中国辐射卫生  2020, Vol. 30 Issue (2): 173-176  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.011

引用本文 

张庆召, 崔宏星, 尚兵, 武云云. 地热田高氡建筑治理与效果评价[J]. 中国辐射卫生, 2020, 30(2): 173-176. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.011.
ZHANG Qingzhao, CUI Hongxing, SHANG Bing, WU Yunyun. Building management and effect evaluation of high radon in geothermal field[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2020, 30(2): 173-176. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.011.

通讯作者

武云云，E-mail：wuyunyun@nirp.chinacdc.cn

文章历史

收稿日期：2020-09-09
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地热田高氡建筑治理与效果评价
张庆召 , 崔宏星 , 尚兵 , 武云云     
中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所，北京　100088
收稿日期：2020-09-09
作者简介：张庆召（1982—），男，放射医学，硕士，助理研究员，主要从事辐射防护检测与评价工作。E-mail：zhangqingzhao83@163.com.
通讯作者：武云云，E-mail：wuyunyun@nirp.chinacdc.cn.
摘要：目的 探讨地热田高氡房屋氡的来源与治理。方法 α径迹探测器（ATD）分冬夏两个季节测量室内和土壤中的氡浓度。采用γ能谱法测量房屋主体建材放射性核素含量；采用6150 A D/6H X-γ剂量率仪测量房屋主体建材的外照射剂量率；对其中一栋房屋实施土壤减压技术的降氡改造。结果 夏冬季32个房间氡浓度均值分别为（106.4 ± 63.7） Bq/m3和（421.3 ± 138.2） Bq/m3，分别有12.5%和96.9%的房间超过150 Bq/m3。建筑物周围土壤氡浓度均值为12890 Bq/m3（检测点n = 24），是北京市土壤氡浓度典型值（7600 Bq/m3）的1.7倍。实施土壤减压改造后冬夏季房屋中氡浓度均可降至 < 100 Bq/m 3，主动减压法降氡率为94.6%，被动减压法降氡率为71.4%。结论 土壤减压法对降低底层房间氡浓度效果明显，地热田居住环境中氡的问题应引起关注。
关键词：地热田    土壤    室内    氡浓度    土壤减压    降氡效果    
Building management and effect evaluation of high radon in geothermal field
ZHANG Qingzhao , CUI Hongxing , SHANG Bing , WU Yunyun     
National Institute for Radiological Protection, China CDC, Beijing 100088 China
Corresponding author: WU Yunyun, E-mail：wuyunyun@nirp.chinacdc.cn.
Abstract: Objective To explore the source and control of radon in high radon houses in geothermal fields; Methods Radon concentration in indoor and soil was measured by ATD detector in winter and summer; radionuclides in building materials were measured by gamma-ray spectrometry; radionuclides dose rates of building materials were measured by 6150 A D/ 6H X-γ ray detector; and radon reduction technology was applied to one of the houses; Results The average radon concentrations in 32 rooms were （106.4 ± 63.7） Bq/m3 (summer) and （421.3 ± 138.2） Bq/m3 (winter), and the concentrations in 12.5% (summer) and 96.9% (winter) of the rooms exceed 150 Bq/m3. The average radon concentration in soil around buildings was 12890 Bq/m3 (n= 24), which is 1.7 times of the typical soil radon concentration in Beijing (7600 Bq/m3). After soil decompression, the radon concentration in the house could be reduced to less than 100 Bq/m3. The radon reduction rates of active decompression and passive decompression were 94.6% and 71.4%, respectively. Conclusion The effect of soil decompression on reducing radon concentration in the bottom rooms is obvious. Attention should be paid to the radon in residential environment of geothermal field.
Key words: Geothermal Field    Soil    Indoor    Radon Concentration    Soil Decompression    The Effect of Radon Decompression    

据1999年国土资源部调查，我国已探明的地热田有275余处。由于地热水的保健作用，近年来我国地热开发区发展迅速，同时也带来一些氡污染问题[1-2]。因此，有必要开展地热田地区室内氡与降氡方法研究。根据1985年北京市地质工程勘察院提供的《北京市小汤山地热田地下热水资源评价报告》[3]，以储水层温度 > 40℃为条件圈定的热田区域，这些地下热水资源的形成、储存与地下的断裂构造密切相关。放射性元素可随地下水沿断裂构造迁移和富集，形成地表可探测到的放射性增高或异常 [4-5]。美国夏威夷地球物理研究所采用α径迹探测器（alpha track detector，ATD）在基拉韦厄火山断层上的Puna地热田得到的氡含量为正常值的24倍[6]。断裂带内岩石多破碎，裂隙发育充分，连通性好，有利于氡的迁移。1995年项目组在北京也发现断裂带上方土壤氡析出率为非断裂带地区的2.7倍，修建在断裂带上的房屋中的氡浓度为非断裂带的1.5～2.9倍[7]。为此本研究测量分析了房屋氡浓度超标及来源情况，并对其中一栋房屋采用土壤降压法进行了改造和跟踪评价。

1 材料与方法 1.1 对象

在北京市小汤山某生活区发现一地热田氡浓度超标院落，建筑面积约900 m2（由4栋独立结构的单层建筑构成）。经检测该建筑多个房间氡浓度超过GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》规定的限值（150 Bq/m3）[8]。该院落位于断裂发育丰富的地热田中心地带，其断裂形成于燕山期，具有时代新、活动性较强的特点[4]。将该院落建筑作为研究对象，探讨土壤减压法对降低底层房间氡浓度效果。

1.2 方法

采用ATD探测器（美国Landauer公司）对院落房屋正常生活状态下的氡浓度和建筑物周围土壤中的氡浓度进行测量。居室氡杯的暴露时间：夏季40 d，冬季90 d。土壤氡杯暴露时间48 h，每个测量点布放1个探测器，布放深度为60 cm。采用6150 A D/ 6H X-γ剂量率仪（德国Automess公司）对该院落及周边非地热田区室内外γ剂量率进行测量。使用土壤减压法改造高氡房屋，通过地基下挖建氡气隔离层，增设进气口及气泵窗，形成气流通道，达到稀释土壤氡的治理效果。对土壤减压法治理前后高氡房屋进行测量对比，根据GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》评价治理效果。

1.3 质量控制

测量使用的ATD探测器经南华大学标准氡室刻度，6150 A D/ 6H X-γ剂量率仪经中国计量院检定。

1.4 统计学分析

采取土壤减压法进行降氡治理的房间治理前后测量数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析，数据经正态性检验符合正态分布，以 $\bar x\pm s $ 表示。两组组间均数比较采用独立样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结　果 2.1 居室内氡浓度（CRn）测量结果

如表1所示，该院落4栋房屋32个房间夏季和冬季氡浓度（CRn）累积测量结果分别为22～268（106.0 ± 63.7） Bq/m3、85～905（421.0 ± 138.0） Bq/m3，冬季有96.9%的房间氡浓度超过GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》规定的150 Bq/m3限值。即使在经常开窗的夏季，也有12.5%房间氡浓度超过限值。见表1。

表 1 不同季节居室内氡浓度测量结果 Table 1 Measurement results of indoor radon concentration in different seasons
2.2 土壤氡浓度（CRn）测量

夏冬两季该院落土壤氡浓度均值为12890 Bq/m3（n = 24），是北京市土壤氡浓度典型值（7600 Bq/m3）[9]的1.7倍。见表2。

2.3 建筑材料放射性核素含量及γ剂量率测量

表3所示是对该院落建筑材料的放射性核素含量及γ剂量率进行了测量。该院落采用的红砖和水泥中222Rn的母体核素226Ra的活度分别为45.2 Bq/kg和42.2 Bq/kg，在北京市同类建材的本底范围之内[10-11]；232Th和40K也在正常本底范围。该院落室内和室外γ剂量率分别为96.8 nSv/h和95.2 nSv/h，室内低于非地热田区的均值（124 nSv/h）；室外高于非地热田区均值（88.9 nSv/h）。

2.4 降氡治理后测量结果

分别于院落A栋房屋完成降氡改造后，对主动减压（开启气泵）和被动减压（仅靠自然通风）状态房间中的氡浓度进行了测量。A栋房屋氡浓度均值被动减压方式为131.3 Bq/m3，主动减压方式为18.3 Bq/m3。治理前后各个房间的氡浓度比较均有统计学差异。见表4。

表 2 土壤氡浓度测量结果 Table 2 Measurement results of radon concentration in soil

表 3 建筑材料放射性核素含量与γ剂量率测量结果 Table 3 Measurement results of radionuclide content and γ dose rate of building materials

表 4 土壤减压法的降氡效果 Table 4 Radon reduction effect of soil decompression method
3 讨　论

根据GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》规定，地基土壤氡 > 20000 Bq/m 3且<30000 Bq/m3应采取建筑物底层地面抗开裂措施。该院落建筑物周边部分土壤氡浓度超过标准要求，应该对该建筑物采取相应的降氡措施。

通常建筑材料和地基土壤是室内氡最主要的来源。采集房屋主体结构采用的红砖和水泥，用γ能谱分析了放射性核素含量，该院落室内和室外γ剂量率的比值仅为1.02，远低于北京市1.47和全国1.49的典型值[12]。综合以上结果，建材的贡献可以忽略。该院落4栋房屋为无地下室的平房，地基水泥厚度约10 cm，中间设有地热管道，与地面未做防水或其它密封处理。采用RAD7进行了快速嗅探式测量[13]，发现多处氡气泄露点，浓度在80～260 Bq/m3，是房间参考点的5～10倍。其中A栋3间房间氡浓度连续测量结果发现氡浓度有陡峰出现，峰值在1 000～2 000 Bq/m3，其日变化的R值（R = CRnmax/CRnmin）达52，远高于陡峰出现前的10～20倍。与地热水氡浓度瞬间出现的阶升突变或突跳现象相似[14]。根据测量结果和现场勘查可以确认，该院落建筑物中高水平的氡气来自于地基土壤。

于院落A栋房屋完成降氡改造后，主动减压降氡率为94.6%，被动减压降氡率为71.4%，达到了预期效果。1年后于冬季关窗条件下进行复测评价，结果显示采用主动减压房间氡浓度均值降至100 Bq/m3以下，所有测量值均低于世界卫生组织（WHO）提出的100 Bq/m3的控制下限。土壤减压法是美欧等国在高氡房屋的治理实践中针对地基土壤污染方法，并得到WHO等国际组织认可[15]。其原理是通过修建氡气隔离层，改变土壤与建筑物之间的压力梯度，可达到阻隔和分流土壤氡进入室内的目的。经此建筑降氡治理后，证实土壤减压法对降低来自土壤氡源的建筑物降氡效果明显。

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表 1 不同季节居室内氡浓度测量结果 Table 1 Measurement results of indoor radon concentration in different seasons
表 2 土壤氡浓度测量结果 Table 2 Measurement results of radon concentration in soil
表 3 建筑材料放射性核素含量与γ剂量率测量结果 Table 3 Measurement results of radionuclide content and γ dose rate of building materials
表 4 土壤减压法的降氡效果 Table 4 Radon reduction effect of soil decompression method
地热田高氡建筑治理与效果评价
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