烏魯木齊某實驗樓室內氡濃度測量及影響因素分析

孟和 曹小紅

摘? 要：對烏魯木齊某實驗樓室內氡濃度的測量結果表明，該實驗樓室內氡濃度在39～137 Bq/ m3，平均76.1 Bq/m3，吸入氡及其子體對相關人員的年均有效劑量為0.51～0.68 mSV，平均值為0.57 mSV，高于烏魯木齊平均水平，推測與研究區(qū)活動斷層出露有關。分析數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)地下土體擴散氡對一層室內氡濃度影響較大，導致一層室內氡濃度較高，且室內氡濃度在一定程度上受到房屋朝向影響。并結合影響因素，有針對性的提出了預防和降低室內氡濃度的措施。

關鍵詞： 室內氡濃度;影響因素;年均有效劑量

氡是一種無色無味的放射性氣體，普遍存在于人們的生活空間（圖1-a）。早在1988年，國際癌癥研究機構（IARC）就已將氡及其子體劃歸為I類致癌因素[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織估算，氡致肺癌率僅次于吸煙，室內氡致肺癌比例約占總發(fā)病率的3%～14%[2]。王家溝斷層組從研究區(qū)附近通過，在斷層帶上因巖石、礦物破碎，射氣能力增大，其附近土壤與室內氡濃度均大于非斷層帶。因此，2019年11月至12月期間，采用測氡儀對研究區(qū)某4層實驗樓室內氡濃度水平進行了調查，對氡及子體對相關人員產(chǎn)生的年均有效劑量進行了估算，并對氡濃度變化影響因素進行分析，為未來防氡降氡工作提供了依據(jù)。

1? 試驗方案

1.1? 測氡裝置

本次測量工作采用成都核盛科技有限公司生產(chǎn)的HS01型α能譜測氡儀。該儀器采用高分辨率金硅面壘型半導體射線探測器，測量空氣氡濃度范圍：1～2424 795 Bq/m3;重復性（相對標準差）：≤5%（24小時，每小時一次，1 000 Bq/m3）;相對固有誤差（年穩(wěn)定性）：不超過±5%（K=2，同一檢定標準）;短期穩(wěn)定性：優(yōu)于±5%，體積活度響應：不超過±10%（同一檢定標準）;且該測氡方法具有操作簡單，精度高，可對水、土壤、大氣進行瞬時及連續(xù)測量等優(yōu)點，目前在各類型氡濃度檢測中受到廣泛應用。

1.2? 測量方法

進行室內空氣測量時，為盡量使被測量房間內空氣與外界無交換，將房屋門窗緊閉（含大廳、走廊及樓梯間）。用HS01型α能譜測氡儀，設置取樣時間為5 min，測量周期為60 min，自動模式，進行了12 h連續(xù)測量（前日20：00～次日8：00），每1 h得到一個氡濃度數(shù)值。為使測量數(shù)據(jù)有較好的代表性，使用大干燥管，把儀器干燥器進氣口安裝在專用的測量三腳架上，置于房屋中央距地面約1.4 m高處，采樣點遠離墻面0.8～1 m，干燥器進氣口和出氣口均安裝了過濾棉（圖1-b）。

1.3? 測點布置

該實驗樓為4層混凝土澆筑建筑，一層至四層除衛(wèi)生間外，室內和走廊鋪設水磨石地板，墻面材料有水泥砂漿、膩子粉，室內窗臺鋪設拋光花崗巖板。因白天在該實驗樓西側人員活動較多，故選取夜間（前日20：00～次日8：00）在該實驗樓東側進行氡濃度測量，每層選取測量點3個（圖2）。

2? 氡濃度測量數(shù)據(jù)結果

本次測量的室內氡濃度樣本量共計144個，氡濃度范圍為39～137 Bq /m3，中位數(shù)為76.0 Bq /m3，平均數(shù)76.1 q /m3（表1），低于《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制標準》（GB 50325-2020）I類 民用建筑 工程室內氡濃度限值150 Bq/m3[3] 。正態(tài)性檢驗采用Kolmogorov-Smirnov檢驗，顯著性檢驗P值=0.098>0.05，表明該實驗樓室內氡濃度頻數(shù)分布呈正態(tài)分布。

3? 氡濃度影響因素分析

3.1? 室內氡濃度規(guī)律

蘇君等對烏魯木齊室內氡與土壤氡之間的相關性進行了研究[4，5]，發(fā)現(xiàn)土壤氡濃度與一層室內氡濃度顯著相關，與二、三層樓室內氡濃度都沒有顯著相關性。如圖3所示，該實驗樓一層的平均室內氡濃度遠高于其他三層，推測主要是由于距離地面更近的一層容易受到土體擴散出的氡氣影響。但二層的平均室內氡濃度略低于三、四層的平均室內氡濃度，這與以往大多數(shù)的研究調查結果略有不同，推測是因為該實驗樓三、四層的房屋普遍為東西朝向，而東西朝向房屋墻體在白天會吸收大量的熱量，墻體等氡源釋放的氡在大氣中的混合作用加強，造成室內氡濃度的升高。但隨著夜間的來臨，墻體溫度逐漸下降，由墻體釋放的氡逐漸減少，空氣中氡濃度增速也有所降低。另外，由于東西朝向房屋通風相對較差，故開始測量時室內氡濃度就相對較高，測試過程中室內空氣與室外的流通交換也較少，這進一步促進了室內氡濃度的積累。

據(jù)12 h連續(xù)測量（前日20：00～次日8：00）（表2），每1 h得到的室內氡濃度數(shù)值，可見在夜晚門窗關閉的情況下，室內氡濃度基本顯示持續(xù)上升，且約在上午7：00～8：00達到峰值。使用Origin2019的對蘇君等烏魯木齊冬季室內氡濃度24 h監(jiān)測數(shù)據(jù)進行提取[4]，選取其中與本次測量時間相對應的時間段（前日20：00～次日8：00）進行比較，可見該實驗樓的整體室內氡濃度值略大于烏魯木齊冬季室內氡濃度（圖4）。

3.2? 土壤氡濃度情況

受測量條件的限制，在該實驗樓附近共測量土壤氡濃度3個，所得濃度分別為5 865 Bq/m3、8 298 Bq/m3、7 194 Bq/m3。測量時使用鋼釬插入土體，并翹松測量點周邊的土，之后快速插入取樣器，并踩踏取樣器周邊土體，避免過多地表空氣進入土體。

據(jù)馮浩等測定烏魯木齊市土壤氡濃度范圍為417～61 746 Bq/m3，平均值5 289 Bq/m3[6]，與之比較可見該實驗樓附近土壤氡濃度略高于烏魯木齊平均值。采樣點深部一般為含礫黃土狀粉土地層，烏魯木齊市黃土狀粉質黏土氡濃度范圍為836～10 286 Bq/m3，平均值3 793 Bq/m3，故本次測量所得的3個值均高于該平均值[6]。

3.3? 地質背景關系

研究區(qū)位于烏魯木齊市頭屯河區(qū)王家溝東岸Ⅲ級階地上（圖5），主要由上更新統(tǒng)洪積砂、沖洪積卵礫石組成，且向西側及北側多覆蓋上更新統(tǒng)洪積、坡積為主的砂、卵礫石層。王家溝斷層組由4條NEE向大致平行的次級斷層近等間距排列，逆斷層，斷層面北傾，傾角多在30°～70°[7]，該斷層組沿NE向從研究區(qū)通過，尤其是F2斷層從該實驗樓南側約200 m處通過。土體深處累積的氡隨地下向上氣流自斷層帶向地表擴散，造成斷層帶上土壤氡濃度的異常高值。研究表明，在斷層帶上室內氡濃度普遍具較高值，但離開斷層帶1～2 km時，室內氡濃度會明顯降低[8]。這說明對于氡濃度水平來說，距斷層帶的距離是一個重要的影響因素。故本次測量點的室內、土壤氡濃度均略高于烏魯木齊的平均值可能是受王家溝斷層組影響。

4? ?年均有效劑量估算

根據(jù)《室內氡及其子體控制要求》（GB/T 16146-2015）吸入氡及其子體對相關人員產(chǎn)生的年均有效劑量的估算公式進行計算[9]。

式中：ERn 為年均有效劑量，mSv;CRn 為平均室內氡濃度，Bq/m3 ;DCF Rn 為氡的劑量轉換因子，使用UNSCEAR 2000年報告給出的數(shù)值0.17×10-6 mSv/（Bq·h·m-3） ; DCFRnD 為氡子體的劑量轉換因子，使用UNSCEAR 2000年報告給出的數(shù)值9×10-6 mSv/（Bq·h·m-3）;F為平衡因子，我國室內典型值為0.5;t為年停留時間（①工作按全年250天，每天8 h，居留因子取0.8，約1 600 h計算;②居住則按全年365天，每天24 h，居留因子取0.8，約7 000 h計算）[9，10] 。

由表3可知，該實驗樓一至四層年平均有效劑量（工作）分別為0.68 mSv、0.51 mSv、0.55 mSv、0.53 mSv，均值0.57 mSv。使用蘇君、董磊等烏魯木齊室內氡濃度年平均值55.4 Bq/m3進行計算[4，11]，可得年均有效劑量（工作）為0.41 mSv，使用韓芹芹等冬季（2008.11.20—2009.02.20）烏魯木齊室內氡濃度測量均值84.8 Bq/m3進行計算[2]，可得年均有效劑量（工作）為0.63 mSv。對比可知，該實驗樓除一層年均有效劑量較大外，其余樓層處于正常水平。若按照7 000 h的居住時間對室內年均有效劑量進行計算，則該實驗樓一至四層年均有效劑量分別為 2.99 mSv、2.25 mSv、2.41 mSv、2.30 mSv，平均2.49 mSv，烏魯木齊室內年均有效劑量（居?。?.81 mSv，烏魯木齊冬季年均有效劑量（居?。?.77 mSv，均低于國家標準中公眾年有效劑量限值（新建建筑3 mSv，已建建筑10 mSv） [9] 。

5? 結論及建議

本文對烏魯木齊某實驗樓一層至四層室內氡濃度進行了測量，該實驗樓一層至四層室內氡濃度平均值分別為91.5 Bq/m3、68.8 Bq/m3、73.8 Bq/m3、70.4 Bq/m3，平均值76.1 Bq/m3，均未超過《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB 50 325-2020）I類民用建筑工程室內氡濃度限值150 Bq/m3。通過公式計算得到氡致人體年均有效劑量，工作年均有效劑量約為0.57 mSv，居住年均有效劑量約為2.49 mSv，均未超過《室內氡及其子體控制要求》（GB16146-2015）新建建筑物3 mSv，已建建筑物10 mSv。本次測量發(fā)現(xiàn)一層室內氡與土壤氡濃度相關，故往往一層的室內氡濃度較其他樓層大，一般規(guī)律為隨著樓層高度的增加而降低，但該實驗樓二層相較三、四層的室內氡濃度低，推測是房屋朝向影響溫度、通風等因素所致。冬季夜間由于門窗緊閉，室內氡濃度持續(xù)上升，并且在上午7：00～8：00左右達到峰值。

建筑距斷層帶的距離是影響氡濃度的重要因素。新建房屋時需考慮附近斷層出露情況，應在斷層帶及其附近區(qū)域開展地質氡潛勢研究，以保證盡量避開高氡濃度區(qū)域;土壤氡對室內氡濃度的影響較大，尤其與一層樓室內氡濃度相關，新建的多層樓房可采用修筑地下室的方法減輕土壤氡影響，還可設置隔離層，并盡量封閉隔離層空隙，來防止氡擴散;另考慮到冬季室內氡濃度在早晨達到峰值，故應做好每日早晨通風，以降低夜間積累的高氡濃度水平，尤其對于東西朝向房屋更應加強通風。

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