氡（Rn）是无色无味的惰性气体，原子序数86，是地壳中放射性铀、镭和钍衰变的产物。由于²²⁰Rn和²¹⁹ Rn的半衰期较短，对生物的辐射相对较小，而对人体危害最大的主要是²²²Rn及其短寿命子体^[1-2]。氡是世界卫生组织（WHO）公布的19种环境致癌物质之一^[3]，国际癌症机构（IARC）也将氡及其子体列为一类致癌因素^[4]。氡广泛存在于矿山等环境中，氡暴露在国内外已被认为是天然辐射中危险度最大的因素之一^[5]。许多流行病学调查资料分析结果表明，非铀矿山中矿工因氡子体致肺癌死亡发生率与铀矿山同样有意义^[6]。我国目前大约有400多个以矿产开发为主的资源性城市，总计约10万座各类矿山，各类矿工总计约1000万^[7-8]。非铀矿山中氡浓度检测与防治受到人们广泛关注。活性炭盒法测氡是美国氡测量标准中推荐的方法之一，具有测量结果准确、操作简便、测量期间不需要电源、体积小便于布放等优点^[9-10]。因此该方法在矿井氡浓度普查及测量过程具有广泛应用前景。但是由于采矿作业环境湿度大、粉尘浓度高，按照常规采样方法布置活性炭盒，水蒸气、粉尘、矿渣落入活性炭盒会干扰测量结果，并影响活性炭再生利用，限制了该方法在矿井氡浓度检测中的应用。针对上述问题，本文主要研究在炭盒增设隔尘滤膜、增加装炭量、改变炭盒吸附面朝向等措施对测量结果的影响，旨在寻求更加合理的采样方法，便于活性炭盒法更好适用于矿井氡浓度检测。

RAD7氡浓度检测仪：选用美国DURRIDGE公司生产的RAD7型氡浓度检测仪，经上海市计量测试技术研究院检定合格，现场检测期间设备状态完好。

γ能谱仪：选用核工业北京地质研究院生产的HD-2001型低本底γ能谱仪，具备测氡功能，每个样品测量时间为20 min。能谱仪自带环境氡刻度标准源，检测期间仪器经标准源自检状态正常。

活性炭及炭盒：选用8～16目椰壳炭，装盒前120℃烘干6 h。活性炭盒尺寸Ф100 mm ×h50 mm，内有金属滤网，盖子自带密封圈。测试过程活性炭盒内装烘干后活性炭100 g。

定量滤纸：选用新华造纸厂生产的双圈牌定量滤纸，滤纸直径110 mm。

积尘滤膜：选用HI-Q Envirnmental Products Company生产积尘滤膜，滤膜直径110 mm。

选取笔者单位科研楼地下一层某独立房间作为测试间。该大楼于2011年建成，建筑物整体为钢筋混凝土结构，地下室墙面装饰材料为乳胶漆刷白，地面为混凝土地面。测试间未设置窗户及机械排风装置，日常仅用于存放杂物少有人员进入。实验前及实验期间该房间门一直处于关闭状态，可避免气流扰动对实验结果产生影响。

活性炭盒-γ谱仪法：按照实验方案将活性炭盒依次布置在测试间中央实验台上，炭盒间距15 cm。到达吸附时间后，盖上密封盖，带出测试间称重后用电工胶带再次密封，备测。实验台面为纱网材质，高1.0 m，台面悬空，台面上下空气流通顺畅。

RAD7氡浓度检测仪与活性炭盒同时布置，主机放置在测试间中央位置，进气口与实验台等高并靠近实验台布置。选用循环测量模式，单个测试周期时长1 h，循环6次，工作方式选择“AUTO”，泵工作方式选择“AUTO”。实验结束自动打印测量结果。

共设置6个活性炭盒，3个活性炭盒吸附面朝上放置，另外3个吸附面朝下放置，吸附41 h后带回实验室放置5 h后用γ能谱仪测量氡浓度，结果见表1。

表 1 Table 1

表 1 活性炭盒吸附面朝向对测量结果的影响 编号 滤膜类型 吸附面朝向 吸附时间/h 测量结果/（Bq/m3） 12 无滤膜 向上 41 223.9 13 无滤膜 向上 41 228.2 14 无滤膜 向上 41 229.6 15 无滤膜 向下 41 226.3 3 无滤膜 向下 41 233.8 6 无滤膜 向下 41 229.2

表 1 活性炭盒吸附面朝向对测量结果的影响

从表1可以看出，活性炭盒吸附面朝上，测得空气中氡浓度为（227.2 ± 3.0） Bq/m³，吸附面朝下时测得空气中氡浓度为（229.8 ± 3.7）Bq/m³。两种放置方式测量结果相对偏差仅为1.1%。说明活性炭盒吸附面朝上或朝下对测量结果无显著影响。

共设置6个活性炭盒，3个活性炭盒吸附面增设定量滤纸，另外3个活性炭盒吸附面增设HI-Q型积尘滤膜，吸附41 h后用γ能谱仪测量氡浓度，结果见表2。

从表2可以看出，在活性炭盒吸附面增加定量滤纸后测得空气中氡浓度为（224.3 ± 3.0） Bq/m³，增加HI-Q型积尘滤膜后测得空气中氡浓度为（231.8 ± 3.0） Bq/m³，与相同实验条件下活性炭盒吸附面无滤膜时的测量结果相对偏差分别为−1.3%和2.0%。说明活性炭盒吸附面增加定量滤纸或HI-Q型积尘滤膜对空气中氡浓度测量结果无显著影响。

表 2 Table 2

表 2 隔尘滤膜对测量结果的影响 编号 滤膜类型 吸附面朝向 吸附时间/h 测量结果/（Bq/m3） 1 定量滤纸 向上 41 221.5 2 定量滤纸 向上 41 227.3 10 定量滤纸 向下 41 224.2 5 HI-Q 向上 41 226.8 7 HI-Q 向上 41 238.1 4 HI-Q 向下 41 230.5

表 2 隔尘滤膜对测量结果的影响

从表2亦可看出，活性炭盒吸附面增加定量滤纸或HI-Q型积尘滤膜后，吸附面朝下或朝上放置时，空气中氡浓度测量结果同样较为接近，再次印证了表1的实验结论。

本次实验时间选在6月湿度较大的季节进行，实验期间测试间温度22.8℃，相对湿度89.5%。实验过程活性炭盒吸水量及空气中氡浓度测量结果见表3。

表 3 Table 3

表 3 活性炭吸水量对测量结果的影响 编号 滤膜类型 吸附面朝向 吸附时间/h 吸水量/g 测量结果/（Bq/m3） 12 无滤膜 向上 41 4.83 223.9 13 无滤膜 向上 41 4.55 228.2 14 无滤膜 向上 41 4.71 229.6 15 无滤膜 向下 41 4.84 226.3 3 无滤膜 向下 41 4.71 233.8 6 无滤膜 向下 41 4.70 229.2 16 无滤膜 向上 65 6.66 228.9 17 无滤膜 向下 65 6.50 234.1 1 定量滤纸 向上 41 4.63 221.5 2 定量滤纸 向上 41 4.72 227.3 10 定量滤纸 向下 41 4.71 224.2 11 定量滤纸 向下 65 6.32 230.6 4 HI-Q滤膜 向下 41 4.75 230.5 5 HI-Q滤膜 向上 41 4.44 226.8 7 HI-Q滤膜 向上 41 4.93 238.1 8 HI-Q滤膜 向上 65 6.04 230.8

表 3 活性炭吸水量对测量结果的影响

从表3可以看出，在相对湿度89.5%的高湿环境下，吸附41 h和65 h后活性炭盒平均增重分别为4.71 g和6.38 g。此时，活性炭盒法测得空气中氡平均浓度为分别为228.3 Bq/m³和231.1 Bq/m³。说明吸附时间由41 h延长至65 h，活性炭吸水量显著增加，但并未对空气中氡测量结果造成显著影响。同一时段，用RAD-7测氡仪测得测试间空气中氡浓度为243 Bq/m³，两种检测方法测量结果相对偏差仅为−6.1%。说本次实验所选用活性炭盒在环境湿度为89.5%的条件下，也能得到较为准确的测量结果。

采矿作业场所空气中粉尘浓度较高，若将活性炭盒吸附面朝上放置，粉尘矿渣自然沉降可能会进入活性炭盒干扰检测结果同时还会污染活性炭，影响活性炭再生利用。同时采矿作业场所，往往湿度较大，空气中水蒸气会与氡产生竞争吸附，也会严重影响活性炭盒法测矿井氡的准确性。

本实验结果表明，在装炭量100 g，测试间湿度为89.5%的条件下，将活性炭盒吸附面向下放置，同时在吸附面增加定量滤纸或HI-Q型积尘滤膜，吸附41 h测得空气中氡浓度与对照组相对偏差仅为2%，对测量结果无显著影响。这主要是由于活性炭对氡气具良好的吸附作用，当氡经活性炭盒吸附面扩散到活性炭盒内部时，很快被活性炭吸附造成炭盒内、外部存在氡浓度差。在氡浓度差的作用下，外部环境氡不断向活性炭盒内部扩散，直到活性炭盒内、外部氡浓度达到平衡。这种扩散吸附作用驱动力主要是炭盒内、外氡浓度差，活性炭盒吸附面朝上或朝下放置，对这种扩散吸附作用无显著影响。同时，本次实验所选滤膜通透性较好，滤膜的增加未影响活性炭盒内、外氡正常扩散，与对照组相比，未对测量结果造成显著影响。采用这种采样方法，可避免采矿作业场所粉尘、矿渣等杂质进入活性炭盒，干扰测量结果，也有利于活性炭的再生利用。

　　文献报道，魏素遐将常规采样器置于具有恒定氡浓度的可控温、控湿的氡室系统中暴露3 d，当温度从（15.0 ± 0.5）℃变化到（35.0 ± 0.5）℃，同时相对湿度从（33 ± 5）%变化到（88 ± 5）%时，吸氡量减少74%^[11]。梅爱华将活性炭盒放置在高湿环境下的氡室中48 h，氡浓度测量结果比参考值低15%～34%^[12]。本次实验结果表明，在湿度为89.5%的测试条件下，活性炭盒法测得空气中氡浓度与同一时段RAD-7测氡仪测量结果相对偏差仅为−6.1%，测量结果未受到环境湿度显著影响。经对比活性炭盒装炭量发现，上述报道实验过程活性炭盒装炭量为80 g到85 g不等，均少于本次实验活性炭盒装炭量。本次实验能取得准确的测量结果，主要是由于活性炭盒装炭量增加，缓解了氡与水蒸汽之间的竞争吸附，从而增强了活性炭盒抗环境湿度的能力。