素。并释放出三束射线，我们通常将这些新放射性核素称为氡子体。氡子体分为短寿命性子体和长寿命性子体。吸入氡对人体造成的危害主要是短寿命性子体。氡及其子体对人体健康的危害主要是氡222衰变后产生的218po和214po。对人类产生的辐射剂量占自然辐射总剂量的50%。这些放射性衰变产物附着在可吸入粒子上，随呼吸进入人体并沉积在肺部。
二、 土壤氡浓度测定方法
测定土壤中氡浓度的关键是如何收集土壤中的空气。土壤中氦的浓度一般大于数百bq/m3。通过电离室法、静电扩散法、闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等手段，可以测量出土壤中氡的浓度。
1 金硅面垒型探测器测量法
半导体探测器是一种以半导体材料（锗、硅等）为检测介质的辐射探测器。它主要有结型、面垒型、锂漂移型和高纯度锗等几种类型。其基本原理与气体电离室相似。它有两个电极，外加一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器的敏感区域时，会产生电子-空穴对。电压加到两极后，电荷载流子向两极移动，在收集电极上诱导电荷，从而在外部电路中形成信号脉冲。半导体探测器的输出脉冲振幅与能量成正比，可用于测量能量。能量分辨率高于比例计数器和闪烁计数器。脉冲上升时间短，可用于快速测量；窗口可以做得很薄，可以测量低能量x射线；结构简单，体积小，重量轻，没有高压，适合空间环境的严格要求。缺点是不能做大而厚，难以测量高能辐射和低强度辐射，输出信号小，电子电路复杂。在太空研究中最常用的是金硅面垒探测器。硅探测器一般在室温下工作，如果在液氮温度下使用，能量分辨率可以大大提高。
2 闪烁瓶法
在闪烁探测器中,辐射与某些荧光物质作用而放出电子,在电子重排过程中以光子的形式释放能量。用光电倍增管转换成电脉冲讯号。这种电脉冲讯号的大小与放射性的能量成正比。 氡引入闪烁瓶后,氡及其子体发射的α粒子使瓶壁的ZnS产生闪烁荧光。放置3h后,测量核辐射。
3 静电扩散法
土壤中含氡的气体经专用采样器采集,经过干燥器抽入筒内,在筒的顶端装入金属收集片并施加负高电压。因氡衰变后产生新的子体—— RaA,在初始的瞬间为带正电荷的离子,在电场的作用下被集在金属收集片上,经两分钟后,取出收集片放入操作台探测器内,测RaA的α射线的强度,从而确定氡浓度(α射线的强度与氡浓度成正比)。
三、影响氡气测量的因素
1.建筑物所在位置和地质特点
（1）大量资料表明，土壤氡既来自土壤本身，也来自深层地质断层结构。土壤中氡的浓度主要取决于地下土壤的铀、镭、透气性、孔隙度和渗透率以及水蒸汽含量。在测量时，我们发现当同一台机器测量非地质断裂带同一地区的沙质和亚粘土土地时，结果要差得多。沙地平均氡浓度在1000bq/3以上。然而，亚粘土很少有超过100bq/m3的。可见土壤附着力低，湿度低，孔隙度大，氦浓度大；粘接强度高，湿度高，孔隙率小，氦浓度小。
（2）在有地质断裂的地方，氡的浓度也比较大。由于存在裂缝，深郝氡容易上升，使地面沉淀，因此氡浓度较高。根据一些地区的调查报告，在有地质断层的地区，地表土壤氡水平往往比非地质断层的地区高出数倍。
2.材料类型
建筑材料种类、性质和产地不同使氡含量有很大差异。通常花岗岩、页岩、浮岩等岩石类建材的放射性含量相对较高，砂子、水泥、混凝土、红砖次之，石灰、大理石较低，天然石膏、木材最低。
任何混合建材按我国住宅楼和宿舍每100m2用材指标计算：用料平均百分率为砖46.5％，水泥5.1％，石灰3.1％，砂34.8％和碎石10.4％。
3.建筑物结构，楼层高低：房屋的结构可以影响氡的浓度，如装修设计不利于通风；为了保暖，室内空间过于密闭；地下室或首层基础设计与施工不合理，管道沟、穿墙管孔、地下部分的墙体和基础回填不密实，出现裂缝造成地下析出的氡集中大量涌出等都将使得室内氡浓度增加，另外我国西北地区的窑洞，主要取材于放射性很高的土壤，房间狭窄却又很长，有一面没有门窗，里面的氡浓度也非常高。楼层高低主要受土壤影响，一般在10米范围内(主要是地下室，一层、二层、三层楼)影响较大。
4.微小气象条件
大量实验表明，温度、气压和湿度对氡浓度的影响也非常大。
（1）湿度。湿度对氡气体有很大的影响。使用dad 7专业的氡气体探测器检测。结果表明，湿度越高，测量值越小。这是因为湿度越大，空气中氡气体形成的气溶胶表面的水分子层越厚，氡气体的吸附能力越弱，因此氡气体的浓度越低。土壤中的氡浓度也随着湿度的增加而降低。例如，雨后，湿度增加，土壤颗粒吸收水分膨胀，孔隙度变小，渗透率变差，氡浓度低。因此，《规范》要求需要在雨后24小时测量。
（2）温度。温度对氧气的影响一般不明显。温度越高，分子运动越快，释放粒子的过程越快。然而，这种情况通常是温度在几百度以上才产生的影响。因此，在《规范》所要求的-10至40°C的范围内，温度效应并不大，但温度会影响仪器。尤其在北方的冬天，影响非常大。当室外温度低于5°C时，无法测量土壤氡。
（3）风量。风量对氦也有很大的影响。风量小，室内外氡量未有效稀释。含量大，风量大，氡量小，含量低。一般来说，地下室的氦浓度非常大，因为它没有有效的通风。
（4）时间和季节。室内氡浓度不稳定，随时间和季节的变化而变化。不同区域的氡浓度变化是相同的。一般来说，日变化规律白天低，清晨高。变化的幅度与温度、压力层厚度等气象因素有关。月变化规律为一般夏季低，冬季高，春季和秋季氡浓度水平接近年度平均值。
该《规范》要求在24小时或在空调正常运行条件下，外部门窗关闭后测定氡气体。自然通风民用建筑工程封闭到24小时后的测量原因与氡的半衰期有关。氡的半衰期为3.82天。建筑材料和装饰材料释放的氡气体平衡、连续、不间断。室内空气中氡的浓度在最初几天内继续增加，但并不总是增加。在15天后实现了平衡。然而，在工程实践中等待15天是不现实的。因此，《规范》要求关闭24小时。这不影响项目的验收时间表，氡气体也有累积。
5.富氡水和燃料
富氡水是指含氡浓度较高的水，其主要来源于含有机物、碳酸盐较多的土壤中。由于铀很容易形成可溶性铬化物，而这些可溶性铬化物可随着雨水的冲刷师流失，从而使得岩土中的放射性物质向水环境转移形成了富氡水。通常，地下水中的氡的浓度要比地表水(如河水、湖水)中氡的浓度要高。
使用天然气也是室内氡的来源之一。我国许多城市已实施燃气管道化，天然气在燃烧的过程中，氡气会全部释放到室内。进入室内的氡与天然气中的氡含量和用量有关。一般情况下，天然气中氡浓度的范围为(40-200)Bq／m3。
6.仪器
在仪器的使用上，由于精度的不同，也有所不同。本文所描述的仪器是雷达-7专业氧气探测器和FD216环境氡测量仪。相比之下，前者比后者的实验数据更稳定。
四、新建住宅建筑设计与施工中氡控制要求
建筑物底层宜设计为架空层，隔绝土壤氡进入室内。
当民用建筑工程有地下室设计时，应利用地下室采取防氡措施，隔绝土壤氡进入室内。
架空层底板或地下室的地板应采取以下措施减少开裂：
1 在地板(底板)里预埋钢筋编织网；
2 添加纤维类材料增强抗开裂性能；
3 加强养护以确保浇筑混凝土的质量。
架空层底板或地下室的地板所有管孔及开口结合部应选用密封剂进行封堵。
架空层底板或地下室的地板下宜配合采用土壤降压处理法进行防氡(下图)，设计施工注意事项应包括下列内容：
土壤降压法系统图
1 在底板下连续铺设一层100mm～150mm高的卵石或粒石，其粒径在12mm～25mm之间；
2 底板下空间被地梁或地垄墙分隔成若干空间时，在地梁或地垄墙上要预留洞口或穿梁排气管来打断这种分隔，消除对气流的阻碍，保证底板下气流通畅；
3 在排氡分区中央设置1200mm×1200mm×200mm的集气坑；
4 安装直径为100mm～150mm的PVC排氡管，从集气坑引至室外并延伸到屋面以上，排气口周边7．5m范围内不得设置进风口；
5 在排氡管末端安装排风机；
6 设置报警装置：当系统非正常运行、底板空间的负压不能满足系统需求时，系统会发出警报，提示工作人员对系统的运行进行检查。
结束语
回归分析得到了氡浓度与温度和湿度的相关性，其中氡浓度与温度呈正相关，表明温度和湿度对氡浓度有重要影响。这为研究土壤中氡的变化提供了一定的依据。需要注意的是，本文的目的是测量氡室中的氡数据。影响因素主要是温度和湿度。干扰因素一般可以忽略，测量结果比较好。在测量土壤中氡浓度时，还必须考虑区域地质条件、气象环境，甚至人为因素的干扰。因此，在实际应用中，氡浓度实际上受到许多因素的影响，是一个复杂的变化过程。
参考文献：
[1]吴慧山，林玉飞，白云生，等.氡测量方法与应用.北京：原子能出版社，2014.
[2]郭美玉.氡测量方法与标准氡室综述.测量与设备，2015.
[3]程冠，程建平，郭秋菊.土壤氡析出率影响因素及估算模型.中华放射医学与防护杂，2016.
[4]吴自香，刘彦兵，贾育新，等.土壤氡测定的影响因素探讨.中国辐射卫生，2016.
论文作者:何筱
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/21
标签：浓度论文; 土壤论文; 放射性论文; 核素论文; 测量论文; 探测器论文; 湿度论文; 《防护工程》2018年第21期论文;