（辐射防护及环境保护专业论文）土壤氡浓度测量校正方法研究及应用.pdf

摘要 土壤氡浓度测量校正方法研究及应用 作者简介：高超，男，1 9 8 3 年2 月生，师从成都理工大学葛良全教授，2 0 0 8 年6 月毕业于成都理工大学辐射防护及环境保护专业，获得工学硕士学位。 摘要 目前，土壤氡浓度的检测已被作为监测手段广泛用于铀矿和其它矿产的勘 察、构造研究、中近期地震测报、环境保护和水文地质等领域。近一二十年来， 土壤氡的检测开始用于建筑工程的全过程。许多国家和地区对作为环境中氡主要 来源的土壤氡进行了系统的研究。与之相比，在我国有关土壤氡的研究中，对建 筑场地直接测量土壤氡浓度的变化并总结其规律的研究及对土壤氡浓度测量结 果校正问题的专项研究较少，由于土壤氡的变化对室内空气中氡的含量产生很大 的影响，因此对建筑场地直接测量土壤氡浓度的变化规律进行研究并总结其规 律，进而找到一种可以准确的校j 下土壤氡浓度测量结果的方法具有重要意义。通 过实验建立土壤氡浓度校j 下的理论模型，通过理论数据来校正测量结果，对于准 确测量土壤氡浓度水平及时发现氡异常等情况，都具有重要意义和实用价值。 本论文来源于国家自然科学基金项目“地空界面氡辐射场及其环境辐射效应 研究”( 编号4 0 3 7 4 0 5 1 ) 。从氡的性质、来源、危害和防护等基础知识入手，对 土壤氡的析出及运移的机理和相关的影响因素作了详尽的分析，在此基础上，建 立土壤氡浓度测量的校正模型。还详细的介绍了土壤氡浓度的测量原理及相关仪 器，阐述了测量仪器及方法的选择。并根据该模型对c d i 一2 0 0 0 型自动换片式土 壤测氡仪进行了改进，形成了新的仪器测量方法和操作规则。在广东省韶关市某 地区进行了土壤氡浓度评价。实测结果证明了理论模型的可行性，并初步总结了 的土壤氡浓度测量的残留气体校正方法及土壤氡浓度随各影响因素的变化规律。 主要研究成果：通过理论计算分析及实际测量检验初步建立了根据残留气体 的土壤氡浓度校j 下模型，论证了模型的可参考性及其在实测中的实用性。在此基 础上，通过对实验数据的分析，得出土壤氡浓度的变化与气象因素息息相关，土 壤氡浓度的测量结果与气压呈负相关关系，与温度呈正相关关系，与湿度的相关 性不定，有时呈正相关关系，有时呈负相关关系；降雨对土壤氡浓度的影响很大， 也随着降雨量的大小、降雨的频率而变的非常复杂；微波作为干扰源对土壤氡浓 度的影响很大，但是否主要是由其引起的还需作进一步的研究。通过这些分析， 给人们防氡带来更多的可参考依据，对保护公众健康有着实用价值和指导意义。 关键词：土壤氡浓度残留气体校正气象因素微波 成都理：i ：火学硕十学位论文 s t u d i e sa n da p p l i e so fe m e n d a t i o no ns o i lr a d o n c o n c e n t r a t i o n i n 臼的d u c t i o no ft l l ea u 恤o r ：g a oc h a 0 ，m a l e ，、v a sb o mi nf e b m a 19 8 3w h o s e t u t o rw 嬲p r o f e s s o rg el i a n g q l l i i l 。h e 铲a d u a t e d 舶mc l e n g d uu i l i v e r s i 够o f t e c h n o l o g ) ，i nr a d i a t i o np r o t e c t i o na i l de n v i r o i l r l l e n t a lp r o t e c t i o nm 萄o ra r l dw 嬲 伊a n t e dm em a u s t e rd e g r e ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h em e 嬲u r e m e n to ft l l es o i l 硼o nc o n c e n t r a t i o n 嬲am o n i t o rm e t l l o d h a sb e e n 谢d e l yu s e di nt l l eu r a i l i u mm i n ea l l do m e rm i n e r a l sr e c o i l i l a i s s a i l c e 锄d s t m c t l l r a i s t u d i e s ，e a n h q u a k ef o r e c a s t i n g ， 觚dg e o l o g i c a ld i s a s t e r sd e t e c t i o n ， g e o t e c l l n i c a li n v e s t i g a t i o n ， e n v i r o m i l e m a j p r o t c c t i o n 觚dh y d r 0g e o l o g i c a l i 1 i v e s t i g a t i o n ，锄do t l l e rf i e l d s i nt l l el a s t1oo r2 0y e 盯s ，m em e 弱u r e m e m o fs o i lr a d o n c o n c e 劬眦i o nh 嬲b e e nu s e do nt l l ew h o l ep r o c e s so fc o n g 咖c t i o n m a n yc o u l l t r i e s 锄d r e g i o n sh a v ec o n d u c t e ds y s t e m a t i cr e s e a r c ho ns o i lr a d o nw h i c hi sm em 旬o rs o u r c eo f e n v i r o m n e n tr a d o n c o m p a r e sw i mi t ，i nc h i n ai ti sr e a l l yf e ws t u d i e so nm ec h a n g eo f t ：h em e 硒u r e m e n to fs o i lr a d o nc o n c e m r a t i o ni i lt l l ec o n s 仃u c t i o np r o j e c ta n d 也er e l a t i n g m l e s 觚dt h es p e c i a ls t u d yo nt ：h ee m e n d a t i o no fs o i lr a d o nc o n c e n t r a t i o n b e c a i l s eo f t l l ec h a n g eo fs o i lr a d o nc o n c e n t r a t i o nh a ss i g n i f i c a n ti i n p a c to nt h ei n d o o rr a d o nl e v e l s ， i ti si m p o r t a n tt os t u d yt h e 九l l e so fs o i lr a d o nc o n c e n t r a t i o na l l dt of i n daw a yw h j c h c o u l de m e n d a t et h es o i lr a d o nm o r ei l i c e t y t h r o u g ht h ee s 讪l i s l l i i l e n to f t l l et l l e o r e t i c 砒 m o d e lo fm ee m e n d a t i o no fs o i l 硼o nc o n c e n t r a t i o nb ye x p e r i m e l l t s ，t l l e ne s t i m a t e 也e m l e so ft h es 0 i lr a d o nc o n c e 曲r a t i o nd i v e r s i f i c a t i o ni sg u i d i n gs i 嘶f i c 孤c eo na c t u a l m e a s u r e m e n t i ti so f 舒e a ts i 鲥f i c a n c e 龇l dp r a c t i c a lv a l u ef o ra c c u r a t em e 嬲u r e m e n t o fs o i lr a d o nc o n c e n n a t i o nl e v e la n dt od e t e c ta _ b n o n n a l i t i e sr a d o n t 1 1 i sp a p e ri sap a no ft h ep r o j e c to f “t h es n l d yo fi h d o ni 己a d i a t i o nf i e l d 弛d e r i r o m n e n t a le 妇f e c to nt 1 1 ea i r - g r o u n di n t e r f k e ”，f i 彻n c e 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1 1 s h a o g 啪， g m g d o n gp r 0 v i n c e w 色1 1 0 to i l l yv e r i f i e dm em e o r e t i c a lm o d e l ，b u ta l s os u m m e du p t l l ee m e n d a t i o no ns o i lr a d o nb yr e m 蛐gg a s 锄dt l l em l e so ft h ec h a i l g e so fs o i l r a d o nc o n c e n t r a t i o ni m p a c t e do nf a c t s m a i nr e s e a r c hp r o d u c t i o n s ：t 1 1 em o d e lo fe m e r l d a t i o no ns o i lr a d o nc o n c e n t r a t i o n h a sb e e ne s 切b l i s h e db yt l l e 廿l e o r e t i c a l l 觚a l y s i sa n dm ec a l c u l a t i o no fa c t u a l ls u n ，e y p r o v e dt l l a t 廿l em o d e li sr e f e r e n c e da n dp r a c t i c a b i l i 够o nt l l i sb a l s i s ，m r o u 曲t h e a i l a l y s i so fm ee x p e r i m e n t a ld a t ao b t a i n s 也a tt l l es o i lr a d o nc o n c e n t r a t i o nm e 嬲u r e m e n t r e s u l t sw e r en e g a t i v e l yc o r r e l a t e d谢t l l d 印r e s s i o n ，p o s i t i v e l yc o n e l a t e d埘t l l t e m p e r a n l r e ，r e l a t i 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本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛都理王态堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：摩么至 易，年，月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛都堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都堡王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：( 够 学位论文作者导师签名! 藿仰 z ，年矿月 歹日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 放射性气体氡的概述 在人类所受到的辐射照射中，天然辐射是主要的，从电离辐射对人体的健康 效应看，天然辐射与人工辐射并无本质差异，因此从辐射防护特别是保护公众的 立场出发，有必要对天然辐射进行研究、评价和控制，这一点已经在国际辐射防 护界达到共识。放射性气体氡及其子体是人类所受天然辐射照射最主要的贡献 者，半个世纪以来，氡及其子体的研究一直是国际辐射防护领域研究的热点瞳1 。 1 1 1 氡的特性 1 9 0 0 年f 多恩在镭制品中发现镭射气，稍后，e 卢瑟福、f 索迪和w 拉姆 齐等确认这种气体是一种惰性气体，e 卢瑟福称之为射气( e m a n a t i o n ) ，而w 拉 姆齐和r 戈瑞把这种射气称为n it o n ( 氡) ，1 9 2 3 年国际上正式把这种射气命名 为r a d o n ( 氡) 。 氡是天然存在的一种无色无味的惰性放射性气体，原子序数是8 6 ，是元素周 期表中第六周期的零族元素。在标准状态下，氡的密度为9 9 6 k g m 3 ，约为空气 的7 5 倍，是惰性气体中最重的元素。氡在标准状态下可形成水合物。氡在常温 下为气体，在一6 1 8 下转化为液体，一7 1 转化为闪闪发亮的橙黄色固体。氡 的这种三态变化性质，常为低本底实验室除氡所用。 氡具有较强的扩散能力，在空气中的扩散系数为o 1 0 5c m 2 s ，在水中扩散 系数为1 0 1 0 一c m 2 s 。氡能溶解于水和多种液体，还能溶解于血液和脂肪。氡 在水中的溶解度随温度升高而降低，并从水中逸出。氡的吸附能力较强，几乎可 被所有固体尤其是松散多孔物质所吸附，此特性可使室内辐射水平增加。尤其是 低温时，氡更易被吸附，如在一1 8 0 时氡可以全部被吸附口1 。 自然界中氡有四种同位素，重要的有三种( 2 2 2 r n 、2 2 0 r n 、2 1 9 r n ) ，它们分别 来源于铀系、钍系和锕系三个天然放射性系列，因为2 1 9 r n 的母体( 2 3 5 i j ) 在地壳 中的丰度很小，加之2 旧r n 本身的半衰期很短( 3 9 6 s ) ，故对环境辐射的贡献很 小，所以在环境氡的研究中，一般对其不予考虑。2 2 0 r n 就是通常说的钍射气，一 般情况下，2 2 0 r n 在空气中的含量仅为2 2 2 r n 的百分之几，半衰期短( 5 5 6 s ) ，其 子体也无短寿命和长寿命之分，对人产生的内照射剂量也不及2 2 2 r n 及其子体的 1 4 ，其重要性远不如2 2 2 r n ，其产生的环境效应也可忽略，所以在我们的研究中， 暂且也不予考虑，本文所讨论的氡为2 2 2 r n 。 2 2 2 r n 来源于地壳中的铀系列( 见图卜1 ) ，该系列的第一个衰变核素是2 勰u ， 成都理1 ：人学硕+ 学位论文 它的半衰期是4 5 1 0 9 a 。经一系列衰变后，生成2 2 6 r a ，其半衰期为1 6 1 0 3 a ， 它是2 2 2 r n 的直接母体。2 2 2 r n 的半衰期为3 8 2 5 d ，接下去的衰变顺序生成2 1 8 p o ( r a a ) ，2 1 4 p b ( r a b ) ，2 h b i ( r a c ) ，2 p o ( r a c ) ，再衰变生成2 1 0 p b ( r a d ) ，其半衰期 为2 2 3 a ，最后衰变成稳定的“嘶p b ( r a g ) 。一般把2 懈p o 、2 1 4 p b 、2 1 4 b i 和2 1 4 p o 统称 为氡的短寿命衰变子体。氡及其短寿命衰变子体，半衰期短，大部分衰变生成高 能量的q 粒子，吸入后对人体造成的损伤较大，引起了人们的特别注意。 l 2 3 8 u2 3 4 n l4 5 1 0 9 a 。 2 4 1 d i 2 3 4 p a 1 1 7 m i n 6 7 5 h i 2 3 4 u 。 2 3 0 t h 1 2 4 5 1 0 5 a 7 7 1 0 4 a l a 衰变 b 衰变 2 2 2 r n2 1 8 p o2 1 4 p b l 3 8 2 5 d3 0 5 m i n 尸 2 6 8 m i n 2 1 4 b i 1 9 7 m i n 2 1 4 p o 2 1 0 p b 1 6 4 1 0 _ 4 s 2 2 3 a 2 1 0 b i 5 d 2 l o p o2 0 6 p b 1 3 8 4 d 稳定 1 1 2 氡的来源 图1 _ 1 钠的衰变链 铀( 镭) 是自然界中广泛分布的微量元素，有镭的地方就有氡，虽然氡从岩 石、土壤析出到空气中受诸如镭含量、孔隙度、水分、气压以及温度等多种因素 的影响。全球来讲，环境空气中的氡主要来源于陆地表面释放( 7 6 1 0 1 9 b q a ， 占环境空气中氡的全部来源的7 7 7 ) ，陆地植物与地下水载带( 1 1 0 憎b q a ， 占1 0 2 ) ，其余为核工业释放、磷酸盐工业释放、建筑物释放以及燃煤、天然 气释放等的贡献h 一1 。 2 第1 章引言 室内氡的主要来源： ( 1 ) 地基土壤中析出的氡。在地层深处含有铀、镭、钍的土壤和岩石中， 人们可以发现高浓度的氡。由于地质的作用而形成不少的断层、裂隙、节理等构 造，这些构造是氡运移的有利通道1 。氡可以通过这些通道，进入土壤和大气层， 并沿着裂隙进入室内。一般而言，低层住房受其影响较严重。建筑物周围和地表 土壤中的氡可以通过扩散或渗透进入室内，扩散是由于土壤与室内空气中氡浓度 梯度而引起的氡迁移作用；而渗透则是由于气象参数的变化产生的压力梯度而引 起的。影响土壤中氡进入室内的因素主要有土壤密度、孔隙率、湿度、房屋的结 构、建造质量以及气象参数等。 ( 2 ) 建筑材料( 含室内装修材料) 中析出的氡陋1 。不同的建筑材料对氡浓度的 影响不同。建筑材料通常含有不同程度的镭，尤其是采用含镭较多的工j i k 废渣或 副产品制成的建筑材料，镭衰变产生的氡有一部分通过扩散进入室内。进入室内 的氡量取决于建材中镭的含量和墙壁表面的处理方式。建筑材料的氡析出能力除 与其镭含量有关外，还与建材的孔隙率、颗粒的大小、孔隙的几何形状和其中的 水含量以及压力的变化有关。一般情况下墙壁积累的氡约有1 0 进入室内。 ( 3 ) 户外空气带入室内的氡。在室外空气中氡的辐射剂量是很低的，可是 一旦进入室内，就会在室内大量地积聚。室内氡还具有明显的季节变化：冬季最 高，夏季最低。室内的通风条件也是室内氡浓度高低的重要因素，室内通风状况 直接决定了室内氡气对人体危害性的大小。特别是在冬天，若烧煤取暖，门户紧 密，可使室内氡水平提高一个数量级呻1 。 ( 4 ) 用水中释放出的氡。当含氡的水暴露于空气时，大部分氡将从水中溢 出进入空气，通常由家庭用水引起的室内氡增加仅占很小份额。水对周围空气中 氡浓度的影响取决于所用水中的氡浓度、用水量以及水的使用方式等呻1 。与土壤、 岩石、建材相比，水对大气中氡浓度的影响最小，一般可以忽略。只有当水源的 氡浓度很高时，才考虑其影响。 ( 5 ) 燃料燃烧释放出的氡。一般来讲，只有燃料中氡的含量比较高时才会 有危害。人们日常生活中常用的燃料有煤和燃气。煤富含大量的有机物质，对铀 具有吸附作用，所以煤的放射性元素含量比较高。全世界由于烧煤而每年释放到 大气中的氡约为1 0 1 0 “b q 。天然气中氡浓度变化很大，有的测不出，有的高 达5 0 1 0 4 b q m 3 。在燃烧天然气或石油液化气时，由于没有烟囱，其中的氡全 部释放到室内，对室内氡有一定的影响阳3 。 具体一幢建筑物内，哪种来源最主要，因地而异。世界平均而言，来源于建 筑物地基和周围土壤的约占室内氡的6 0 4 ，来自建筑材料和室外空气的分别占 1 9 5 和1 7 8 h 1 。一般来说，来自于住宅地基以下的岩石和局部断裂构造的氡 对底层的作用大，并随着楼层的高度而递减，一般认为三层以上可以忽略不计， 而建筑物中的氡却对任何楼层都其作用。据全球统计，土壤中氡浓度比地面上空 成都理1 ：人学硕+ 学位论文 气中氡浓度平均高1 0 0 0 倍。因此，为保护人类健康、提高其生存环境的质量， 对土壤氡的准确测量及分布规律等方面的研究尤为重要。 1 1 3 氡的危害 1 9 2 2 年多名考古科学家在发掘古埃及金字塔杜唐卡门法老陵墓后，离奇 死亡。后来加拿大和埃及学者经研究发现，考古学家之死是由于金字塔石块和泥 土内含高铀而形成的高氡所致1 。 氡本身虽然是一种化学惰性的气体，但它具有放射性，它的衰变子体是一些 极细微的放射性金属粒子，常温下氡及其子体吸附在空气中的颗粒上形成放射性 气溶胶并污染空气。氡及其子体在与生物肌体作用时会引起生物效应，即最初主 要使肌体分子产生电离和激发，破坏生物肌体的正常机能。这种作用可以是直接 的，即射线直接作用于组成肌体的蛋白质、碳水化合物、酵素等，而引起电离或 激发，并使这些物质的原子结构发生变化，引起人体生命过程的改变；也可以是 间接的，即射线与肌体内的水分子起作用，产生强氧化剂和强还原剂，破坏肌体 的j 下常物质代谢，引起肌体一系列反应。由于水占人体重量的7 0 左右，所以射 线的间接作用对人体健康的影响更大。 氡对人体健康的危害主要为确定性效应和随机效应。确定性效应表现为，在 高浓度氡的暴露下，机体出现血细胞的变化，特别是氡与神经系统结合后，危害 更大。随机效应主要表现为肿瘤的发生，当人们将其吸入体内后，氡衰变产生的 q 粒子使肺细胞受损，诱发肺癌。同时，氡在血液和脂肪中有较高的溶解度， 它会聚集在脂肪较多的器官中，并衰变产生氡子体，造成对人体的危害。氡子体 所放射的a 射线是构成人体肺癌和血液病的主要原因之一。氡已被国际癌症研究 机构( i a r c ) 列入室内重要致癌物质，美国环保局也将氡列为最危险的致癌因子， 因此我们必须高度的重视氡的危害。 科学研究表明，氡对人体的辐射伤害占人体一生中所受到的全部辐射伤害的 5 5 以上心1 ，如果生活在室内氡浓度为2 0 0b q m 3 的环境中，相当于每人每天吸烟 1 5 根。科学研究表明，氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素，世界卫生组织 把它列为1 9 种主要的环境致癌物质之一。人大部分时间活动在室内，因此室内 氡对人类健康的危害不容忽视。氡危害的数据瞄1 ： ( 1 ) 全球因肺癌死亡的总人数中有8 2 5 是由于长期吸入过量氡所致。 ( 2 ) 因过量吸入氡而死亡的人数，美国每年约3 4 万人；英国约o 7 万人； 瑞典约7 0 0 人；俄罗斯和中国各约5 万人。 ( 3 ) 住宅氡超标情况：北欧有7 1 5 的住宅氡超标；加拿大有5 6 住宅 氡含量超过4 0 0 b q m 3 ，1 超过8 0 0 b q m 3 ；美国1 9 8 6 1 9 9 0 年调查4 3 0 0 0 所住宅 结果是全国住宅氡含量平均为1 2 4 b q m 3 ，其中2 1 的住宅超过1 5 0 b q m 3 ，5 超过 4 第1 章引言 4 0 0 b q m 3 ，1 超过8 0 0 b q m 3 。1 9 9 4 年以来我国调查了1 4 座城市的1 5 2 4 个写字楼 和居室，每平方米空气中氡含量超过国家标准的占6 8 ，氡含量最高的达到 5 9 6 b q m 3 ，是国家标准的6 倍。有关部门曾对北京地区公共场所进行室内氡含量 调查，发现室内氡含量最高值是室外的3 5 倍。 一般认为，室内氡浓度越高、受照射时间越长、初始受照射年龄越小，危险 程度越高。而且，在累积氡照射量相同的情况下，长时问低水平的照射比短时间 高水平的照射危害更大u 0 。 总之，氡及其子体是所有天然核素中对人类危害最为严重的一类，一是它可 通过呼吸、饮食进入人体，造成内照射；二是它能产生大量电离本领很大的q 粒 子，对生物肌体破坏性特别大。 1 1 4 氡的防护 氡及其子体的辐射照射是公众所受天然辐射照射的主要来源，保护公众健 康，控制和减少公众受到的辐射照射也是辐射防护的主要任务。由于科技发展和 经济水平的差异，各国对氡环境评价和采取的治理方法有所不同。其中，制定相 应的法规和标准是氡危害防治的重要组成部分。许多国家已制定了有关氡的法规 和计划，并已取得了明显的效果。例如，美国国会在1 9 8 8 年颁发了室内氡减 低法，其目标是“在美国建筑物内的空气应和建筑物外周围环境空气中的氡大 体相同 埘。 从1 9 9 5 年到2 0 0 4 年，我国先后颁布了g b t1 6 1 4 6 一1 9 9 5 住房内氡浓度控 制标准、g b1 6 3 5 6 一1 9 9 6 地下建筑氡及其子体控制标准、g b t1 7 2 1 6 1 9 9 8 人防工程平时使用环境卫生标准、g b5 0 3 2 5 2 0 0 1 民有建筑工程内部环境污 染控制规范和g b t1 8 8 8 3 2 0 0 2 室内空气质量标准，均明确了各类建筑物 内的氡浓度控制标准。2 0 0 4 年国家住宅与居住环境工程中心制订的健康住宅 建设技术要点( 2 0 0 4 版) 中也将氡浓度控制标准列入了人居健康工程的室内空 气质量标准的要素之中。 我国1 9 9 6 年发布的g b t1 6 1 4 6 1 9 9 5 住房内氡浓度控制标准是我国室 内氡浓度控制依据。具体规定如下：已建住房内平衡当量氡浓度年平均值不超过 2 0 0b q m 3 ，未建住房不超过1 0 0b q m 3 。但在g b t1 8 8 8 3 2 0 0 2 室内空气质量 标准中对此进行了修正，用氡的年平均浓度取代了平衡当量浓度，同时取消了 已建房屋和未建房屋的划分，规定我国室内氡的行动水平为4 0 0b q m 3 。 由氡的来源的分析可知，要降低室内氡水平必须从选址、选材、设计、通风 等方面入手。具体措施概括如下啦! ： ( 1 ) j 下确选择地基，不要将住宅建于地质断裂带或含氡较高的废渣场上。 在设计和施工以前，对地基进行放射性测量和评价，以避免房屋建在含放射性镭 成都理：i ：人学硕+ 学位论文 等的地基上。这是降低氡及其子体潜在危害的最有效措施。例如，岩石( 土壤) 是地下工程内部环境氡的主要来源之一。从岩石类型的角度考虑，如果建在酸性 岩( 如花岗岩) 上，内部氡浓度一般比建在沉积岩( 如石灰岩、红色砂岩) 上更 高些，建在j 下变质岩( 从岩浆岩经变质而成，如花岗片麻岩) 要比建在副变质岩 ( 从沉积岩经变质而成，如大理岩) 上更高些。另外，如果地下工程建在铀矿化 ( 床) 或油气田地下水流经的地方，室内氡浓度也较高。当必须在氡释放潜力较 高的地址上建造房物时，合理地处理地基、铺挚隔离层，可在一定程度上降低进 入新建房屋的氡量。 ( 2 ) 在建筑材料( 包括装饰用石材) 生产和销售中要严格执行国家有关建 筑材料放射性核素限量的标准，杜绝生产和销售不合格产品。 ( 3 ) 在墙壁表面覆盖装饰贴面可以减少氡的析出，在墙壁和地面涂某些涂 料可以有效抑制氡的析出。砖外附有白灰，析出率大约可以降低3 倍，如果白灰 外再涂有油漆，析出率又会降低1 倍呻1 。 ( 4 ) 通风是降低室内氡浓度的最简单、最有效的办法。这是因为：氡从土 壤或结构表面析出率服从气体扩散的f i c k 定律，氡的扩散及扩散系数随室内温 度升高和压力下降而增加，而通风能使室内外气压保持一致或者室内略高，从而 减少了氡从土壤中析出的数量；同时，加大新风换气量可以把室内的氡及其子体 排至室外，用室外空气稀释了室内空气中的氡浓度。 ( 5 ) 采用空气净化器或负离子发生器，可有效降低关闭门窗情况下室内氡 浓度的增长速率。 ( 6 ) 减少家庭用水量以及天然气用量，在使用时，保持浴室、厨房的良好 通风。如果检测水的氡浓度过高，可采用粒状活性碳处理后饮用。 同时，对公众开展宣传和教育，氡的照射危害涉及到千家万户，公众的参与 非常重要。使公众了解氡的危害是实施氡防治措施的基础。 1 2 研究现状 近年来，人们对氡的研究兴趣倍增，一是其应用领域广泛n3 1 ，例如用氡浴来 治疗某些疾病；根据氡气异常来寻找矿产、圈定构造破碎带、预报地震；还可以 在工业上用来做核素跟踪、无损检测等，更重要的是，它对公众健康的危害受到 密切的关注。矿工的流行病学调查、实验动物、细胞和分子水平的实验室研究都 证明氡是致癌物。与地下采矿有关的高氡暴露健康风险人们已研究很长时间，但 对环境中氡的暴露相对来说一直很少关注。直到2 0 世纪7 0 年代，一些科学家开 始认识到室内氡的暴露相当高，在一些地方，室内氡的暴露可以和地下矿区矿工 受到的暴露相媲美。从那时起，世界各地对氡的研究开始高涨引，从而开始了对 环境中氡的广泛而深入研究u 5 | 。 6 第1 章引言 关于氡的研究的大量文章出现在萨尔茨堡( 1 9 9 1 ) 、里米尼，( 1 9 9 3 ) 、蒙特利尔 ( 1 9 9 5 ) 、福冈( 1 9 9 7 ) 和雅典( 1 9 9 9 ) 的国际会议中。对环境氡的调查与研究，西方 发达国家在上世纪中后期已开展此项工作。美国于1 9 8 6 1 9 9 0 年实施全国性氡 调查n 引，主要通过流行病研究来评价氡含量较高的地区与肺癌发病率之间的关 系。调查结果表明：肺癌的发病率与氡浓度高低和受照射时间成线性正比关系( 也 有部分呈非相关关系) 。1 9 9 0 年美国兴起美国国家氡行动周( n a t i o n a lr a d o n a c t i o nw e e k ，n r a w ) ，由国会决定，采用由白宫发表总统公开信的形式，鼓励美 国公民对来自氡的健康危害采取预防行动。美国室内氡浓度标准为1 4 8 b q m 3 ，目 前，其室内氡浓度水平已控制在4 6 3 b q m 3 。2 0 世纪8 0 年代后期，国际原子能 机构( i a e a ) 和欧共体委员会( c e c ) 发起了一项为期5 年的关于人类环境中氡协调 研究计划( c p r ) ，有5 0 多个国家参与了这个项目，这些国家先后在地下、室内、 地表土壤、住宅区下部地下水和排水中进行氡浓度测量，得到一些重要认识：流 行病发病率与矿区高浓度氡有较高的相关性，建筑物地基土壤是室内氡的主要来 源。在此基础上，制定了相应的标准来控制室内氡浓度。苏联对氡气灾害进行 了预测，划分出危险与最危险地区。瑞典、法国、同本、英国等也开展了较系统 的环境氡调查工作u 引。1 9 9 3 年联合国原子辐射效应科学委员会( u n s c e a r ) 的报 告指出：人类生活环境中天然本底辐射引起人年均剂量当量有一半是来自氡及其 子体。因此，氡及其子体暴露所引起的危害和防治成为公众和环保工作者的热门 话题，促使人们从不同的角度对其加以研究。 目前，世界上已经有许多国家做过不同范围、不同方法和目的的关于氡的研 究n 9 2 0 2 k2 2 2 3 24 2 5 i ，如对室内外氡浓度的测量、土壤氡浓度的测量、地区土壤氡浓 度与室内氡浓度关系的分析及各种长期或瞬时因素对氡析出率或氡浓度的影响 等。所有这些研究都有助于提高人们对环境中氡的暴露及氡的迁移影响等理解， 但是对j 下确评价个体和群体的暴露和剂量来说，目前仍有许多问题存在。解决环 境氡的危害已成为辐射防护研究的首要任务。世界各国纷纷制定相关控制标准及 管理规则，降低居民氡及其子体的辐射。 我国原地矿系统、核工业系统从上世纪5 0 年代起，就将氡测量应用于找矿、 地下水勘察、地震预报、基础地质研究、城市区域稳定性评价等领域。以环境氡 调查为目的的工作则是从上世纪8 0 年代开始的，由国家环保总局组织在部分城 市开展了环境氡浓度水平调查，卫生系统也在全国二十多个省市开展了氡浓度水 平调查工作，取得了一定的成绩心6 l 。但由于这些工作没有建立起统一的标准和完 整的质保体系，资料的可比性、数据质量都比较差。针对这种状况，卫生部和原 地矿部联合成立了全国氡监测与防治领导小组，组织、领导与协调全国氡监测工 作。目前，环境放射性调查已在地质调查部门展开，如中国地质调查局2 0 0 2 、 2 0 0 3 年度己在四川、浙江、福建、广东等四个省的主要经济区开展生态地球化 学调查，氡浓度调查与评价是其主要任务之一。根据i c r p 建议书和其他国家的 7 成都理。1 ：人学硕十学位论文 经验以及我国国情，于1 9 9 6 年颁布了g b t1 6 1 4 6 1 9 9 5 住房内氡控制标准、 g b1 6 3 5 6 1 9 9 6 地下建筑氡及其子体控制标准、g b1 6 3 6 7 1 9 9 6 地热水应用 中的放射卫生防护标准三部关于氡防护的国家标准，初步建立了我国环境氡的 监测与防护体系。国家环保总局还于2 0 0 1 年制定了g b5 0 3 2 5 2 0 0 1 民用建筑 工程室内环境污染控制规范，规定了新建、扩建的民用建筑工程设计之前，应 进行建筑工程所在城市区域土壤氡浓度或土壤表面氡析出率调查心 ： 已进行过土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率区域性测定的民用建筑工程，当 土壤氡浓度测定结果平均值不大于1 0 0 0 0 b q m 3 或土壤表面氡析出率测定结果平 均值不大于0 0 2 b q m 2 s 时，且工程场地所在地点不存在地质断裂构造，可不 再进行土壤氡浓度测定；其他情况均应进行工程场地土壤氡浓度或土壤表面氡析 出率测定。 当民用建筑工程场地土壤氡浓度不大于2 0 0 0 0b q m 3 或土壤表面氡析出率测 定结果平均值不大于0 0 5 b q m 2 s 时，可不采取防氡工程措施。 当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于2 0 0 0 0b q i n 3 且小于3 0 0 0 0 b q m 3 ，或土壤表面氡析出率大于0 0 5 b q m n s 且少于o 1 b q m 2 s 时，应采取 建筑物底层地面抗开裂措施。 当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于或等于3 0 0 0 0b q 岔且小于 5 0 0 0 0b q m 3 ，或土壤表面氡析出率大于或等于o 1 b q m 2 s 且少于0 3 b q m 2 s 时，除采取建筑物内底层地面抗开裂措施外，还必须按现行国家标准g b 5 0 1 0 8 2 0 0 1 地下工程防水技术规范中的一级防水要求，对基础进行处理。 当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于或等于5 0 0 0 0b q m 3 ，或土壤 表面氡析出率大于或等于0 3 b q m n s 时，除采取上述防氡处理措施外，还应按 照国家标准g b t1 7 7 8 5 1 9 9 9 新建低层住宅建筑设计与施工中氡控制导则的 有关规定，采取综合建筑构造防氡措施。 2 0 0 3 年1 0 月1 日起，我国正式施行放射性污染防治法，表明我国对环 境氡及其子体危害的越来越重视。2 0 0 3 年建设部出面组织了全国土壤氡概况调 查，利用国内几十年积累的放射性航空遥感资料，进行了约4 0 0 万平方公里的国 土面积的土壤氡浓度反衍计算，得出全国土壤氡浓度的平均值为7 3 0 0 b q m 3 ，计 算了全国1 4 4 个重点城市的平均土壤氡浓度，并相应设定了每个城市须进行工程 处理的土壤氡浓度异常量限标准( 防护控制标准) ，划分出土壤氡高背景城市1 7 个，中背景城市1 0 1 个，低背景城市2 6 个。首次编制了中国土壤氡背景概略图 ( 1 ：8 0 0 万) 啪。，见图卜2 。 目前我国j 下在开展的国土资源、环境大调查和绿色科技计划中更是把生态环 境放射性调查作为一项重要的内容。因此，虽然我国环境放射性工作起步较晚， 但在测量技术、背景研究方面已积累了大量的资料，这些都有利于以后的调查工 作。目前，氡的危害及其评价已日益成为我国公众关心的环境问题，有关氡的各 8 第1 章引言 方面研究开展很多，如朱文泉瞳们( 1 9 9 1 ) 、刘庆成等。”。圳( 1 9 9 5 ) 、程业勋。砌3 ( 1 9 9 5 ) 、 陈明光等。嘲( 1 9 9 8 ) 、郭秋菊等。( 2 0 0 4 ) 、康玺等。蚓( 2 0 0 5 ) 、李晓辉等。蝣1 ( 2 0 0 5 ) 。 但是，在我国有关土壤氡的研究中，对建筑场地直接测量土壤氡浓度的变化并总 结其规律的研究及对土壤氡浓度测量结果校正问题的专项研究甚少，由于土壤氡 的变化对室内氡含量的影响极大，因此研究土壤氡的变化规律及准确测量土壤氡 浓度尤为重要。 图卜2 中国土壤氡背景概略图( 据核工业航测遥感公司，2 0 0 3 ) ”8 1 3 科学意义 自从1 9