淺談氡子體測(cè)量技術(shù)在農(nóng)用地輻射監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

曾鵬

農(nóng)業(yè)用地是直接或間接為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所利用的土地。又稱農(nóng)用地。包括耕地、園地、林地、牧草地、養(yǎng)捕水面、農(nóng)田水利設(shè)施用地，以及田間道路和其他一切農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑物占用的土地等。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，農(nóng)業(yè)用地的安全環(huán)保與農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)出、耕作者的健康息息相關(guān)，因此對(duì)農(nóng)業(yè)用地的監(jiān)測(cè)保護(hù)就顯得尤為重要。

1 氡氣對(duì)農(nóng)業(yè)用地的影響

氡氣是一種放射性氣體，吸進(jìn)人體后，衰變產(chǎn)生的α粒子對(duì)人體呼吸器官內(nèi)照射，將引起人體內(nèi)具有生物活性的大分子電離，激發(fā)和化學(xué)鍵斷裂，造成分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變，從而引起正常功能和代謝作用障礙，危害極大。α粒子由外照射對(duì)機(jī)體的損傷作用小，當(dāng)發(fā)射α粒子進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，對(duì)機(jī)體的損傷作用就加大，即是說α射線主要是以內(nèi)照射為主，對(duì)人體細(xì)胞造成損傷并發(fā)生變異，最終發(fā)展成為肺癌。肺癌現(xiàn)在是世界上癌癥死因的第一名，吸煙是引起肺癌的首要因素，而氡是引起肺癌的第二大因素，也是不吸煙人群患肺癌的危險(xiǎn)因素[1]。在世界范圍內(nèi)，3%～20%的肺癌死亡可能是由于室內(nèi)氡引起的[2]。同時(shí)，氡氣含量高的地區(qū)往往預(yù)示著含有較高的放射性元素，一旦通過農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈也是危害巨大。農(nóng)用地的氡氣濃度指標(biāo)對(duì)人民的生產(chǎn)、生活影響頗大。對(duì)氡濃度的監(jiān)測(cè)主要通過對(duì)氡氣衰變產(chǎn)生的氡子體進(jìn)行測(cè)量，間接反映氡氣濃度的情況。

2 氡子體的測(cè)量技術(shù)方法

2.1土壤氡濃度測(cè)量

土壤氡濃度測(cè)量是利用FD—3017型測(cè)氡儀直接在土壤中測(cè)量瞬時(shí)氡濃度的放射性勘查方法。野外工作儀器主要用FD—3017型測(cè)氡儀，野外工作小組應(yīng)由四人組成，取氣深度一般為0.70～1.00m，氣筒抽氣1.5L。根據(jù)設(shè)計(jì)剖面和比例尺進(jìn)行點(diǎn)線測(cè)量，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的氡濃度、繪制曲線、資料整理、異常綜合研究和解釋評(píng)價(jià)等。

該方法可直接測(cè)量土壤中瞬時(shí)氡及其子體濃度，以巖石和土壤等地質(zhì)背景為基礎(chǔ)，研究環(huán)境中土壤氡氣的分布，評(píng)價(jià)氡及其子體水平。對(duì)開發(fā)和利用現(xiàn)有物化探資料中放射性元素含量解決環(huán)境問題，提高環(huán)境氡研究水平，同時(shí)對(duì)鈾礦開采和輻射防護(hù)，保障人們的健康生活，同樣有著不可小視的作用，具有十分重要的意義。

一般采用的是深度測(cè)量，即在同一個(gè)測(cè)點(diǎn)選擇不同深度進(jìn)行土壤氡濃度的測(cè)量。測(cè)量深度從20cm到100cm，每20cm為一個(gè)間隔，在每個(gè)測(cè)點(diǎn)利用內(nèi)部直徑為8mm，長(zhǎng)為110cm的鋼管打孔到測(cè)量所需要的深度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的間隔不超過5m。

2.2土壤氡析出率測(cè)量

野外土壤氡的測(cè)量采用的是美國(guó)DURRIDGE公司生產(chǎn)的RAD—7型α能譜氡氣檢測(cè)儀。RAD—7主要由一個(gè)固態(tài)的、離子植入的、平面的硅探測(cè)器和一個(gè)內(nèi)置的泵組成，泵的流量是1dm3min-1。RAD—7通過灰塵過濾器和入口過濾器來過濾灰塵和已有的氡子體，通過干燥管降低所測(cè)氣體的濕度，一般將所測(cè)氣體的濕度控制在10%以下。RAD—7的內(nèi)部樣品腔是一個(gè)0.7升的半球，內(nèi)部涂層為導(dǎo)電體。高壓電源電路將內(nèi)部導(dǎo)電器充電到2000～2500伏，從而在整個(gè)腔體里形成一個(gè)電場(chǎng)。RAD—7通過218Po和216Po衰變產(chǎn)生的粒子的能量來區(qū)分222Rn和220Rn信號(hào)。

氡析出率的測(cè)量方法，通常采用聚集罩積累被測(cè)介質(zhì)析出的氡，然后進(jìn)行氡濃度測(cè)量。將聚集罩罩在地面上，土壤中析出的氡即在罩內(nèi)積累。氡的半衰期較長(zhǎng)（3.82d），在數(shù)小時(shí)內(nèi)氡的衰減量很少，因而在較短的時(shí)間內(nèi)，罩內(nèi)氡積累量與時(shí)間呈正比。

氡積累的時(shí)間段內(nèi)任意兩個(gè)時(shí)刻測(cè)定罩內(nèi)的氡氣析出量，可用下述公式計(jì)算。

R=（Nt2-Nt1）·V/（A·Δt） （1）

式中：R------氡析出率；

Nt2、Nt1------分別為t1、t2時(shí)刻測(cè)得的罩內(nèi)氡濃度（Bq/m3）；

V------聚集罩與介質(zhì)表面所圍住的空氣體積（m3）；

A------聚集罩所罩住的介質(zhì)表面的面積（m2）；

Δt------兩個(gè)測(cè)量時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，即t1-t2（s）。

2.3氡濃度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325—2010），規(guī)范中提到的土壤氡析出率限值[即0.05Bq/（m2·s）、0.1Bq/（m2·s）、0.3Bq/（m2·s）]。Ⅰ類民用建筑工程規(guī)定的室內(nèi)氡濃度限值為200Bq/m3。

主要基于以下因素和推斷：

1、根據(jù)有關(guān)資料，不同土壤的地表氡析出率平均值約為0.016Bq/（m2·s），它是地面以上空氣氡的主要來源。

2、100m以下的低空空氣中的氡濃度變化范圍在1～10Bq/m3之間，約為6Bq/m3左右。

3、在建筑中，土壤的地表析出的氡主要影響建筑物內(nèi)的低層（如1～3層，即10m以下）。

據(jù)此估計(jì)在無建筑物地基阻攔的情況下，當(dāng)土壤表面氡析出率為0.016Bq/（m2·s）時(shí)，室內(nèi)氡濃度可能達(dá)到60Bq/m3。

規(guī)范中對(duì)Ⅰ類民用建筑工程規(guī)定的室內(nèi)氡濃度限量為200Bq/m3，也就是說，當(dāng)土壤表面氡析出率大于0.05Bq/（m2·s）時(shí)[即0.016Bq/（m2·s）的3倍以上]，可能發(fā)生室內(nèi)氡超標(biāo)。

3 翁源縣某地農(nóng)用地的實(shí)地監(jiān)測(cè)

運(yùn)用氡子體測(cè)量方法，本次對(duì)氡濃度的兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量：土壤氡濃度，土壤氡析出率。分別運(yùn)用到的儀器是FD-3013和RAD-7。選取干燥晴朗的天氣，在測(cè)區(qū)某農(nóng)用地隨機(jī)選取八個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)

通過分析測(cè)量所得數(shù)據(jù)，該處的的土壤氡析出率是屬于偏高的，均大于異常閾值0.05Bq/（m2·s），測(cè)量點(diǎn)都呈現(xiàn)異?，F(xiàn)象。筆者結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)概況分析，認(rèn)為該測(cè)區(qū)位于韶關(guān)翁源某鈾礦開采區(qū)10公里范圍內(nèi)，測(cè)區(qū)內(nèi)有多條斷裂構(gòu)造帶，是氡氣析出率偏高的主要原因。測(cè)量時(shí)農(nóng)田已經(jīng)干涸，地表的土壤疏松，土壤的滲透性較好，為氡氣的運(yùn)輸創(chuàng)造了很好的條件，令更多自由氡傳輸至地表，是該處嚴(yán)重偏高的可能成因。

此處所選取的八個(gè)點(diǎn)氡濃度監(jiān)測(cè)所得氡氣濃度數(shù)據(jù)均值達(dá)到1713 Bq/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于民用建筑室內(nèi)氡濃度的限值200Bq/m3，屬于嚴(yán)重偏高了，建議當(dāng)?shù)卮迕癫荒茉谠撎幐浇鼧?gòu)筑建筑物居住。進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不得引用礦山排出的尾水，從源頭切斷額外的氡污染來源。建議在條件允許的情況下，進(jìn)行大面積的普查，圈定集中偏高的區(qū)域，實(shí)行退耕還林。

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