土壤氡是室内氡的重要来源, 为防止土壤氡进入室内造成空气污染, 美国、加拿大、欧洲及亚洲等许多国家和地区开展了氡的地质潜势调查^[1-3], 并根据土壤中氡的浓度^[4]或地表氡析出率^[5]等调查结果进行氡的风险填图, 作为新建房屋选址和室内氡浓度控制的重要依据。

土壤氡受气温、气压、湿度、降雨、季节变化等因素影响变化较大, 本文选择南宁地区对上述影响因素进行了探讨。同时在土壤布放点相邻建筑物的低层房间布放了累积氡探测器对氡浓度预测结果进行验证。

1 对象与方法 1.1 调查点的选择

选择南宁市6个城区, 每个区选择5~6个测量点, 每点距离> 1 km。土壤测点尽量选择原土, 如菜地、树林、院内或路边的花坛、树池等处。室内测点选择在靠近土壤测量点的建筑物一层或平房, 测量期间所有房间为正常生活或工作的状态, 没有对通风、空调和人员活动进行限制。

1.2 测量方法与质量控制

氡测量采用ATD (alpha track detector), 探测器经南华大学标准氡室刻度, 并参加NIRS组织的被动氡探测器的国际比对^[6]。土壤氡的暴露时间为3~6 d, 室内氡的暴露时间为140 d, 其中15%为平行样品。

γ照射量率测量采用美国Thermo electron corporation生产的FH 40 G环境X、γ剂量率仪, 仪器均经国家计量部门检定。室外环境γ照射量率选择土壤氡布放点上方1 m处, 室内为房间中央距地面1 m处。

本次调查作为全国氡潜势图验证测量工作的一部分, 抽样原则和测量方法采用项目组统一方案, 每个行政区≥5点, 每点距离> 1 km。调查时间为2013年5月至11月。

2 结果分析 2.1 土壤和室内氡浓度

表 1为土壤氡浓度和室内氡浓度测量结果。本次测量土壤氡浓度最高点在西乡塘区(11 034 Bq·m^-3), 最低点在兴宁区(167 Bq·m^-3), 两者相差66.1倍。区均值最高在青秀区(5 409 Bq·m^-3), 最低在江南区(1 503 Bq·m^-3), 两者相差3.6倍。我国民用建筑工程规定, 建筑物底层地面采取防氡措施的下限值为20 000 Bq·m^-3[8], 本次测量结果尚未发现超过该值的测点。南宁市6个城区(n=30), 60 cm深的土壤氡浓度的均值为3 738 Bq·m^-3, 与文献^[9]推算的5 200 Bq·m^-3预期值接近。

考虑到地基土壤的影响, 室内氡的测量点的全部选择在易受影响的底层房间, 即楼房一层或平房。30个测点室内氡浓度均值为30.6 Bq·m^-3, 低于我国室内氡浓度的典型值(43.8 Bq·m^-3)^[10]和世界典型值(40 Bq· m^-3)^[11]。我国室内氡浓度的限值为200 Bq·m^-3[8], 本调查的最高值仅为64.4 Bq·m^-3, 没有发现氡浓度超标的房间。

2.2 室内外γ照射量率

南宁市6个城区室外和室内γ照射量率的均值分别是73.4(50.6~97.9) nGy·h^-1和88.5(58.0~145) nGy·h^-1, 见表 2。

室外结果明显高于文献^{[8, 12]}报道水平, 其原因是本工作的目的旨在了解土壤测点周围γ照射量率, 因此尽量将测量点设置在靠近建筑物的位置, 多数测点与建筑物距离不到2 m, 远低于文献^[12]要求距离建筑物要30 m以上, 因而造成上述差异。如果扣除建筑物的影响, 南宁地区室外γ照射量率在全国仍处于中低水平。

室内γ照射量率与文献^[12]接近, 与上个世纪九十年代的结果相比, 仅增高了5.6%, 仍低于99.1 nGy·h^-1的全国均值。室外和室内γ照射量率的最高值与最低值之比分别是1.93和2.50, 室内高于室外, 远低于文献^{[8, 12]}报道的2.9~133。

室内与室外γ照射量率的比值R_{室内/室外}为1.24(0.81~2.00), 低于上个世纪九十年代国家环保局调查的南宁1.95和全国1.58均值, 说明南宁市目前使用的建筑材料对室内γ照射量率的贡献不大。

3 讨论 3.1 土壤类型的影响

据1979-1980年土壤普查统计, 南宁市区的土壤类型有赤红壤、水稻土等7个土类。各土类按其不同发育阶段、土壤剖面性态、母质来源等进一步划分为18个亚类, 63个土属和126个土种。本次测量涉及的土壤类型包括赤红壤、水稻土、菜园土和石灰土4类, 样本数分别为石灰土3个, 水稻土1个, 菜园土地13个和赤红壤15个。土壤中氡浓度由低到高的顺序是石灰土959 Bq·m^-3、水稻土1 086 Bq·m^-3、菜园土3 621 Bq·m^-3和赤红壤4 536 Bq·m^-3。不同类型土壤的气体渗透率有着很大的差别, 粘土和淤泥的土壤气体渗透率低于细砂土3~4个数量级。研究表明, 土壤中氡浓度随土壤气体渗透率的减小而下降。另外城市建筑频繁改造产生的回填土中含有大量砖块、碎石和建筑垃圾, 与原土相比, 氡浓度也有所降低。

3.2 季节影响

选择5个测量点观察了春秋两个季节土壤氡浓度的变化。春季:5月28~31日, 测量期间天气以多云为主, 没有降雨, 气温25~32℃, 湿度60%~94%, 风力1~4级。秋季:9月11~15日, 11日晚有阵雨, 降雨量3~4 mm, 其他为晴到多云, 气温24~34℃, 湿度60%~95%, 风力0~5级。由表 3可见, 南宁地区土壤氡呈春季高, 秋季低的趋势, 两季比值R_春/秋为1.46。这与在福建长乐一年连续观察的4~6月最高, 9~10月偏低的结果^[15]一致; 但与广州的观察到结果^[16]相反。土壤氡与室内氡一样, 受到温度、湿度、降雨, 风速等影响, 要想得到有代表性的结果, 需要了解时间和季节变化造成的氡浓度的波动区间和修正方法。

3.3 测量深度的影响

测量深度与土壤氡浓度测量结果见图 1。氡浓度随土壤深度增加而增加, 通常认为两者呈线性相关。本工作得到的结果呈对数相关Y_赤红壤=939 ln (X)+813;Y_稻田土=660 ln (X)+64.7。两种土壤的相关系数R²分别为0.9163和0.9694。

3.4 室内氡与土壤氡的关系

室内氡与土壤氡的关系见图 2, 两者的相关系数R²为0.004, 说明两者间不存在相关性。对于土壤氡不高的地区, 土壤氡对室内氡的贡献有限。对新建建筑工程进行防氡处理会增加成本, 拖延工期, 给建筑企业带来负担。因此, 在低氡潜势区修建房屋, 可以不考虑土壤氡的贡献, 也不需要对地基和地面进行防氡处理。