室内氡测量方法

10.2.5.1 室内氡的主要来源

由于天然放射性核素存在于各种岩石、土壤中，因此，人们自古以来就受到来自地球天然辐射的照射。居室中的放射性污染主要是天然放射性核素富集，如²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K等是最大的外照射源，而氡及其子体是最大的内照射源。

人们到处受到²²²Rn和²²⁰Rn及其子体的照射，据统计，人们80%以上的时间是在室内渡过的，所以居室中的氡及其衰变子体是最重要的照射源。在室外，大气中的氡浓度很低，在通常情况下不必担心氡的问题。但是，在密闭的空间内，只要有氡源存在，氡就可以在室内积累。室内氡来源于土壤、建筑材料、水中氡、空气和天然气。

对于平房和一层住户，房基及周围土壤或建筑材料是室内氡的最大放射源（图10.2.6）。在富含铀、镭的花岗岩地区、含磷酸岩、铀矿尾矿等富含镭的土壤地区、在构造断裂带的上方等地，室内可观测到很高的氡浓度。来自地下岩石或土壤的氡通过裂隙或覆盖层（土壤或混凝土等）进入室内，在室内通风率较低的情况下，氡将富集起来。美国佛罗里达含磷酸盐地面室内观测到较高的氡子体浓度，最高可达520平衡当量氡浓度。在科罗拉多某些地区利用铀矿废品作为地下填料，因而引起室内氡浓度增高，在调查的47所房屋中有15所超过196平衡当量氡浓度。在珠海市室内²²²Rn及其子体浓度分别为（60.41±34.39）Bq/m³和（20.0±21.6）Bq/m³，室内²²⁰Rn及子体浓度分别为（127.87±140.13）Bq/m³和（12.6±9.0）Bq/m³。

图10.2.6 氡进入室内途径示意图

对于二层以上住户，建筑材料是室内氡的最大放射源。建筑材料中镭和钍的放射性比活度因材料种类不同而不同，取决于它们的来源。瑞典发现含明矾页岩的加气混凝土有较高的镭含量，因此导致了较高的室内氡浓度。在1980年测量的20 000座房屋中约14%超过400 Bq/m³，约2%超过10 00 Bq/m³。我国部分石煤渣砖、煤渣砖建造的房屋室内氡浓度较高，最高可达937 Bq/m³。在大量利用花岗石建造房屋的地区发现有较高的室内氡浓度，福建省室内氡浓度在我国范围内最高，超过50 Bq/m³。某些放射性镭含量较高的石材（超过B类石材）用于居室内装饰材料，会导致室内氡浓度的增高。

在个别地区，水中氡可能成为室内氡的主要来源。温泉水、深部地下水可能溶解有较高浓度的氡。芬兰、美国某地区地下水中氡浓度较高，芬兰赫尔辛基地下水中氡高达1 200 kBq/m³。

含氡的天然气也可能是室内氡的重要来源。石油、天然气中溶解有大量的氡，因为石油、天然气矿床附近富集有铀矿物及氡。

10.2.5.2 室内氡测量方法

迄今为止，我国尚未进行全国范围的统一的室内外氡及其子体的测量与评价，其主要原因是没有适用的仪器设备和足够资金投入，但全国各省部分城市已有了室内氡实测数据。西方国家是在利用已有的放射性测量资料，并结合地质资料的基础上进行的，美国、瑞典等国已做出全国氡的地质潜势图。

室内氡的测量一般分为三个步骤。第一，瞬时测量，采用各种现场氡测量方法取得瞬时氡测量数据；第二，瞬时测量发现异常则选用活性炭盒法进行短期累积测量；第三，在短期累积测量异常点选用固体核径迹长期累积测量方法。

（1）瞬时测量

瞬时测量是指在现场采集空气样品，用电离室、ZnS（Zn）闪烁探测器、半导体探测器及抽气装置直接测量所采集样品的氡浓度，也可直接测量氡子体的浓度。常用方法有：电离室法、闪烁室法、双滤膜法、气球法等。这种方法的优点是当时能得到结果，不足之处是测量误差较大，因为是随机取样测量，气象等干扰因素较多。西方国家因人力不足，瞬时测量方法用得较少。

（2）短期累积测量

短期累积测量一般选用活性炭探测器或活性炭液闪探测器。活性炭盒属于无源探测器，其利用活性炭的强吸附特性，将室内氡吸附在活性炭内。具体做法是将活性炭盒在室内放置一周左右，取活性炭盒带回（或邮寄回）实验室，用高纯锗（HPGe）半导体、闪烁探测器（NaI（Tl））或液闪探测器测量氡子体的γ辐射来确定采样点处氡浓度的高低。该方法采样简单、放置回收方便、测量结果可靠，美国和欧洲许多国家采用该方法做大面积室内氡调查。该方法不足之处是湿度影响较大，在我国南方应用可能带来较大误差。

美国的活性炭探测器是一个直径为4 in带盖金属盒，内装70 g 6×16目活性炭。这些活性炭盒经过选择、干燥、称重、刻度、贴标签等一系列工作之后，即可用于采样。

我国《环境空气中氡的标准测量方法》GB／T14582-93中规定了采用活性炭盒法。该方法探测下限一般为十几个Bq/m³。

活性炭对氡有很强的吸附性能。氡被吸附在活性炭颗粒上，并不断地衰变成²¹⁸Po、²¹⁴Pb、²¹⁴Bi、²¹⁴Po和²¹⁰Pb。在4小时内，这些子体与氡达到平衡。通过测量在某一累积时间内某种装置吸附的氡的子体²¹⁴Pb（352keV）或²¹⁴Bi（609keV）的γ射线计数率，可以求得采样点处的氡浓度。

图10.2.7 活性炭盒与固体径迹采样盒

如果使用NaI（Tl）样测器，则只能通过测量某一能量段的总γ计数率来计算氡浓度。

材料和设备：

a.活性炭：8～16目椰壳活性炭；

b.活性炭罐：根据探测器大小自定尺寸，要求活性炭重量大于50 g以上；

c.计数系统：HPGe测量351 keV，609 keV能量γ射线；

NaI（Tl）测量270 keV～720 keV能量段的γ射线。

实验室方法：

a.活性炭罐的准备。在120℃下烘烤5～6 h，待冷却后装入活性炭罐（相同重量），密封待用；

b.刻度。将活性炭罐放入氡室中进行辐照，至少要在3个不同的相对湿度（30%，50%，80%）下，系统刻度系数，将一套30个活性炭罐放进氡室中以下列方式辐照，5个一组分别照射1 d、2 d、3 d、4 d、5 d和6 d。

环境地球物理学概论

式中：n_r为特征能量峰的净计数；C_Rn为该样的氡浓度；T为放入氡室时间。

c.根据采样的活性炭罐γ谱测量结果进行氡浓度计算。

环境地球物理学概论

式中：C_Rn为氡浓度，Bq/m³；n_γ为活性炭罐γ特征峰（峰群）所对应的净计数；t₁为采样时间，h；F为刻度因子；λ_Rn为氡衰变常数；t₂为采样时间终点至测量开始时刻之间的时间间隔。

d.探测下限估计（Lower Limit of Detection）

环境地球物理学概论

B为本底计数；t_b为本底计数时间。

e.质量保证程序

对每批活性炭都必须做刻度系数。

（3）长期累积测量

长期累积测量采用α固体核径迹探测器。α固体核径迹探测器由探杯、固体核径迹片（现常用CR-39）和塑料薄膜组成。室内空气中氡透过薄膜进入探杯容器中，氡的衰变子体放出的α粒子轰击CR-39塑料片，并在塑料片上产生微小的辐射损伤。这些探杯在采样点通常放置30～90 d。在采样结束后，可将探杯送回或寄回实验室。CR-39经化学蚀刻后，微小的辐射损伤径迹得以扩大，然后用显微镜或自动计数系统观测径迹数目。单位面积上的径迹数目与采样点处氡浓度成正比。利用刻度因子，可求得采样点处氡浓度的大小。

该方法是目前最常用的环境、室内氡累积测氡方法，它具有探测下限低、可有效抑制气象因子干扰，不足之处是采样周期较长。我国《环境空气中氡的标准测量方法》GB／T14582-93中规定可选择使用固体核径迹方法。

固体核径迹测量器如图10.2.8所示，目前性能较好的有CR-39径迹片。使用方法与活性炭盒法类似。

图10.2.8 国内常用固体径迹采样器

具体操作方法：①在干净的CR-39上编号。②将编好号的CR-39放入氡采样盒，并布放到选定的采样点处，一般放置三个月左右，进行累积操测。③将CR-39采样盒取回实验室，进行化学蚀刻，使辐射损伤粒径放大至几百μm级。④化学蚀刻液的配制：取氢氧化钾溶液（16%浓度）与C₂H₂OH的体积比为1∶2；共同放入烧杯，并放入CR-39片。将烧杯放入恒温器内，在60℃下放置4小时。⑤在生物显微镜下计数蚀坑的数目（或用电火花自动计数）。⑥通过CR-39在氡室里的刻度，可以求得单位面积上径迹个数与氡浓度的关系，即刻度系数F_r。进而确定CR-39采样器放置地点的氡浓度。计算公式如下

环境地球物理学概论

式中：C_Rn为氡浓度，Bq·m^-3；n_r为净径迹密度（单位面积蚀坑数）；T为暴露时间，h；F_r为刻度系数。