关于土壤氡测定的影响因素探讨

关于土壤氡测定的影响因素探讨

马见仁

广东省地质局第九地质大队523000

摘要：土壤中氡浓度的测量主要受人为因素、地质条件、气象环境的影响，而测氡方法本身的局限性对土壤中氡含量的测量也有较大影响，因此测氡方法的选择要因地制宜并综合考虑以上因素。测量土壤氡浓度的方法较多，介绍了地基土壤中氡浓度的测定的标准和方法，探讨了实际工作中影响土壤氡测定结果准确性的相关因素。

关键词：氡；土壤中氡浓度；检测方法；影响因素

0前言

土壤氡是大气氡的主要来源，氡从含镭土壤颗粒中衰变产生之后，通过析出作用由地表进入大气，因此，研究土壤中氡析出率，对于地质控制氡以及铀矿开采和退役的辐射防护有着重要意义。同时，研究氡从土壤中的析出过程，也可以为其他土壤气体析出规律的研究提供参考。土壤氡的析出在天然条件下，受到土壤特性、气象条件以及地质特性等诸多因素的影响，主要包括温度、湿度、降雨、气压和土壤颗粒性质等，多种因素同时综合地作用于土壤氡向大气介质的析出扩散过程，这对氡析出率的影响更加复杂。自然环境中的定点测量，可以排除某些土壤特性和地质因素的影响，从而更好地研究气象因素对土壤氡析出率的影响规律。

1氡的化学成分及特性

氡是一种放射性的惰性气体，无色无味，氡元素有、、分别来自镭的几种同位素、、，而镭同位素分别由、、等衰变而来。由于的半衰期是3.82d，所以在其原子核发生衰变前会有部分从岩石中、土壤中跑出来，很容易随着人们的呼吸进入肺部，并随着血液的流动走向全身，其放射的α粒子，由于其射程短，在它经过的路径上造成原子的电离密集，破坏细胞结构分子，在人体内对细胞的伤害也就十分集中，细胞受伤害的程度比较大，修复的可能性较小，这就是氡气之所以成为造成肺癌的原因。土壤中氡渗入被认为是普通室内氡污染的主要来源，一般占室内氡的60%左右。因而，在民用建筑工程勘察设计阶段，进行场地土壤氡浓度测定并采取相应的措施是非常必要的。

2土壤中氡的产生

2.1铀是土壤中氡的源头

通常土壤中的铀含量几乎与岩石中相同，因为土壤是由岩石产生的。变质岩中铀含量比平均岩石要高。

2.2铀→镭→氡

á粒子反冲是从矿石颗粒中释放氡气的最重要因素。一些氡从小颗粒中跑到毛细孔空间中。这些毛细孔中有水的情况下可以减缓氡的释放，而且增加它在毛细孔中停留的可能性。对于多数土壤，产生的氡只有10～15％从颗粒中跑到小孔中。地表土壤中的氡主要来自两个方面：地层深处和地表土壤中的长寿命放射性核素。地表深处的氡气或沿着缝隙向上扩散，或溶于地下水中后随着地下水的流动而流动，沿着缝隙向上涌动扩散，源源不断的补充地表土壤中的氡气。地表土壤中的长寿命放射性核素（它作为的衰变产物）等在衰变过程中，会不断的释放出氡气。

2.3土壤条件影响氡运动

氡可以较容易地离开岩石和土壤，进入岩石缝隙、空隙及土壤颗粒之间的小孔空间中。影响氡在地下扩散范围和程度的影响因素：地下裂缝深浅、走向、土质密实程度、潮湿程度、地下水深浅及流动情况等。氡在可渗透的土壤中比非渗透的土壤移动更迅速，土壤和岩石中的缝隙使得氡更快速的移动。

2.4土壤的吸附

经α衰变后产生的子体（如218Po，214Pb，210Pb，206Pb等）90%以上被空气中的气溶胶粒子所吸附呈游离状态，它们能被许多物质（木炭、粘土等）吸附，可在空气中存留较长时间。

3土壤中氡浓度的检测

3.1方法原理

土壤氡检测一般都是使用专用工具从土壤空洞中抽吸气体样品，再测量样品的放射性强度，依此推断土壤中氡浓度。土壤中氡浓度测量的关键是如何采集土壤中的空气。土壤中氡气的浓度一般大于数百Bq/m3，这样高的氡浓度的测量可以采用电离室法、静电扩散法、闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等方法进行测量。

一般情况下大部分实验室主要采用的是核工业航测遥感中心生产的HDC型环境测氡仪，主要原理就是HDC型环境测氡仪是一种瞬时测氡仪，它利用氡衰变后的第一体RaA（即218Po核素）的带正电特性，首先把土壤中的空气抽到富集室里，然后加正高压电场，把RaA富集在带负高压的金属收集片上，经过2min的富集后，移到由金硅面垒型半导体探测器和相应的电子线路组成的测量仪器上测量2min，由于仪器设有甄别电路，所以只有RaA的脉冲信号最后进入计数并在液晶屏上显示出来。

3.2测量步骤

（1）在测量之前，应根据工程勘察范围确定检测点数，以10m作网格布点。详细记录工程名称，工程地点，工程类别，测试点布设图，成孔点土壤类别，现场地表状况，测试前24h以内工程地点的气象状况。

（2）第一步打孔。孔的深度在50~80cm为宜，因为太深将加大检测工作的难度；太浅，土壤中氡气含量易受大气环境的影响，不能真实的反映深部情况。第二步将取样器插入打好的孔中，成孔时间和检测时间不能间隔太久，否则氡气散发至空气中，造成实测数值比正常值偏低。第三步将取样用的膜片放入取样盒内，抽取气体取样2min；第四步将取样后的膜片放入检测器中进行RaA计数测量。

4测定实例

建筑物场地概况及工程类别：

拟建工程场地位于东莞市某住宅楼工程。工程概况如下：建筑场地土壤以部分黏性土、部分为花岗岩残积土为主，工程部分已开挖，部分积水。按照GB50325的要求：检测时间为9：30至下午17：00整，天气晴朗。未开挖地表干燥地块土壤中氡浓度数据明显比已开挖的地方高，整个工程土壤氡浓度平均值在13000Bq/m3。

5影响因素分析

由于土壤氡浓度测定之前尚无国家标准，GB50325-2010附录E是根据核工业行业标准《氡及其子体测量规范》EJ/T605-91及18个城市土壤氡浓度水平调查的体会，结合工程实际提出的一个概要。为了提高检测数据的可靠性和准确性，可采取以下措施：

（1）检测工作开始前要先查看下测氡仪的电量是否充足；抽气装置的气密性如何，确保到现场检测时可以正常使用；测氡仪操作台和抽气装置之间的数据连接是否正常等等。定期对仪器进行校准、检定以及期间核查。

（2）采样孔深度对氡浓度的影响：选取一块土质及层位基本相同的土壤，取多个孔用不同深度20、30、40、5O、60、70、80cm进行测量。通过对各孔不同深度结果的对比，发现土壤氡浓度随采样深度的增加而增加，采样深度达60cm以上时，土壤氡浓度变化较小。规范规定孔深50～80cm，现场检测时孔深以60cm为宜。每一检测点可进行多次测量，降低数据的不确定度。

（3）周围环境里的电磁辐射等因素可能造成数据的异常波动，测试人员应能根据经验判别，必要时进行复测。难以辨别时，对同一点多次检测或用多台仪器进行比对。

（4）测氡仪使用的干燥剂对氡浓度的影响：通过现场实验中干燥剂变色程度的差异对同一采样孔的多次测定，表面干燥剂对氡浓度的测定影响显著。干燥剂全部为蓝色与全部变色的结果最大可相差50％以上。实验结果表明，干燥剂越干燥测定的结果越高，干燥剂受潮测量结果偏低。一般情况下，硅胶变色50％左右更换为宜。

（5）土壤的湿度对测定也有影响：一般雨前测定比雨后测定要高，主要原因是雨水向土壤内渗透时，易溶于水的氡被驱赶到土壤深度，同时雨水使土壤表层密度增加，阻碍了土壤中氡向地面扩散。所以一般雨后等场地比较干燥后再测，不能机械按规范规定雨后24h进行，因为也会遇到实际场地遭遇地下水较浅或排水不畅导致的积水。

（6）土壤密实度对氡浓度的影响

现场检测发现，干燥的土壤，密实度高越高测定结果越高；潮湿的土壤，密实度越高测定结果反而较低。这是因为干燥密实的土壤不利于氡气向外析出，反而可以积聚；潮湿密实的土壤不利于氡气向上渗透，导致上层土壤氡气含量较低。

6结语

目前有土壤氡浓度背景资料的城市仅有上海（浦东）、昆山、温州、广州等18个城市。由于多方面原因，这些城市的平均土壤氡浓度调查结果并不能作为工程勘察设计阶段判定该城市土壤氡浓度平均值的依据。这对建筑工程的选址及防氡、降氡都不利，因此在工程勘察设计阶段前需要对建筑场地土壤氡浓度进行测量，为工程勘察设计人员决定是否采取防氡措施提供技术指导，为后续施工中是否采取措施降低土壤氡浓度对室内氡浓度的影响提供有力的技术保障。

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