1 天津市地热水的利用

天津市地表水的开发利用率高达76%，远远超过了40%的临界值^[1]，因此开发使用地下水资源成为当务之急。根据内部资料，截至2011年底全市纳入动态检测的地热井有314眼，其中回灌井36眼，年开采量超过2 500万m³，全市使用地热水冬季供暖面积达到1 200万m²，约占全市集中供暖总面积的10%以上，占全国使用地热供暖总面积的50%;全市约有9. 5万户居民使用地热作为生活热水; 在工厂、学校、医院等单位，每年有1 000多万人次能享受到地热温泉洗浴; 有18个单位利用地热水资源建成了具有一定规模的温泉康乐项目，全市利用地热水、温泉建成的游泳池面积超过2万m²。

但是由于地热水中氡浓度普遍较高，在地热水的利用过程中氡析出成为室内氡污染的重要来源之一。目前，国内尚未制定有关地热水利用氡的控制标准^[2]，尤其是地热水中氡浓度以及在室内环境的转移、贡献和对室内环境的影响研究还基本处于空白。

2 室内氡检测的仪器设备

在地热水淋浴前后采用RAD7多功能氡检测仪对室内氡进行检测，并在地热水沐浴前后采用EQF3120氡及其子体测量仪对室内氡进行检测，测量时的连接分别见图 1和图 2。

RAD7多功能氡检测仪是把一个平面硅α粒子探测器放置在半球的中心位置，当把2 000 ~ 2 500V的高压夹在导电层和探测器之间时，在半球的内部空间形成一个高压电场，α粒子在电场力的作用下进入探测器，对所有α粒子的能量进行检测，形成被记录的电信号。在使用RAD7测氡仪对室内环境进行测量时，设置1 h为一个周期，选择sniff模式、Thoron off，采样口距离地面和四周墙壁1 m以上，在空间的位置根据实际情况而定。

EQF3120氡及其子体检测仪测量氡气时采用内置的空气泵将样品气体抽入测量室，过滤系统将气体中的氡子体过滤掉，让氡气体能进入氡测量室。室壁和半导体探头组成一对电极之间形成一个高压，从而在室壁和探头表面产生一个电场。在氡进行α衰变过程中产生的核素²¹⁸Po会被电离，由于电场力的作用，将被吸附到探头表面上，通过对²¹⁸Po的测量就可获得空气中的氡浓度。在使用EQF3120氡及其子体检测仪对室内环境进行测量时，设置1h为一个测量周期。

3 氡浓度的检测

为了掌握地热水的利用对室内氡浓度的贡献，选择某大学学生淋浴时和某温泉城别墅内浴池沐浴时，在地热水利用前后进行对比检测。

学生浴室有两层楼，年用地热水约5万t，共计有喷头194个，分为17个独立的浴室，浴室的格局相同，大小、装修一致等，每间浴室有12个喷头。为了具有良好的统计性，在整个检测期间，对其中的8间浴室分别进行检测。该浴室14点开始营业，16 ~ 18点为学生淋浴高峰期，20点关闭。

某温泉城的每栋别墅共计三层，建筑面积约300m²。在一楼角落的房间内，建有一个5 m²小型的地热浴室，高3. 1 m，门窗面积分别为1. 65 m²和1. 1 m²，浴池面积1. 5 m²，盛水体积约1 m³，呈梯形。该浴室密闭良好，无主动抽风系统，但当门窗打开后可以形成较强的对流。

检测结果见表 1，表 2。结果显示，某大学浴室的氡浓度实测值为(31. 9 ± 19. 8) Bq/m³，如果按照其洗浴的时间段计算，氡浓度实测值为(38. 3 ± 26. 7) Bq/m³，即室内氡浓度受到了使用地热水和自来水的影响，从现有数据上看，地热水的使用使该浴室内的氡浓度升高了16. 7%。

4 分析与讨论

根据表 1，地热水的使用使室内氡浓度增加了6. 4 Bq/m³，按照水中氡向室内环境释放的转移量公式^[3]: 和检测时的条件，设 ，称为水中氡的转移系数，可知f值为4. 4‰，高于美国学者提出的在一般居住条件和用水情况下为(0. 1 ~ 0. 25) ‰、UNSCEAR推荐为0. 1‰的值，与我国学者对浴室内的转移率辽宁为(0. 44 ~ 8. 39) ‰、北京为(2 ~ 26) ‰、安徽为(1 ~ 8) ‰、医疗浴室为10‰^[4]基本相同，也与广东浴室内^[5]氡转换系数的平均值为(0. 7 ~ 5. 5) × 10^-3相当。

由表 2可知，在充满地热水后氡浓度的平均值为(275. 9 ± 85. 7) Bq/m³，放空地热水后的检测平均值为(85. 2 ± 18. 1) Bq/m³。根据公式^[2]EEC_Rn = FC_Rn，平衡当量氡浓度为平衡因子与检测氡浓度的乘积，那么在浴室内进行沐浴时的平衡当量氡浓度为204. 2 Bq/m³，参考《地热水应用中放射卫生防护标准》(GBZ 124-2002)，如果将该浴室看作标准中提到的住宅和车间，则超过了200 Bq/m³的标准。

忽略由于水的屏蔽而使浴池建筑材料氡的析出(浴池的表面积相对于整个浴室内的表面积较小)等其他次要因素，那么由地热水贡献的氡浓度为275. 9 Bq/m³减去85. 2 Bq/m³，即190. 7 Bq/m³由使用地热水所贡献，占其总浓度的69. 1%，高于水中氡约有(50 ~ 60) %的比例释放到大气中。由于沐浴时地热水一直存于浴池内且保持一定的水位，水中氡的析出是稳定、持续的，因此水中氡进入空气环境，即水中氡的脱气指数为89. 3%，接近水中氡有(30 ~ 90) %进入环境^[6]的上限。

通过对淋浴室内地热水使用前后的检测，地热水中氡的转移系数值为4. 4‰; 沐浴室内地热水使用前后，地热水中氡的脱气系数为89. 3%。上述数值高于一般水的转移系数和脱气系数，这是由于地热水的温度较高，温度对水中氡的析出是有较大影响，在同等压力下，温度越高、析出越快。

由于天津市地热水广泛使用于工业、农业和休闲娱乐业，尤其部分居民使用地热水进行取暖、淋浴和沐浴等，在一定条件下，对室内环境的影响可能会超过国家标准，因此应当加强地热水中、室内氡的检测，关注工作人员和居民生产生活的环境、符合国家标准要求、保障其身体健康，是非常必要的。