土壤氡測(cè)定的影響因素探討

摘 要：本文介紹了場(chǎng)地土壤氡濃度的測(cè)定方法以及結(jié)果評(píng)價(jià)，并采取了相應(yīng)措施。例舉廣州白云某工程項(xiàng)目進(jìn)行說明，并探討了實(shí)際工作中影響土壤氡濃度測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的影響因素。

關(guān)鍵詞：土壤氡；構(gòu)成；測(cè)定；影響因素

引 言

為進(jìn)行土壤氡方面的研究，建設(shè)部于2003年設(shè)立了《中國(guó)土壤氡水平研究》課題，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果針對(duì)土壤氡和空氣氡之間的密切關(guān)系，國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2002年1月1日開始實(shí)施《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325）。其中明確規(guī)定（強(qiáng)制性條文）：新建、擴(kuò)建的民用建筑工程設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行建筑工程所在城市區(qū)域土壤中氡濃度或土壤表面氡析出率調(diào)查，并提交相應(yīng)調(diào)查報(bào)告。未進(jìn)行過區(qū)域土壤中氡濃度或土壤表面氡析出率測(cè)定的，應(yīng)進(jìn)行建筑場(chǎng)地土壤中氡濃度或土壤氡析出率測(cè)定，并提供相應(yīng)檢測(cè)報(bào)告。

1 氡的化學(xué)成分及特性

氡是一種放射性的惰性氣體，無色無味，氡元素有Rn222、Rn220、Rn219分別來自鐳的幾種同位素Ra226、Ra224、Ra223，而鐳同位素分別由U238、Th232、U235等衰變而來。由于Rn222的半衰期是3.82d，所以在其原子核發(fā)生衰變前會(huì)有部分從巖石中、土壤中跑出來，很容易隨著人們的呼吸進(jìn)入肺部，并隨著血液的流動(dòng)走向全身，其放射的α粒子，由于其射程短，在它經(jīng)過的路徑上造成原子的電離密集，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)分子，在人體內(nèi)對(duì)細(xì)胞的傷害也就十分集中，細(xì)胞受傷害的程度比較大，修復(fù)的可能性較小，這就是氡氣之所以成為造成肺癌的原因。土壤中氡滲入被認(rèn)為是普通室內(nèi)氡污染的主要來源，一般占室內(nèi)氡的60%左右。因而，在民用建筑工程勘察設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行場(chǎng)地土壤氡濃度測(cè)定并采取相應(yīng)的措施是非常必要的。

2 土壤中氡的產(chǎn)生

2.1 鈾是土壤中氡的源頭

通常土壤中的鈾含量幾乎與巖石中相同，因?yàn)橥寥朗怯蓭r石產(chǎn)生的。變質(zhì)巖中鈾含量比平均巖石要高。

2.2 鈾→鐳→氡

á粒子反沖是從礦石顆粒中釋放氡氣的最重要因素。一些氡從小顆粒中跑到毛細(xì)孔空間中。這些毛細(xì)孔中有水的情況下可以減緩氡的釋放，而且增加它在毛細(xì)孔中停留的可能性。對(duì)于多數(shù)土壤，產(chǎn)生的氡只有10～15%從顆粒中跑到小孔中。地表土壤中的氡主要來自兩個(gè)方面：地層深處和地表土壤中的長(zhǎng)壽命放射性核素。地表深處的氡氣或沿著縫隙向上擴(kuò)散，或溶于地下水中后隨著地下水的流動(dòng)而流動(dòng)，沿著縫隙向上涌動(dòng)擴(kuò)散，源源不斷的補(bǔ)充地表土壤中的氡氣。地表土壤中的長(zhǎng)壽命放射性核素Ra226（它作為U238的衰變產(chǎn)物）等在衰變過程中，會(huì)不斷的釋放出氡氣。

2.3 土壤條件影響氡運(yùn)動(dòng)

氡可以較容易地離開巖石和土壤，進(jìn)入巖石縫隙、空隙及土壤顆粒之間的小孔空間中。影響氡在地下擴(kuò)散范圍和程度的影響因素：地下裂縫深淺、走向、土質(zhì)密實(shí)程度、潮濕程度、地下水深淺及流動(dòng)情況等。氡在可滲透的土壤中比非滲透的土壤移動(dòng)更迅速，土壤和巖石中的縫隙使得氡更快速的移動(dòng)。

2.4 土壤的吸附

222Rn經(jīng)α衰變后產(chǎn)生的子體（如218Po，214Pb，210Pb，206Pb等）90%以上被空氣中的氣溶膠粒子所吸附呈游離狀態(tài)，它們能被許多物質(zhì)（木炭、粘土等）吸附，可在空氣中存留較長(zhǎng)時(shí)間。

3 土壤中氡濃度的檢測(cè)

3.1 方法原理

土壤氡檢測(cè)一般都是使用專用工具從土壤空洞中抽吸氣體樣品，再測(cè)量樣品的放射性強(qiáng)度，依此推斷土壤中氡濃度。土壤中氡濃度測(cè)量的關(guān)鍵是如何采集土壤中的空氣。土壤中氡氣的濃度一般大于數(shù)百Bq/m3，這樣高的氡濃度的測(cè)量可以采用電離室法、靜電擴(kuò)散法、閃爍瓶法、金硅面壘型探測(cè)器等方法進(jìn)行測(cè)量。

我們實(shí)驗(yàn)室主要采用的是核工業(yè)航測(cè)遙感中心生產(chǎn)的HDC型環(huán)境測(cè)氡儀，主要原理就是HDC型環(huán)境測(cè)氡儀是一種瞬時(shí)測(cè)氡儀，它利用氡衰變后的第一體RaA（即218Po核素）的帶正電特性，首先把土壤中的空氣抽到富集室里，然后加正高壓電場(chǎng)，把RaA富集在帶負(fù)高壓的金屬收集片上，經(jīng)過2min的富集后，移到由金硅面壘型半導(dǎo)體探測(cè)器和相應(yīng)的電子線路組成的測(cè)量?jī)x器上測(cè)量2min，由于儀器設(shè)有甄別電路，所以只有RaA的脈沖信號(hào)最后進(jìn)入計(jì)數(shù)并在液晶屏上顯示出來。

3.2 測(cè)量步驟

（1）在測(cè)量之前，應(yīng)根據(jù)工程勘察范圍確定檢測(cè)點(diǎn)數(shù)，以10m作網(wǎng)格布點(diǎn)。詳細(xì)記錄工程名稱，工程地點(diǎn)，工程類別，測(cè)試點(diǎn)布設(shè)圖，成孔點(diǎn)土壤類別，現(xiàn)場(chǎng)地表狀況，測(cè)試前24h以內(nèi)工程地點(diǎn)的氣象狀況。

（2）第一步打孔?？椎纳疃仍?0～80cm為宜，因?yàn)樘顚⒓哟髾z測(cè)工作的難度；太淺，土壤中氡氣含量易受大氣環(huán)境的影響，不能真實(shí)的反映深部情況。第二步將取樣器插入打好的孔中，成孔時(shí)間和檢測(cè)時(shí)間不能間隔太久，否則氡氣散發(fā)至空氣中，造成實(shí)測(cè)數(shù)值比正常值偏低。第三步將取樣用的膜片放入取樣盒內(nèi)，抽取氣體取樣2min；第四步將取樣后的膜片放入檢測(cè)器中進(jìn)行RaA計(jì)數(shù)測(cè)量。

4 測(cè)定實(shí)例

建筑物場(chǎng)地概況及工程類別：

擬建工程場(chǎng)地位于廣州白云區(qū)某住宅樓工程。工程概況如下：建筑場(chǎng)地土壤以部分黏性土、部分為花崗巖殘積土為主，工程部分已開挖，部分積水。按照GB50325的要求：檢測(cè)時(shí)間為9：30至下午17：00整，天氣晴朗。未開挖地表干燥地塊土壤中氡濃度數(shù)據(jù)明顯比已開挖的地方高，整個(gè)工程土壤氡濃度平均值在13000Bq/m3。

5 影響因素分析

由于土壤氡濃度測(cè)定之前尚無國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB50325-2010附錄E是根據(jù)核工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氡及其子體測(cè)量規(guī)范》EJ/T605-91及18個(gè)城市土壤氡濃度水平調(diào)查的體會(huì)，結(jié)合工程實(shí)際提出的一個(gè)概要。為了提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，可采取以下措施：

（1）檢測(cè)工作開始前要先查看下測(cè)氡儀的電量是否充足；抽氣裝置的氣密性如何，確保到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)可以正常使用；測(cè)氡儀操作臺(tái)和抽氣裝置之間的數(shù)據(jù)連接是否正常等等。定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)、檢定以及期間核查。

（2）每一檢測(cè)點(diǎn)可進(jìn)行多次測(cè)量，降低數(shù)據(jù)的不確定度。

（3）周圍環(huán)境里的電磁輻射等因素可能造成數(shù)據(jù)的異常波動(dòng)，測(cè)試人員應(yīng)能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判別，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)。難以辨別時(shí)，對(duì)同一點(diǎn)多次檢測(cè)或用多臺(tái)儀器進(jìn)行比對(duì)。

（4）測(cè)氡儀使用的干燥劑對(duì)氡濃度的影響：通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，干燥劑變色程度的差異。對(duì)氡濃度測(cè)定結(jié)果影響顯著。干燥劑全部為藍(lán)色與全部變色的結(jié)果最大相差50%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，干燥劑受潮測(cè)定結(jié)果偏低。一般情況下，干燥劑變色50%考慮更換。

（5）土壤的濕度對(duì)測(cè)定也有影響：一般雨前測(cè)定比雨后測(cè)定要高，主要原因是雨水向土壤內(nèi)滲透時(shí)，易溶于水的氡被驅(qū)趕到土壤深度，同時(shí)雨水使土壤表層密度增加，阻礙了土壤中氡向地面擴(kuò)散。所以一般雨后等場(chǎng)地比較干燥后再測(cè)，不能機(jī)械按規(guī)范規(guī)定雨后24h進(jìn)行，因?yàn)橐矔?huì)遇到實(shí)際場(chǎng)地遭遇地下水較淺或排水不暢導(dǎo)致的積水。

6 結(jié) 語

目前有土壤氡濃度背景資料的城市僅有上海（浦東）、昆山、溫州、廣州等18個(gè)城市。由于多方面原因，這些城市的平均土壤氡濃度調(diào)查結(jié)果并不能作為工程勘察設(shè)計(jì)階段判定該城市土壤氡濃度平均值的依據(jù)。這對(duì)建筑工程的選址及防氡、降氡都不利，因此在工程勘察設(shè)計(jì)階段前需要對(duì)建筑場(chǎng)地土壤氡濃度進(jìn)行測(cè)量，為工程勘察設(shè)計(jì)人員決定是否采取防氡措施提供技術(shù)指導(dǎo)，為后續(xù)施工中是否采取措施降低土壤氡濃度對(duì)室內(nèi)氡濃度的影響提供有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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[2]王喜元等編.民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制輔導(dǎo)教材[J].北京.中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.