2. 环境保护部核与辐射安全中心;
3. 西藏自治区辐射环境监督站;
4. 核工业北京化工冶金研究院
2. Nuclear and Radiation Safety Centre, Ministry of Environmental Protection;
3. Tibet Radiation Monitoring Station;
4. Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy
上世纪八九十年代,国家环保局和卫生系统对西藏地区进行了天然放射性水平调查,由于当时条件所限多采用日间瞬时采样测量,导致室内测量结果偏低,全区室内氡浓度均值为9.6 Bq·m−3[1],拉萨市室内氡浓度为13.3 Bq·m−3[2]。1994年,文献[3]采用LIH固体核径迹探测器测量的拉萨市室内氡浓度为44.6 Bq·m−3(样本量44个)。在国内城市室内氡呈上升趋势的背景下,为了获取现阶段西藏地区室内氡浓度水平,采用固体核径迹测量方法,开展本次西藏地区室内氡浓度调查工作。
1 材料与方法 1.1 抽样方法根据我国部分地区居室氡浓度水平调查研究[4]的抽样原则和西藏自治区总人口数,确定西藏地区总抽样点数。综合考虑到覆盖西藏不同地区,以及实际可到达和布放能力等因素,在拉萨市、林芝地区、山南地区、日喀则地区、那曲地区和昌都地区进行抽样调查(阿里地区因较为偏远,未进行测量),每个区域约选择30个房间进行抽样测量。在实际探测器布放时兼顾不同建筑结构、建筑年代和城镇与农村的住宅。
1.2 测量方法本次调查采用核工业北京化工冶金研究院的 KF606B 型氡累积探测器[5],该单位氡测量相关仪器设备每年均在国家有关计量检定机构进行质量检定。由于西藏地区地域辽阔,语言沟通和探测器布放回收均较为不便,最终拉萨市、日喀则地区、山南地区和林芝地区氡累积探测器布放周期为1年,昌都和那曲地区探测器布放周期为6个月。布放房间为卧室或客厅,布放方式悬挂或摆放,距离墙壁1 m以上,远离风口、通风死角、过热或湿度过大的地方。对探测器布放、回收日期和房间相关信息等进行记录。
2 结果 2.1 氡浓度调查结果本次西藏室内氡调查共测量住宅137个,调查结果如表1所示。西藏地区测量氡浓度范围为14~119 Bq·m−3,均值为(47.8 ± 23.0) Bq·m−3,氡浓度大于100 Bq·m−3的房间有5个,占总调查房间数的4%。布放的13组平行样中,标准偏差均值为8.7,相对标准偏差均值为18.5%,相对标准偏差大于30%的有4组。
拉萨市居室内平均氡浓度最高,为56.9 Bq·m−3。无论城镇或农村住宅,拉萨市建筑材料基本为混凝土,其他地区建筑材料多为土木或石木。以混凝土为主的普通楼房内氡浓度,高于以土木或石木为建筑材料的斜坡顶石楼或二层单栋楼房。
2.2 与前期测量结果比较本次测量结果与前期测量结果比较如表2所示。西藏地区本次调查结果与前期测量结果的比值范围为1.9~10.6倍,平均约为文献[1]的6.1倍。1983—1990年文献[2]测量的拉萨市室内氡浓度为13.3 Bq·m−3,1994年文献[3]采用固体核径迹方法测量的拉萨市室内氡浓度为44.6 Bq·m−3,本次测量结果分别约为其4.3倍和1.3倍。
各地区城镇与农村居室氡浓度比值如表3所示。城镇居室氡浓度和农村居室氡浓度比值在0.47~1.58之间。其中林芝、山南、日喀则地区城镇与农村室内氡浓度无明显差异,拉萨市城镇室内氡浓度约为农村室内氡浓度的一半。拉萨市无论城镇还是农村住宅的建筑材料均为混凝土,拉萨市城镇住宅均为楼房,地板一般为木地板和复合地板,而农村住宅基本为平房,水泥地面,在前期文献调查结果可见,平房或水泥地面房间内氡浓度是偏高的[4]。昌都地区城镇居室内氡浓度为农村的1.58倍,城镇地区主要以钢筋混凝土为建筑材料,农村地区主要以土木和石木为建筑材料。
不同建筑类型居室氡浓度如表4。斜坡顶石楼在林芝地区、山南地区和日喀则地区的调查表中明确记录了该类住宅。斜坡顶石楼主要用石块砌墙,斜坡顶上覆盖木板,再加压石板,一般为两层,一层储物或关牲畜,二层住人,或者一层住人,二层储物。二层单栋楼房数据主要来自那曲地区和昌都地区,部分房屋建筑材料与斜坡顶石楼材料相同(建筑材料为石木或土木,可能由于记录者不同,实际均为斜坡顶石楼),部分二层单栋楼房建筑材料为砖和混凝土,此两类居室内氡浓度均偏低于普通楼房和平房内氡浓度数据。普通楼房和平房居室氡浓度相近,分别为58.8 Bq·m−3和59.8 Bq·m−3。
西藏地区不同房屋建造年代居室氡浓度比较如表5。2010年后调查房间氡浓度偏高于其它年代居室,2010年后测量居室主要来自那曲地区。
2.6 剂量估算根据文献[6]对氡及其子体所致人员剂量进行评价,平衡因子取我国室内典型值0.5,氡及其子体剂量转换因子分别取UNSCEAR2000年报告推荐值0.17 nSv·(Bq·h·m−3)−1和9 nSv(Bq·h·m−3)−1,受照时间取7000小时(居留因子取0.8)。西藏地区居民受室内氡照射所致剂量如表6所示。西藏地区居民所受室内氡照射剂量均值为1.56 mSv·a−1,该值略高于《中国辐射水平》(2010年版)[7]中室内氡及其短寿命子体所致居民内照射剂量1.44 mSv·a−1。
西藏地区处于高海拔地区,本次调查地区平均海拔高度在3100(林芝地区)~4500米(那曲地区)左右,气压范围在70 ~55 kPa(一个标准大气压101 kPa)。气压变化使得空气密度发生改变,导致α粒子在空气中的射程及探测器灵敏体积等随之改变,从而影响探测器刻度系数。为此本工作采用蒙特卡罗(简称蒙卡)模拟和实验研究的方法,研究了不同气压下KF606B氡累积探测器刻度系数的变化情况,结果如表7所示。
蒙卡模拟常压下KF606B的刻度系数为3.08 tracks·cm−2·(kBqm−3·h)−1,与文献[5]中该型号探测器的刻度系数符合较好,说明该计算模式是可靠的。随着气压的降低,刻度系数呈增加的趋势,这与其它文献中采用蒙卡方法模拟不同型号固体核径迹探测器刻度系数的变化趋势是一致的[8,9]。而实验的结果显示,在80.3 kPa和65.7 kPa时,刻度系数与KF606目前正在使用的刻度系数2.76 tracks·cm−2·(kBqm−3·h)−1非常接近,证明该实验方法可行的同时,也说明这个海拔高度对KF606B探测器的刻度系数影响不大。而当气压降到50.4 kPa(海拔约4500米)时,刻度系数下降到2.33 cm−2·(kBq·m−3·h)−1。文献[10]开展的当风速为40 m·s−1时,对KF606B刻度系数理论模拟影响仅为1%,实验研究影响小于8%。
基于KF606B型氡累积探测器刻度系数受气压影响的理论和实验研究尚没有一致的研究结论,所以本文对西藏地区居室内氡调查结果暂不做气压修正。
3 结论和建议 3.1 结论本次西藏地区室内氡调查结果均值为47.8 Bqm−3,居民受室内氡及其子体照射剂量均值为1.56 mSv·a−1。本次调查所得室内氡浓度水平高于前期瞬时或连续采样测量结果[1,2],与前期固体核径迹方法测量结果相近[3]。可能原因有:(1)前期结果基本在氡浓度较低的日间瞬时采样测量,而本次调查采用的固体核径迹累积测量方法,涵盖氡浓度较高的夜间。(2)基于目前有限的样本量,随建筑年代增加,居室内氡浓度有增加的趋势。(3)如果随着气压的降低,对探测器刻度系数的影响是增大的,就存在导致测量结果略偏高的可能(本次测量结果是基于常压刻度系数给出的)。
3.2 建议进一步深入研究气压对氡累积探测器刻度系数的影响,及低气压下不同氡测量方法比对研究。
志谢 本次室内氡调查过程中,得到西藏自治区辐射环境监督站和西藏各地区环保局的大力支持,以及布放探测器房间主人的积极配合,在此一并深表感谢
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