高智剛，王 晨，楊 雄

（中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安710054）

氡是大氣環(huán)境中的有害放射性元素。222Rn產(chǎn)生于238U衰變系列，半衰期相對(duì)較長(zhǎng)（3.8天），因此比220Rn更容易從土壤或巖石中析出并進(jìn)入到大氣環(huán)境中。環(huán)境中的氡，主要來(lái)自大地，包括巖石、土壤、各種建筑物，其中土壤氡是環(huán)境氡的主要來(lái)源。放射性氣體氡對(duì)人的危害主要是通過(guò)它本身及其子體衰變?chǔ)亮Ｗ拥妮椛渥饔脕?lái)破壞人體的器官和組織，從而導(dǎo)致肺癌的發(fā)生，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列入19種致癌物質(zhì)之一。氡從含鐳土壤顆粒中衰變產(chǎn)生之后，通過(guò)析出作用由地表進(jìn)入大氣，因此研究土壤氡濃度及其析出率變化規(guī)律以及影響因素有重要意義。

1 土壤氡濃度和析出率的測(cè)量方法

1.1 氡濃度的測(cè)量方法

1.1.1 儀器工作原理（見(jiàn)圖1）

圖1 RAD-7測(cè)氡儀工作原理

1.1.2 測(cè)量步驟

（1）儀器準(zhǔn)備

連接除塵器、干燥管，打開(kāi)打印機(jī)，確保整個(gè)連接密封。檢測(cè)工作開(kāi)始前要先確保測(cè)氡儀的電量充足；抽氣裝置的氣密性符合規(guī)定；確保測(cè)氡儀操作臺(tái)和抽氣裝置之間的數(shù)據(jù)連接正常；并且定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)、檢定以及期間核查。

（2）測(cè)量方法

在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，采用專(zhuān)用鋼釬打孔，孔徑宜為20～40mm，孔的深度宜為500～800mm。

成孔后，應(yīng)使用頭部有氣孔的特制取樣器，插入打好的孔中，取樣器在靠近地表處應(yīng)密封，避免大氣滲入孔中，然后進(jìn)行抽氣。根據(jù)測(cè)氡儀的操作說(shuō)明，設(shè)置合理的檢測(cè)參數(shù)，通過(guò)一系列不同抽氣次數(shù)實(shí)驗(yàn)確定最佳抽氣次數(shù)，然后逐點(diǎn)測(cè)量土壤中的氡濃度值，并及時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)記錄。密封性也會(huì)對(duì)析出率值產(chǎn)生影響。因?yàn)楫?dāng)密封性不好時(shí)，析出的氣體會(huì)和空氣混合，導(dǎo)致氡濃度的降低，也使氡析出率偏低。

實(shí)驗(yàn)測(cè)量之前要對(duì)RAD-7儀器進(jìn)行凈化（purge），然后設(shè)置模式，采樣時(shí)間，測(cè)量氡的采樣時(shí)間為3min，并選擇是否需要Thorn值。設(shè)置RAD-7測(cè)氡儀的取樣周期為3min，循環(huán)次數(shù)為2次，測(cè)量模式為sniff，泵運(yùn)行模式為Auto，然后開(kāi)始測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，要一直關(guān)注干燥劑的變化，一方面它需要確保濕度低于10%（提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度）；另一方面，主要原因可能是干燥空氣中的氡的子體易被電場(chǎng)作用而富集，而潮濕的空氣帶有很多細(xì)小的水珠，帶電的氡的子體容易附著在水珠上并形成越來(lái)越大的水珠。在相同電場(chǎng)力的作用下，大的水珠運(yùn)動(dòng)速度必然變慢，在相同的時(shí)間里被富集到富集片上的氡定會(huì)明顯減少。

（3）數(shù)據(jù)處理

連接RAD-7與計(jì)算機(jī)，打開(kāi)CAPTURE軟件，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理。

1.2 氡析出率測(cè)量方法

1.2.1 儀器工作原理

進(jìn)入采樣室內(nèi)的氡子體，主要是218Po，該子體在電場(chǎng)的作用下被收集，通過(guò)探測(cè)器收集218Po衰變產(chǎn)生的α粒子，采集α譜后分解出218Po的貢獻(xiàn)，從而確定所測(cè)的氡濃度。積累室內(nèi)氡濃度隨時(shí)間增加的曲線(xiàn)如圖2。

圖2 計(jì)算氡析出率時(shí)的線(xiàn)性擬合方法

1.2.2 測(cè)量步驟

（1）儀器準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)測(cè)量之前要對(duì)ERS-2儀器進(jìn)行性能檢查，檢查儀器的各個(gè)參數(shù)設(shè)置，調(diào)整儀器時(shí)間日期，測(cè)量模式為擴(kuò)散模式。并設(shè)置采樣時(shí)間為10min，累積測(cè)量時(shí)間為1h。

（2）測(cè)量方法

先對(duì)儀器加高壓，進(jìn)行本底測(cè)量。同時(shí)清掃整理測(cè)量點(diǎn)地面，去除小石頭、樹(shù)葉雜草等。在本底測(cè)量快結(jié)束的時(shí)候（9min左右），打開(kāi)氡氣收集室并塞入橡膠圈，然后放置在測(cè)點(diǎn)地面上，用泥土進(jìn)行密封，并澆一定量的水，防止漏氣。開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，記錄起止時(shí)間和周期（circle）。

（3）數(shù)據(jù)處理

連接ERS-2與計(jì)算機(jī)，通過(guò)超級(jí)終端讀取本次測(cè)量起始周期與終止周期之間的數(shù)據(jù)，保存成文本文檔。打開(kāi)儀器的數(shù)據(jù)處理軟件，讀入數(shù)據(jù)，用線(xiàn)性擬合方式，記錄軟件給出的氡析出率值。

2 實(shí)測(cè)結(jié)果及分析

2.1 土壤氡濃度實(shí)測(cè)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)時(shí)間中，每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間都相差不多，上午10時(shí)到下午4時(shí)30分左右，可以減少因?yàn)闇y(cè)量時(shí)間段不同造成的影響。選擇3min循環(huán)，并選擇Thorn值。確保濕度小于等于10%，實(shí)際測(cè)量時(shí)孔深80cm，土壤氡濃度值見(jiàn)圖3。

圖3 各天土壤氡濃度值圖

由圖3可知，該測(cè)點(diǎn)土壤氡濃度值高，所以作者對(duì)土壤氡濃度值求平均，得到平均值為20476Bq/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)144個(gè)城市土壤氡濃度平均值7300Bq/m3。在進(jìn)行土壤氡濃度測(cè)量時(shí)，由于干燥劑的原因，造成濕度一度大于10%，氡濃度也因此異常的大。

2.2 氡析出率實(shí)測(cè)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)時(shí)間中，每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間都差不多，上午是10時(shí)-11時(shí)，下午是2時(shí)-3時(shí)，可以減少因?yàn)闇y(cè)量時(shí)間段不同造成的影響。由于使用的儀器ERS-2自身的限制，每天只能測(cè)2個(gè)數(shù)值，因?yàn)樗脑硎菍?duì)α粒子輻射的累積，所以每次測(cè)完都需要進(jìn)行排氣，且排氣時(shí)間大于1h，才可以開(kāi)始下一次測(cè)量。見(jiàn)圖4。

圖4 氡析出率值變化示意圖

2.3 土壤氡濃度與氡析出率的關(guān)系

因?yàn)镋RS-2采樣時(shí)間是1h，而RAD-7的采樣時(shí)間是3min一次，1h內(nèi)就有20個(gè)數(shù)，所以想研究土壤氡濃度和氡析出率的關(guān)系，對(duì)氡析出率取樣時(shí)間，取對(duì)應(yīng)時(shí)間的土壤氡濃度值的平均值，這樣每天就得到2個(gè)有效觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（上午1個(gè)，下午1個(gè)）。見(jiàn)圖5。

圖5 土壤氡濃度和氡析出率的關(guān)系

3 結(jié)論

（1）在此次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究土壤氡濃度和氡析出率協(xié)同變化規(guī)律，作者選擇在同一測(cè)點(diǎn)進(jìn)行，可以排除某些土壤固有性質(zhì)，如土壤顆粒大小、鐳含量，土壤溫度，土壤濕度，土壤壓力等對(duì)析出率的影響，從而較好地研究氣象因素對(duì)土壤氡析出率的影響規(guī)律；選擇用RAD-7測(cè)量土壤氡濃度也是合適的，測(cè)量精度較好，操作簡(jiǎn)單；選擇用ERS-2測(cè)量土壤氡析出率也是合適的，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是可靠的，方法是適用的。

（2）土壤氡濃度與氡析出率有正相關(guān)關(guān)系。