吳姿穎　連相宇　周乾

［關(guān)鍵詞］RAD7測(cè)氡儀；高氡轉(zhuǎn)低氡水平；測(cè)量準(zhǔn)確性

氡作為一種放射性元素，其地球化學(xué)性質(zhì)活潑，在地質(zhì)、勘探、地震預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有著諸多的應(yīng)用，其中氡及其子體暴露是人類所受天然輻射最主要的來(lái)源[1]。自然界中的氡主要來(lái)自于地表巖石、土壤等，很容易析出進(jìn)入環(huán)境中。RAD7測(cè)氡儀作為一種反應(yīng)迅速的氡氣檢測(cè)儀，測(cè)量值最高可達(dá)750000 Bq/m³，測(cè)量時(shí)間為2 min～24 h，工作環(huán)境溫度為0～50 ℃，其測(cè)量環(huán)境廣泛，不僅能測(cè)量空氣中的氡濃度，同時(shí)還能夠測(cè)量土壤氡濃度、土壤氡析出率以及水中氡濃度。由于測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，且方便攜帶，因此在鈾礦勘查、伴生放射性礦勘查、場(chǎng)地環(huán)境放射性評(píng)價(jià)等地質(zhì)工作方面有著大量的應(yīng)用。RAD7測(cè)氡儀實(shí)際使用場(chǎng)所普遍為野外地區(qū)，尤其是氡濃度變化較大的區(qū)域調(diào)查，受氣溫、濕度、地質(zhì)情況、覆土、土壤顆粒大小等因素影響，測(cè)量過(guò)程的環(huán)境條件一致性無(wú)法保障[2，3]。

通過(guò)分析該儀器的測(cè)量方法及操作規(guī)程[4，5]，除了儀器響應(yīng)時(shí)間的不確定度、空氣溫濕度所引起的不確定度、測(cè)量周期和循環(huán)次數(shù)帶來(lái)的不確定度、溫度，氣壓，土壤等造成的不確定度之外[6]，RAD7測(cè)氡儀還會(huì)因?yàn)橐韵聨追N情況導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)失真：（1）RAD7儀器中積聚于固態(tài)α探測(cè)器的氡氣、釷射氣的子體能在氡氣、釷射氣從儀器里去除之后的一段時(shí)間里繼續(xù)產(chǎn)生α計(jì)數(shù)；（2）吸附在RAD7內(nèi)部表面、內(nèi)管壁、干燥劑顆粒上的氡原子有一部分進(jìn)入腔體內(nèi)；（3）長(zhǎng)壽命氡子體Pb以及會(huì)產(chǎn)生污染的Ra和Th，這些都會(huì)對(duì)測(cè)量值的真實(shí)性產(chǎn)生影響。

如果在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)高異常值，那么受設(shè)備內(nèi)殘留氡及氡子體的影響，下一次測(cè)量結(jié)果很容易受到干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確甚至嚴(yán)重不符。因此，有必要研究由高氡水平轉(zhuǎn)低氡水平情況下，RAD7測(cè)氡儀測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性，以分析測(cè)量誤差。

1 研究目的

本文主要研究高氡地區(qū)氡濃度測(cè)量后，迅速測(cè)量低氡區(qū)域，該過(guò)程由于RAD7測(cè)氡儀中殘留氡及氡子體而對(duì)測(cè)量結(jié)果影響情況。以此來(lái)研究野外測(cè)量時(shí)，由于空氣氡與土壤氡濃度混合測(cè)量而造成的數(shù)據(jù)結(jié)果不真實(shí)，或者由于氡水平異常地區(qū)的較大氡濃度變化的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不夠，從而影響氡異常地區(qū)范圍的判斷。

2 研究場(chǎng)景

為了模擬野外測(cè)量條件，本次研究位于安徽省某氡水平異常地區(qū)，該地區(qū)能較好還原野外勘查實(shí)際場(chǎng)景。

3 儀器測(cè)量參數(shù)

為了模擬野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量情況，RAD7 測(cè)量參數(shù)（Mode）設(shè)置為Sniff模式，循環(huán)（Recycle）設(shè)置為循環(huán)5次測(cè)量。土壤氡濃度的測(cè)量步驟依照《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50325-2020）中“附錄C”的要求?？諝怆睗舛鹊臏y(cè)量步驟參考RAD7使用說(shuō)明書。由于氡的逸出受環(huán)境氣候影響，所以測(cè)量時(shí)詳盡記錄測(cè)量時(shí)間、測(cè)量位置、24 h內(nèi)天氣情況、土壤地質(zhì)情況等，盡量保證每個(gè)空氣氡濃度測(cè)量點(diǎn)都有相近的溫濕度，每個(gè)土壤氡濃度測(cè)量點(diǎn)都有相近的土壤地質(zhì)情況和天氣情況等，盡量保證測(cè)量結(jié)果不受外界環(huán)境干擾。

4 實(shí)驗(yàn)方案

為了明確測(cè)量位置的氡濃度值，降低誤差影響，使用更高精度的Alpha GUARD氡及氡子體監(jiān)測(cè)儀對(duì)待測(cè)場(chǎng)地氡濃度進(jìn)行測(cè)量，儀器長(zhǎng)時(shí)間多次測(cè)量穩(wěn)定后取平均值，場(chǎng)地1空氣氡濃度為37.4 Bq/m³，場(chǎng)地2土壤氡濃度為3250 Bq/m3，場(chǎng)地3 土壤氡濃度為53700 Bq/m³，具體方案如表1、表2所示：

使用RAD7測(cè)氡儀，將濕度凈化至10% 以下后，分別開展六組實(shí)驗(yàn)：測(cè)量場(chǎng)地3土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后直接測(cè)量場(chǎng)地1空氣氡濃度；測(cè)量場(chǎng)地3土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后凈化10 min，然后測(cè)量場(chǎng)地1空氣氡濃度；測(cè)量場(chǎng)地2土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后直接測(cè)量場(chǎng)地1空氣氡濃度；測(cè)量場(chǎng)地2土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后凈化10 min，然后測(cè)量場(chǎng)地1空氣氡濃度；測(cè)量場(chǎng)地3土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后直接測(cè)量場(chǎng)地2土壤氡濃度；測(cè)量場(chǎng)地3土壤氡濃度，測(cè)量結(jié)束后凈化10 min，然后測(cè)量場(chǎng)地2土壤氡濃度。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論分析

由實(shí)驗(yàn)組①、②可知，當(dāng)儀器測(cè)出高濃度數(shù)值后，再去測(cè)量接近于空氣氡濃度本底的低濃度值，那么前幾次測(cè)量結(jié)果將嚴(yán)重失真，測(cè)量時(shí)間越久，失真程度相對(duì)越低。由實(shí)驗(yàn)組③、④可知，當(dāng)儀器測(cè)出較高濃度數(shù)值后去測(cè)量低濃度值，也會(huì)出現(xiàn)前幾次測(cè)量值失真的情況。由實(shí)驗(yàn)組⑤、⑥可知，當(dāng)儀器測(cè)出高濃度數(shù)值后去測(cè)量較高濃度值，數(shù)值失真程度相對(duì)較低。綜上所述，當(dāng)RAD7 測(cè)氡儀測(cè)量得到高氡濃度數(shù)值后，立刻去測(cè)量低氡濃度數(shù)值，得到的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)嚴(yán)重失真。兩次測(cè)量的氡濃度數(shù)值相差越大，失真情況就越嚴(yán)重。

RAD7在測(cè)量高濃度值后，立刻測(cè)量低濃度值，測(cè)量得到的數(shù)值普遍較高，且前后測(cè)量的氡濃度差距越大，誤差就越大，推測(cè)原因在于RAD7在高氡環(huán)境快速轉(zhuǎn)向低氡環(huán)境下利用RaC去除探測(cè)器上已積累子體算法和釷射氣短壽命子體扣除算法存在缺陷[7]。RAD7在測(cè)量高濃度值后，下次測(cè)量的數(shù)值越接近本底，誤差就越大，原因在于受到腔內(nèi)殘留氡濃度的影響，儀器測(cè)量值無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到本底水平。

根據(jù)六組實(shí)驗(yàn)可以得出，當(dāng)前一次氡測(cè)量值較高時(shí)，如果測(cè)量結(jié)束后及時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行凈化（Purge）處理，那么下一次測(cè)量結(jié)果受腔內(nèi)殘留氡濃度的影響將會(huì)減弱。

6 結(jié)論

當(dāng)使用RAD7測(cè)氡儀進(jìn)行野外測(cè)量工作時(shí)，受環(huán)境條件影響，測(cè)量時(shí)間有限，如果測(cè)量到氡水平異常高值后，短時(shí)間內(nèi)測(cè)量下一個(gè)點(diǎn)位的數(shù)值就很可能存在數(shù)值偏高的情況，無(wú)法判斷是場(chǎng)地本身氡水平高還是受腔內(nèi)殘留氡濃度的影響，需要多次測(cè)量并求出擬合曲線進(jìn)行判斷，不能直接取平均值計(jì)算。

在測(cè)量到氡水平異常高值后，應(yīng)及時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行凈化，有助于降低下一個(gè)測(cè)量值的誤差。

根據(jù)大量測(cè)量經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)數(shù)據(jù)顯示[8-10]，通常情況下土壤氡濃度和地表氡析出率測(cè)量值會(huì)相對(duì)較高，而野外非密閉空間的空氣氡濃度會(huì)相對(duì)較低，不建議將空氣氡濃度與另外兩個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行混合測(cè)量，容易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，影響測(cè)量結(jié)果。