建筑物内空气氡是一种对人体健康潜在危害因素。约60 %的室内氡来源于地基中土壤和岩石所含氡的析出^{[1, 2]}, 因此, 了解和掌握氡的地质潜势规律, 对于正确评价氡浓度水平、指导除氡、降氡以及建筑物选址具有重要意义^[3], 氡作为气体在土壤中的析出不仅与土壤的性质有关还与其地质的物理结构有很大的关系, 土壤氡的测定结果容易受这些因素的影响^{[4, 5]}。如果测定时不加以控制, 即使相同的地质条件, 测得结果也千差万别, 结果准确性就得不到保证。因此, 作者采用抽气-电离室法^[6]对土壤氡的测定技术进行了一些探讨, 试图找出影响土壤氡测定结果准确性有关因素, 为制定实用测定方法提供依据。

1 材料与方法 1.1 仪器和方法 1.1.1 仪器

上海电子仪器厂生产的FD -3017RaA测定仪。它由抽气泵和测量操作台两部分组成。探测限为: 370 Bq/m³。

1.1.2 方法原理

FD -3017RaA是一种瞬时测氡仪, 它利用氡衰变后的第一代子体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2 min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2 min, 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。

1.1.3 检查仪器

仪器经过标定后方可进行测定工作, 同时在野外工作前与工作后要对仪器进行气密封性能, 导线接触情况等仪器的稳定性检查, 保证仪器处于正常工作状态。

1.1.4 测定步骤

① 打孔; ②将取样器插入孔中; ③把取样片放入取样盒内; ④缓慢提筒取样, 加高压; ⑤富集2 min; ⑥将取样片取出并移到仪器测量盒内进行RaA计数测量。

1.2 检测项目

分别测定采样体积、采样深度、抽气时间、微波振动、土壤温度、不同植被及测氡仪干燥剂对土壤中氡浓度的影响。

1.3 统计方法

测量数据用平均值和标准差表示。

2 结果 2.1 采样体积的影响

采用0.2 ~ 1.0 L的采样体积进行氡浓度测定时其结果随采样体积增加而增加, 当采样体积达到1.0 L以上时氡浓度增加不明显。结果见表 1。

2.2 采样深度的影响

选取大约500 m²的一块土质基本相同草坪上, 相隔3 m距离的平行线范围内进行测量。土壤氡浓度似随采样深度的增加而增加。采样深度达60 cm以上时, 土壤氡浓度变动较小。结果见表 2。

2.3 抽气时间的影响

在测量时, 分别用10 s、20 s、30 s的时间为抽气的全程时间进行实验。抽气时间对氡的测量影响不太明显。结果见表 3。

2.4 微波对测量的影响

采样后进行仪器测量时, 手机微波对仪器计数影响很大, 从结果来看, 手机微波干扰时所测结果是正常测量结果的43.7倍。结果见表 4。

2.5 土壤湿度的影响

雨前(土壤含水少)的结果是雨后(土壤含水多)的1.05倍。结果列于表 5。

2.6 植被对氡浓度的影响

在1000 m²范围内的种植地中, 分别对草地、果树地(香蕉地、荔枝地)及蔬菜地(田七地、红薯地、人生菜地、丝瓜地、辣椒地)等地进行了植被对氡浓度测定影响的实验, 以果树地的氡浓度最高, 相对应的蔬菜地的氡浓度最低。结果见表 6。

2.7 测量仪内的干燥剂的影响

干燥剂对氡浓度的测量有明显影响。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。结果见表 7。

3 讨论 3.1 土壤特性对土壤氡浓度的影响

通过对土壤湿度、植被、采样深度及抽气时间等与土壤特性相关因素对土壤氡浓度的影响实验, 观察到除抽气时间因素无明显影响外, 其余三项因素均存在明显影响, 这与文献报道^{[5, 6]}相一致。

在同一地质条件下, 造成雨前和雨后的测量结果差别。主要是由于较多的雨水向土壤内渗透时, 容易溶于水的氡被驱赶到土壤的深处, 已经不在取样的深度, 所以雨后测量结果比雨前低, 但是, 当雨水较小, 雨水在土壤中只是渗透到取样深度的上方时, 反而会使测定结果偏高, 其原因可能是当雨水渗透到土壤表层时, 使土壤表层密度增加, 阻碍了土壤中的氡向地面扩散, 造成土壤深层的氡浓度增加。所以, 进行土壤中的测定时, 务必在雨后24 h进行测量^{[5, 6]}。

根系茂盛的植物, 可能其根系吸附土壤氡较多, 所以氡浓度高, 例如果树地氡浓度最高; 二是与是否对土壤经常耕作有关, 经常耕作的土地, 土质较疏松, 土壤中的氡容易析出, 耕作较少的则相反, 例如草地也较高。

据文献报道, 土壤氡浓度随土壤深度呈指数增长^[6]。作者观察结果表明, 虽然存在着土壤氡浓度随土壤深度增加而增加的趋势, 此规律是在一定深度范围内才成立, 若过深(本实验为60 cm), 则变动较小。

3.2 土壤氡浓度检测中有关干扰因素

FD -3017RaA测氡仪中干燥剂对氡浓度的结果产生较大的影响。作者由实验感知, 主要原因可能是, 干燥空气中的氡的子体易被电场作用而富集, 而潮湿的空气带有很多细小的水珠, 带电的氡的子体容易附着在水珠上, 并形成越来越大的水珠, 在相同电场力的作用下, 大的水珠运动速度必然变慢, 在相同的时间里被富集到富集片上的氡定会明显减少。这些问题在实际工作中很容易忽视。

本实验观察到, 采样体积对测量结果有一定影响, 当体积增大, 气体量就多, 所以氡的氡衰变后的第一代子体RaA随体积增加而增加, 与文献[6]报道一致, 但当采样体积达到一定时(即1.5 L), 氡浓度不明显增加, 推测可能是富集片上吸附到一定量的带正电荷的氡以后, 形成了一个正电场, 阻碍了氡的继续吸附。所以, 当采样体积继续增加时, 出现了坪段现象。

文献报道有震动对检测结果的影响^[6], 我们采用手机发射微波作为干扰源的实验, 结果表明, 微波对测量干扰很大, 有干扰源测定的结果比正常测定结果高43.7倍。这是否是微波对测量仪器中计数器的干扰引起, 有待进一步探讨。

综上所述, 对土壤氡测量进行了7个方面影响因素的探讨, 观察到氡浓度的测量干扰因素是复杂的, 包括测试中的放射性涨落、覆盖层厚度、基底岩质、土壤类型、土壤镭含量粒经大小、孔隙度、渗透性等物理性质^{[5, 6]}对测氡都可能影响, 如果不注意这些影响因素, 会给测量结果带来很大的误差。因此在进行这项工作时, 要把好质量关, 保证测量结果的准确性。