我国部分城市地下工程空气中的氡水平
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住房室内氡的危害及其控制措施氡的危害1引言氡是一种放射性气体,普遍存在于我们的生活环境中,从20世纪60年代末期首次发现室内氡的危害至今,科学研究已经发现,氡对人体的辐射伤害占人体所受到的全部环境辐射中的55%以上,对人体健康威胁极大,其发病潜伏期大多都在15年以上。
据美国国家安全委员会估计,美国每年因为氡而死亡人数高达30000人。
我过也存在着严重的氡污染问题,1994年以来我国调查了14座城市的1524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596,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,据不完全统计,我国每年因氡致肺癌为50000例以上。
氡已被国际癌症研究机构(iarc)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室内氡的危害。
2.1氡的特性氡是由镭衰变产生的自然界惟一的一种无色、无味、无臭的天然惰性气体,是元素周期表中的第86位元素,位于第六周期零族,在标准状态下,氡的密度为9.96,是空气的7.7倍。
在温度为61.8℃变为液体,71℃时变为橙黄色固体。
它能溶解于水和许多液体,还能溶解于血液和脂肪。
氡容易被胶皮、粘土、活性碳等多孔材料吸附。
氡在自然界有3种放射性同位素存在,即、和。
其中是天然放射性元素衰变系列铀系中的中间产物,半衰期最长,为3.825d,氡的母体元素为铀,铀的衰变产生氡。
另外两种同位素的半衰期都非常短(为3.96、为55.65),不具有实际意义。
因此通常所说的氡主要指。
氡在衰变过程中放出、、粒子后衰变为各种氡子体,氡及其子体均为放射性粒子。
(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。
这些氡可以通过地层断裂带,进入土壤和大气层,并沿着地的裂缝扩散到室内。
一般而言,低层住房室内氡含量较高。
(3)户外空气带入室内的氡。
浅析土壤氡浓度的测定及影响因素摘要:土壤中氡浓度的测量主要受人为因素、地质条件、气象环境的影响,而测氡方法本身的局限性对土壤中氡含量的测量也有较大影响,因此测氡方法的选择要因地制宜并综合考虑以上因素。
测量土壤氡浓度的方法较多,本文介绍了场地土壤氡浓度的测定方法以及结果评价,并采取了相应措施。
例举某工程项目进行说明,并探讨了实际工作中影响土壤氡浓度测定结果准确性的影响因素。
关键词:氡;测定;影响因素1 氡的化学成分及特性氡是一种放射性的惰性气体,无色无味,氡元素有Rn222、Rn220、Rn219分别来自镭的几种同位素Ra226、Ra224、Ra223,而镭同位素分别由U238、Th232、U235 等衰变而来。
由于Rn222 的半衰期是3.82d,所以在其原子核发生衰变前会有部分从岩石中、土壤中跑出来,很容易随着人们的呼吸进入肺部,并随着血液的流动走向全身,其放射的α 粒子,由于其射程短,在它经过的路径上造成原子的电离密集,破坏细胞结构分子,在人体内对细胞的伤害也就十分集中,细胞受伤害的程度比较大,修复的可能性较小,这就是氡气之所以成为造成肺癌的原因。
土壤中氡渗入被认为是普通室内氡污染的主要来源,一般占室内氡的60%左右。
因而,在民用建筑工程勘察设计阶段,进行场地土壤氡浓度测定并采取相应的措施是非常必要的。
2 土壤中氡的产生2.1 铀是土壤中氡的源头通常土壤中的铀含量几乎与岩石中相同,因为土壤是由岩石产生的。
变质岩中铀含量比平均岩石要高。
2.2 铀→镭→氡á 粒子反冲是从矿石颗粒中释放氡气的最重要因素。
一些氡从小颗粒中跑到毛细孔空间中。
这些毛细孔中有水的情况下可以减缓氡的释放,而且增加它在毛细孔中停留的可能性。
对于多数土壤,产生的氡只有10~15%从颗粒中跑到小孔中。
地表土壤中的氡主要来自两个方面:地层深处和地表土壤中的长寿命放射性核素。
地表深处的氡气或沿着缝隙向上扩散,或溶于地下水中后随着地下水的流动而流动,沿着缝隙向上涌动扩散,源源不断的补充地表土壤中的氡气。
氡及其子体健康危害与控制一、氡及其子体是人类受到的最大天然辐射源自古以来,人类就一直受到氡及其子体的辐射照射,习以为常。
氡及其子体存在于一切生活环境中,在正常情况下人类每年接受的天然辐射剂量约为2.4mSv,其中有二分之一(1.2mSv)来自氡及其子体的照射,其余分别来自宇宙射线、伽玛射线、内照射,其剂量贡献分别是 0.4 mSv、0.5mSv和0.3mSv。
因此,氡及其子体是人类受到的最大天然辐射源。
氡及其子体的公众照射辐射剂量是实践活动引起的公众照射年个人有效剂量限值国家标准(1mSv)的1.2倍,约是我国核电站正常运行所致公众照射的1000倍。
二、国际最新研究成果为“居民长期受到高浓度水平氡照射可以引起癌症”提供了直接证据氡及其子体广泛地存在于室内、外环境,尤其是地下环境具有很高的氡浓度。
过去关于氡的危害是基于铀矿山职业工作人员受到高浓度氡照射的效应外推得到的,近年来国际上关于居民氡照射的健康危害研究取得了突破性进展,为居民长期受到高浓度水平氡照射可以引起癌症提供了直接证据,因而已引起了全世界的密切关注。
不论是天然辐射还是人工辐射,对于持续小剂量(率)照射,总会对人们的健康产生影响。
氡及其子体既可以对人类健康产生辐射危害,也是造成环境污染的重要因素之一。
因此,氡及其子体的致癌物效应研究、室内高水平氡与肺癌危险度关系研究,已成为各国重要的研究领域。
据国际组织公布的资料分析,流行病学调查、动物实验、细胞和分子生物实验研究均已证实天然辐射照射的主要贡献者——氡及其子体是导致人类肺癌的主要危害因素之一。
国际放射防护委员会(ICRP)第50号出版物估计公众肺癌的10%可归因于氡及其子体的照射。
世界卫生组织(WHO) 公布氡及其子体是19种致癌物质之一。
1987年国际癌症研究机构(IARC)将氡归为I类致癌因素。
1998年美国公布的电离辐射生物效应第VI号报告《室内氡照射对健康影响》估计,1995年全美大约有157400人死于肺癌,其中15400-21800人是由于氡暴露和吸烟的共同作用所致,其中2100—2900人肺癌死亡是由氡的单独作用造成的。
降低室内氡综合措施一、降低室内氯可以采取的综合措施1.防止土壤氡渗入室内的技术措施《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325为防止民用建筑工程出现室内氡浓度超标提出了以下防氡措施要求:(1)新建、扩建的民用建筑工程设计前,应进行建筑工程所在城市区域土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率调查,并提交相应的调查报告。
未进行过区域土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率测定的,应进行建筑场地土壤中氡浓度或土壤氡析出率测定,并提供相应的检测报告。
(2)民用建筑工程的室内通风设计,应符合现行国家标准《民用建筑设计通则》GB50352的有关规定,对采用中央空调的民用建筑工程,新风量应符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189的有关规定。
(3)采用自然通风的民用建筑工程,自然间的通风开口有效面积不应小于该房间地板面积的1/20。
夏热冬冷地区、寒冷地区、严寒地区等I类民用建筑工程需要长时间关闭门窗使用时,房间应采取通风换气措施。
(4)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10000Bq/m3或土壤表面氡析出率测定结果平均值不大0.02Bq/(m2·s),且工程场地所在地点不存在地质断裂构造时,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。
(5)当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于20000Bq/m3,且小于30000Bq/m3,或土壤表面氡析出率大于0.05Bq/(m2·s)且小于0.1Bq/(m2·s)时,应采取建筑物底层地面抗开裂措施。
(6)当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于或等于30000Bq/m3,且小于50000Bq/m3,或土壤表面氡析出率大于或等于0.1Bq/(m2·s)且小于0.3Bq/(m2·s)时,除采取建筑物底层地面抗开裂措施外,还必须按现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB50108中的一级防水要求,对基础进行处理。
苏州市土壤氡背景调查研究摘要]为了有效的了解和控制氡对本地区居民健康的危害,对苏州市区的主要区域的土壤氡浓度进行了调查。
通过本次调查大体上得到苏州市区的土壤氡背景值为7150Bq/m3。
属于土壤氡中背景值的城市,同时了解了土壤氡在苏州市区的分布特点和规律,并且根据调查数据绘制了苏州市土壤氡浓度等值线分布图。
[关键词]苏州市区、土壤氡、背景值、等值线分布图1.前言氡是一种化学元素,化学符号为Rn,原子序数是86,在元素周期表中位于第八十六位。
氡通常的单质形态是氡气,无色无味,难以与其它物质发生化学反应。
氡是人类所接触到的唯一气体放射性元素。
氡的半衰期只有 3.8 天,氡形成后很快衰变并产生一系列放射性产物,最终成为稳定元素铅。
氡对人体健康的危害主要有两个方面,即体内辐射和体外辐射。
体内辐射主要来自于放射性辐射在空气中的衰变,从而形成的一种放射性物质氡及其子体。
氡是自然界唯一的天然放射性气体,氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的核素,进入人体的呼吸系统造成辐射损伤,诱发肺癌。
体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果,会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。
国内外研究资料表明,土壤氡是产生室内氡的来源之一,低层建筑物的室内氡主要来自土壤氡。
因此在建筑新房时,有关部门会对选址地的土壤进行氡的测定,以判断该地区氡含量的高低。
根据地质资料,苏州处于无锡-苏州断裂带上,在苏州市以西光福镇以东的广大范围内,分布着以燕山晚期苏州花岗岩体为中心的航磁平坦中磁区,该区的地层、岩体、多金属矿床明显呈环状分布,放射状断裂十分发育,而土壤氡浓度在该地区表现的也比其它正常地区的浓度要高出很多。
而苏州市其他县市区的氡浓度背景资料还是一个空白,进行城市的基础建设时就没有这方面的参考依据。
所以进行土壤氡及室内氡的关联性研究就成为非常有必要进行的一项工作,这将为苏州市的建设规划提供参考依据,同时为建设绿色苏州、环保苏州提供更丰富的参考资料。
220 Rn 关于氡洗脱率的测量220 Rn ,测量值可能偏高。
由于220 Rn子216 Po的半衰期T = 0.15 s ,在设计氡释放率测量装置时,合理选择采样器高度可以有效降低甚至克服220 Rn对氡释放率的影响测量。
使用采样截面为φ 188 mm、高压125 mm和静电场(由直流电源或驻极体产生)的采样器,采样周期分别为 1、2 和 3 h,220 R n 的表面沉淀速率在被测介质比氡高2倍数量级的条件下,研究了220 Rn对氡析出率的干扰程度。
理论计算结果表明,当使用CR-39固体核轨道探测器驻极体多功能快速氡探测器和功率型多功能快速氡探测器测量氡析出率时,测量结果可能受到220 Rn 35.5 %的较大干扰, 而 PCMR-1 连续氡测量仪使用金硅表面屏障作为检测器表明,由于220 Rn 的干扰,氡析出率可以忽略不计。
关键词:220 Rn;氡;降水率;灵敏测量ABS塑料,镀铬,防扩散CH375在氡溶出率仪中的应用摘要:本文讨论了USB接口芯片在氡提取率计中的应用。
介绍了CH375的特点,给出了CH375与单片机的硬件接口电路和软件的设计思路。
最后实现了氡提取率计U盘读写数据的功能。
REM-II氡溶出率仪的研制摘要:介绍了一种便携式介质表面氡渗出率计,它采用静电收集检测室测量氡衰变后的218 Po释放的α粒子脉冲数。
采用φ50mm金-硅表面势垒探测器,计数能力为999 999 ,测量范围为10 -5 ~ 10 2 Bq/(m 2 ·s) 。
仪器有两种工作模式,以适应高低降水率范围的选择和测量。
具有更改参数设置、计数自动显示、数据存储和结果打印等功能。
新型墙体材料掺工业废渣氡析出率的测定【摘要】:目的测定新型墙体材料掺入工业废渣的氡析出率。
方法采用活性炭堆积吸附法和能谱分析法测定墙体材料的氡释放率。
结果氡析出率由高到低依次为蒸压加气混凝土砌块9.70±2. 54、粉煤灰砖5. 83±1. 85、煤矸石砖4. 70±2. 45、粘土砖。
第一节土壤氡浓度测定土壤氡对造成室内环境氡污染起侧重要作用,所以,很多西方发达国家展开了领土上土壤氡的广泛检查,特别是在城市发展规划地区,测试土壤氡所使用的方法大概同样。
截止当前,我国还没有展开广泛的土壤氡检查工作。
经过丈量土壤中所氡气探知地下矿床,是一种经典的探矿方法。
原核工业部(现核工业总公司)出于勘探铀矿的需要,向来把丈量土壤中氡浓度作为一种探矿手段使用,并拟订了中国核工业总公司行业标准《氡及其子体丈量规范》(EJ/T605-91)。
核地质探矿中,在进行土壤中氡浓度检查时,履行这一标准。
在绝对不改变土壤本来状态的状况下,丈量土壤中的氡气浓度是十分困难的,有些状况下几乎没法实现,这是因为土壤常常粘结坚固,空隙很小(耕种层、沙土例外),此中存留的空气十分有限,取样丈量难以进行。
此刻发展起来的丈量方法,均系在土壤中创建一个空间以集聚氡气,而后要么放入丈量样品(如乳胶片,这样氡衰变的α粒子会在胶片上留下印迹,而后从印迹数量的多少能够计算出土壤中的氡浓度),要么使用专用工具从形成的空洞中抽吸气体样品,再丈量样品的放射性强度,依此推测土壤中氡浓度。
前者方法简单,不必高档丈量仪器,花费低,但丈量周期过长(一般为15天以上),在工程实践中使用困难。
后者测量过程便利,所需花费也不算太多,但却要损坏土壤的本来状态,所以,严格来讲,后者只好算是一种相对近似丈量。
既然是相对性近似丈量,那么,丈量过程中就一定严格控制成孔条件,规范操作,每一次丈量程序要高度一致,方能保证数据的靠谱性和可比性。
使用专用工具从土壤空洞中抽吸气体样品,再丈量样品的放射性强度,依此推测土壤中氡浓度这类方法,国内外均有现成的可用仪器。
在本规范附录D中,确立的土壤中氡浓度测试方法主要内容有:一般原则:土壤中氡浓度丈量的要点是怎样收集土壤中的空气。
土壤中氡气的浓度一般大于数百Bq/m3,这样高的浓度的丈量能够采纳电离室法、静电扩散法、闪耀瓶法等方法进行丈量。
氡的危害及防氡建筑涂料1氡的逸散来源氡是无色无味的放射性气体系铀镭钍等放射性元素的衰变产物氯气经衰变后须序产生短寿命子代产物统称为衰及其子体氡遍布地壳中据世界各地各国对环境氡气浓度及其来源的调查表明矿井地下水建筑物及用含铀系物高的建筑材料如砖石混凝土等构筑的房屋中氡及其子体的浓度增高2氡对人体的危害在标准状态下氡的密度为996kg/m3,是空气的7.7倍在温度为61.8变为液体71时变为闪闪发光的橙黄色固体它能溶解于水和许多液体如酒精石油甲苯等还能溶解于血液和脂肪氡易被胶皮粘土活性炭等多孔材料吸附而在人体内组织的溶解度却很低一旦脱离含氡气体环境很快经肺排出氡是气体而氡子体却是固体22Rn 经又衰变以后须序生成的产物是钋218Po铅214Pb铋214Bi和钋14Po所以一般主要考虑222Rn及其短寿命子体218Po214Pb214Bi和214Po对人体的影响当吸入氡的短寿命子体后不断沉积在呼吸道表面在局部区域内不断积累因些投入含氡气体对呼吸系统造成的辐射危害主要来自氡子体人在浓度氡气长期辐射下可导致肺癌白血病及呼吸道等疾病世界卫生组织已将氡气列为使人致癌的19种物质之一3防氡建筑涂料目前国内外主要靠通风降低室内氡浓度但这受到能源经济条件和环境的制约与通风法相比在建筑内壁涂防氡涂料阻止氡的逸出是更加经济实用的方法3.1主要原材料及配合比防氡涂料主要原材料及配合比改性高分子乳液含固量5022.1%,PH调节剂(工业品)0.7%,增稠剂(聚乙烯醇缩醛树脂含固量70)25.5%颜料及填料工业品34.1%消泡剂抑泡消泡复合型消泡剂0.5%,分散剂(工业品)0.1%,湿润剂(HLB值分别为16.7及格3.3的吐温-20与聚氧乙烯篦麻油的混合物)0.25%,成膜助剂(邻苯二甲酸二丁酯)<1%,防霉剂(工业品)0.5%-1%,水(自来水)余量.3.2生产工艺按上述配合比,先将改性高分子乳胶液和PH值调节剂混合进行中和调节,再加入增稠剂和消泡剂进行粘度调节,然后将颜填料分散剂和水进行高速分散后加入上述粘度调节后的胶液中同时加入湿润剂成膜助剂和防霉剂共同混合进行低速分散再经研磨过滤即成成品3.3涂料性能及测试3.3.1涂料常规性能参照GB976588<<合成树脂乳液内墙涂料>>标准要求进行测试,并参照GB9755-88<<合成树脂乳液外墙涂料>>标准增加了耐染性一项技术指标,防氡涂料常规性能为:在容量中状态:无硬块搅拌后呈均匀状态合格固体含量1202,2h45.64%;低温稳定性(-51)不凝聚不结块不分离三次循环无变化遮盖力不大于250g/m3;颜色及外观表面平整符合色差范围干燥时间0.5h;耐洗刷性365次;耐水性:168h无变化;耐碱性:168h无变化;耐污染性:10次循环后反射系数下降20.4%.从上述性能可看出,涂料对于自然条件较为恶劣的地下环境至关重要耐水性耐碱性耐污染性耐洗刷性及干燥时间掌握能均优于国家标准的要求3.3.2防氧性能及测试为了准确评估涂料的防氡性能建立两种测定建材表面氡析出率的方法分析测试防氡涂料的防氡效率A密封法测定建材表面氡析出率的基本原理是将涂装前和涂装后的测样品封存在密容器中让样品逸出的氡气不断积累经过一定时间后采集成转移容器中的气体进行氡活度分析然后据此计算氡析出率和防氡效率首先制备试块选择放射性高的煤渣过筛后与水泥按13的比例混合制成厚度与红砖相同表面积为0096m2的试块表面抹平试块的含镭比活度为1.86x10-12Ci/g能谱测定将试块封存在容积为0014m3的玻璃干燥器中封好后立即充氡气驱走本底氡气记录积累起始时间按一定时间间隔使用ZnS 闪瓶抽取容器中空气放置3h后同一试块用防氡涂料涂刷三遍干燥后重复上述测量过程密封法测得防氡涂料对试块的防氡效率为82.2%B局部静态法局部静态法测定建材表面氡析出率的基本原理是在建材表面安置一个由不透气的材料制成积累箱积累箱开口一侧紧贴建筑表面周围用密封材料密封构成积累窨经一定时间后采集箱内气体进行氡活度分析分别计算出氡的析出率和防氡效率实验用积累箱用有机玻璃制成尺寸0.735MX 0.530M X0.058M用密封胶垫固定在深3M的地下室内壁上墙壁为砖结构灰浆面该地下室长年不通风氡气本底相对稳定积累箱安置稳妥后定时取样测定其中氡的浓度.测得积累箱内氡的浓度随时间的增长曲线然后取下积累箱在原位置用防氡涂料涂刷墙面三道凉干后重新安好积累箱重复上述试验过程用局部表态法测得防氡涂料对地下室墙壁的防氡效率为90.3由此可见防氡涂料具有良好阻氡效果我国有一支世界上最庞大的矿工队伍,近年来大中城市中的地下人防工程又得到进一步的开发应用这就意味着日益增加听人群延长了在高浓度氡气环境中的停留时间所以氡的防护问题了相应地引起人们的关注国外一般采用溶剂型聚氨酯涂料聚酰胺涂料或环氧树脂涂料地下建内壁国内研制的上述以水分散介质的功能性涂料具有较强的阻氡能力在潮湿的地下环境中,寿命较长价格了便宜发展前景广阔。
★无机非金属建筑主体材料:民用建筑工程所使用的砂石、砖、砌块、水泥、混凝土、混凝土预制构件等,其放射性限量应符合下表的规定。
无机非金属建筑主体材料放射性限量测定项目限量内照射指数I Ra≤1.0外照射指数Iγ≤1.0检测方法:《建筑材料放射性核素限量》GB 6566★无机非金属建筑主体材料:民用建筑工程所使用的加气混凝土和空心率(孔洞率)大于25%的空心砖、空心砌块等建筑主体材料,其放射性限量应符合下表的规定。
加气混凝土和空心率(孔洞率)大于25%的建筑主体材料放射性限量测定项目限量表面氡析出率[Bq/ (m2·s)] ≤0.015内照射指数I Ra≤1.0外照射指数Iγ≤1.3检测方法:《建筑材料放射性核素限量》GB 6566《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2010附录A ★无机非金属装修材料:民用建筑工程所使用的石材、建筑卫生陶瓷、石膏板、吊顶材料、无机瓷质砖粘接材料等,其放射性限量应符合下表的规定。
无机非金属装修材料放射性限量测定项目限量A B内照射指数I Ra≤1.0 ≤1.3外照射指数Iγ≤1.3 ≤1.9检测方法:《建筑材料放射性核素限量》GB 6566★民用建筑工程室内用人造木板及饰面人造木板,必须测定游离甲醛含量或游离甲醛释放量,其放射性限量应符合下表的规定。
游离甲醛释放量限量级别限量(mg/m3)E1≤0.12检测方法:1.环境测试舱法《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2010附录B2.穿孔法《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》GB 185803.干燥器法《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》GB 18580 环境测试舱法:饰面人造木板穿孔法:刨花板、纤维板等干燥器法:饰面人造木板,胶合板、细木工板饰面人造木板可采用环境测试舱法或干燥器法测定游离甲醛释放量,当发生争议时应以环境测试舱法的测定结果为准。
★民用建筑工程室内用水性涂料和水性腻子,应测定游离甲醛的含量,其限量下表的规定。
氡气测量在地热资源勘查中的应用浅析摘要:本文主要介绍了氡气测量的基本原理和工作方法,展示了该方法在地热资源勘查中的应用效果,并对其在地质解释过程中遇到的一些影响因素进行分析研究,表明测氡可作为一种有效的辅助手段,对地层构造的定性分析有着良好的效果。
关键词:氡气测量、地热资源勘查、影响因素分析1.引言随着当今社会人们环保意识的加强,城市建设中对地热资源的开发利用越发重视。
地热资源是一种多功能的自然资源,它集热能、水和矿产于一体。
地热资源勘查的核心就是在满足地热地质条件的工作区内寻找断裂构造的位置。
一般来说,富含地热资源的区域必须具备“源、通、储、盖”四个基本条件,即深部具有热源及水源供给,下部具有热水通道,中间有较好的储水条件,上部有较好的覆盖层。
其中,流通条件是重中之重,也就是在深部热水有无上升的通道,即工作区内是否具有一定规模的断裂构造。
现阶段我国对地热资源的勘查主要采用可控源音频大地电磁法,该方法获得的二维视电阻率断面图较为直观,是推断地层构造情况的主要依据,可对断裂的倾向、倾角等作出大致判断。
而物探成果往往具有多解性,仅仅靠一种方法往往具有局限性,而氡气测量作为一种放射性物探方法,在勘查时有着不错的地质效果,可作为一个很好的补充方法。
2.氡气测量地质基础与工作方法地热勘查中的氡气测量以222Rn为示踪元素,它广泛分布于岩石、土壤、空气和水中,既易溶于水又可吸附于固体表面。
自然界中的222Rn主要来源于238U的衰变,各种岩石中的238U不断衰变产生的222Rn,其中一部分仍然被束缚在岩石中,一部分则逸散到上覆岩土的孔隙以及大气中,成为自由气体。
当地层中存在岩溶、节理裂隙、断裂破碎带等构造时,使得放射性气体更容易溢出,而构造本身也是地下水和气体良好的储存场所和运移通道,较深部的氡气亦将沿这些通道集中运移和扩散,从而其上覆土层孔隙气体中氡含量出现异常,借此可推断隐伏断裂的分布。
野外氡气测量主要通过测氡仪来完成,测氡仪主要由抽气管和测量操作台两部分组成,抽气管除了完成抽去地下气体或者水样脱气任务外还将起到存贮收集氡子体的功能。
第27卷 第6期辐射防护Vol127 No16 2007年 11月RadiationProtectionNov. 2007
我国部分城市地下工程空气中的氡水平李晓燕Ξ1 郑宝山2 王 燕3 王 学2(1.贵州师范大学地理与生物科学学院,贵阳,550001;2.中国科学院地球化学研究所,
贵阳,550002;3.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉,430071
)
摘 要 采用α径迹蚀刻法,对全国23个城市的234个地下人防工程测点的空气中氡浓度进行了调查测量。测量采用固体核径迹探测器(CR239),采样分不同季节进行,每次采样暴露3个月。调查测量结果表明,234个测点的氡浓度范围为14.9~2482Bq・m
-3,算术平均值为247Bq・m-3
;如以城市为统计单
位,福州和包头的地下工程氡浓度较高,分别为714Bq・m-3和705Bq・m
-3
;广州和上海氡浓度较低,分别
为71.1Bq・m-3和72.6Bq・m-3。在夏、冬两季测量数据齐全的21个城市中,除郑州、上饶、包头三城市外,其它18个城市地下工程中氡浓度呈夏季高于冬季。地下工程的地质背景、被覆程度、被覆(装修)材料和通风状况是影响地下工程空气中氡浓度的主要因素。关键词 城市 地下工程 年均氡浓度 季节变化 调查测量
1 引言氡(222Rn)是一种天然放射性核素,来源于
自然界铀、镭的放射性衰变。流行病学研究显示,人接受氡的暴露量越大,肺癌的发病率就越高[1]。自20世纪90年代以来,我国科研工作者对不同居住和工作环境空气中氡浓度的调查及评价做了大量工作[2~4]。据潘自强2003年的统计[4],我国室外氡浓度调查涉及省市人口占
全国总人口的84.21%,测量点约4400个,按人口加权平均值为14.1Bq・m
-3
;在同样的调
查地点,选取室内测量点约10800个,按人口加权平均值为23.7Bq・m-3。在对地面建筑室内外氡浓度进行调查与评估的基础上,随着世界各国对地下建筑日益增长的开发和利用,人们又对地下建筑的氡浓度及其对人的健康影响投入了更大的关注。地下工程具有特殊的建筑结构条件,即以岩石、土壤为围护结构,工程四周都可以释放氡气[5],所以其室内氡浓度明显高于地面建筑[6]。随着我国经济的迅速发展,越来越多的地下工程被用于生产、生活等各个方面,越来越多的从业人员和流动人员进入地下设施工作、居住、购物和娱乐。所以,在氡的研究方面,地下工程中的氡日益受到人们关注[7,8]。在2002~2005年,我们采用α径迹蚀刻法,对全国23个城市的234个地下工程测点的氡浓度进行了调查测量。分析比较了各城市地下工程氡浓度的分布,同时,通过对每个工程的地质背景、被覆(装修)程度和通风状况等基本情况的调查和分析,总结了影响地下建筑中氡浓度的主要因素。并根据具体工程,做了通风降氡效果的初步研究。本文简要报道该项工作的方法和结果。2 调查城市选择及布点原则211 调查城市选择我国地域辽阔,城市数量众多,调查城市的选择主要从两方面考虑:一是考虑是否存在造成建筑物内氡浓度偏高的因素,另一方面考虑
Ξ第一作者简介:李晓燕,女,1966年生。2006年毕业于中国科学院地球化学研究所,博士,教授。本项目工作在中国科学院地球化学研究所完成。城市的经济发展程度。我们选取如下23个城市作为调查对象:北京、上海、福州、泉州、厦门、广州、汕头、阳江(高本底地区)、温州、宁波、南昌、上饶、长沙、济南、青岛、贵阳、桂林、呼和浩特、包头、集宁、鄂尔多斯、郑州和武汉。212 布点原则地面环境室内氡浓度季节变化规律一般是夏季低、冬季高,春秋季接近全年平均值[9]。参考此规律,对东部沿海地区花岗岩出露城市福州、泉州、厦门、汕头、温州、宁波,及周边的上海、南昌和上饶,共9个城市,进行春、夏、冬3季采样测量。3季的采样时间分别为春季3月~5月,夏季6月~8月,冬季12月~次年2月。其它城市因当时受“SARS”的影响,原则上安排只在夏、冬两季采样。选择工程测点时,尽量考虑具有不同地质背景、不同被覆(装修)情况、不同使用状态的各类工程。布点时,原则上一个工程布设一个点,但是,对于福州、上饶等地的某些大型的山体工程,其内部含有相对独立的多个使用状态、通风及被覆(装修)情况都相差甚远的单位,在布点和作工程数统计时,将这些单位按照不同的工程测点来对待。采样时,记录各工程的相关资料,包括测点标号,所属省、市及具体地址,采样开始和终止的时间,建筑地质概况(基岩出露,地下水等情况),建筑装修(被覆)情况,测点处人员活动频繁程度和通风条件等。另外,对于具体的采样点,探测器布放需遵循以下原则:(1)探测器尽量悬挂于通风较差的部位,为保证含氡空气自由进入探测杯,探测器离天花板不少于20cm;(2)无法悬挂的,可放置在其它物件上,但探测器开口上方20cm内不得有其它物体;(3)采样期间保证探测器尽量不被扰动;(4)在人员活动频繁,无人看守的测点,在满足上述要求的基础上,尽量选择安全、隐蔽的地点放置探测器,以保证探测器不丢失。3 测量方法采用固体核径迹探测器(SolidStateNuclearTrackDetectors)测量地下建筑空气中氡浓度。采样时,将国产CR239型径迹片固定在国产KFK型无源式氡探测杯的底部,杯口用渗透率低的聚乙烯膜封闭以滤掉氡子体,同时消除220Rn的干扰。滤膜用齿状压环固定,盖上杯盖,
悬挂在地下建筑内选定的测点。采样结束后,
将片子取回,用7mol/L的KOH在70℃下蚀刻6h,取出片子后,洗净晾干,在光学显微镜下读径迹数。国产探测片规格为1cm×1cm,经南华大学核科学技术学院氡实验室刻度,刻度系数为4.218tracks・cm-2・(kBq・m-3・h)-1。
本次调查共布设674个探测片,因某些探测器在采样过程中丢失,最后只回收601片,其中平行样占了总回收片的12%。国家标准GB/T14582293[10]要求平行样数目不小于总数
的10%,90%的平行样变异系数小于20%。与回收片同时蚀刻的空白样(存放于实验室)43个,平均本底径迹密度为106.5tracks・cm-2。按照文献[11]提供的公式,以3个月暴
露时间计算,探测下限为8.7Bq・m-3。另外在对探测片进行222Rn刻度时,在温
度、压力、湿度等外界条件基本一致的情况下,
也对220Rn进行了刻度,刻度系数为0.159tracks
・cm-2・(kBq・m-3・h
)
-1,只占222
Rn刻度系数的
3.8%。因此本次测量中所用的探测器对220Rn的响应可以忽略不计。
4 结果与讨论411 城市地下工程氡浓度将一个测点各季的氡浓度测量值的平均值作为该测点年均氡浓度,少数只有一个季度测量数据的测点,也将这一季的数据作为该测点的年均氡浓度来统计。234个测点中氡浓度年均值最高的是福州的一个山体坑道,氡浓度为2482Bq・m-3;最低的是阳江的一个商城办公室,氡浓度为14.9Bq・m
-3
;234个测点的算术
平均值为247Bq・m-3。城市地下工程氡浓度平均值由各城市多季的氡浓度平均值表述,具体结果及相关数据列于表1。23个城市地下工程年均氡浓度平均值为213Bq・m-3,范围是32.0~714Bq・m-3。氡浓
度最高的城市是福州,其次是包头,福州、包头的地下工程氡浓度值都远超过了400Bq・m
-3
,
・963・李晓燕等:我国部分城市地下工程空气中的氡水平长沙为401Bq・m-3,其它城市地下工程氡浓度值均小于400Bq・m-3。济南、鄂尔多斯和贵阳3城市的地下工程中氡浓度在400~200Bq・m-3之间。小于200Bq・m-3的城市有广州、阳江、汕头、厦门、泉州、温州、宁波、上海、上饶、南昌、呼和浩特、集宁、北京、青岛、郑州、武汉和桂林,共17个,占所有测量城市总数的74%;广州、阳江、泉州、上海和上饶5城市的地下工程氡浓度小于100Bq・m-3。分析各城市地下工程中氡浓度年平均值,最高的两个城市福州和包头其氡浓度分别为714Bq・m-3和705Bq・m-3。福州属于土壤中天然放射性核素水平在全国偏高[12]的福建省,福州市花岗岩分布广泛[13],所测工程都建在花岗岩山体里,有些工程被覆不完全,所以氡浓度相对较高。包头地区为老变质岩地区,所测工程建在大青山和乌拉山的山前冲积扇上,冲积扇由未充分风化的富含天然放射性核素的老变质岩碎屑组成;加之包头工程中干道较多,而这些多用片麻岩被覆的干道多为长期封闭。以上因素,使包头地区地下工程中氡的浓度也较高。在所有城市中,阳江的地下工程氡浓度最低。阳江测点少(仅2个),且只是春季一个季度的数据,代表性不够。阳江虽为高本底地区,但阳江实际上是高钍(220Rn)地区[14]。其次氡浓度较低的是广州、上海,平均氡浓度分别为71.1和72.6Bq・m-3。广州虽然也属花岗岩地区,但被测工程建在珠江冲积平原和三角洲上,土壤中天然放射性核素铀、镭含量在广东省范围内属于低水平,约为另外一个城市汕头的1/2[15];而且这些工程的内部通风状况很好,两种因素的并存,使广州地区人防工程中氡的浓度较低。上海属长江三角洲冲积平原,同样不具备形成高氡场所的地质因素[16]。所以这两城市的氡浓度很低。因所测地下工程多为人防工程转为民用,因此,将各城市的所有地下工程的测点氡浓度与《人防工程平时使用环境卫生标准》中氡浓度控制指标作比较,以此标准衡量各个工程氡浓度是否超标。该标准要求:Ⅰ类人防工程室内平衡当量氡浓度年均值不超过200Bq・m-3,Ⅱ类人防工程室内平衡当量氡浓度年均值不超过400Bq・m-3[17]。将平衡因子取0.5[18],各城市地下工程氡浓度超标情况也列于表1。412 城市地下工程氡浓度季节变化对于地上建筑室内氡浓度季节变化,各国学者已经作了很多调查研究[7,19],大家的共同
认识是:一年中,氡浓度最高值出现在夏季,最低值出现在冬季(个别报道为秋季)。对于我国不同类型、不同使用状态的地下工程氡浓度季节变化,作者已做过专题讨论[20]。本节主要讨论城市地下工程氡浓度季节变化,重点放在夏、冬两季。本次调查,涉及23个城市的234个地下工程测点,但由于诸多原因,部分采样失败,有夏、冬两季测量数据的只有21个城市的191个测点。将这191个测点的氡浓度以城市为单位,
统计夏、冬两季平均值,作直方图,结果示于图1,图中数字为各城市氡浓度夏/冬比值。由图1可看出,除上饶、包头、郑州外,其它18个城市都具有夏季氡浓度值高于冬季氡浓度值的特点。他们的氡浓度夏/冬比值在1.1~5.9之间变动。郑州夏、冬两季氡浓度值相差不大,比值为0.9。上饶、包头两城市的夏季氡浓度低于冬季氡浓度,比值分别为0.6和0.5。上饶测点地下工程多为安山玢岩坑道。包头有两个干道工程,氡浓度冬季远远高于夏季,这是在这次调查中很例外的两个点,这样就使得该城市氡浓度平均值季节变化与其它城市呈现相反的趋势。另外,氡浓度夏季高、冬季低表现最典型的一个城市是桂林。表2列出了桂林10个地下工程夏、氡两季的氡浓度测量值。10个测点的氡浓度夏季均高于冬季,夏/冬比值为1.8~817。地下工程室内氡浓度的季节变化主要是由于室内外空气对流引起的,并与工程内外温差有关。冬季外界空气温度低,室外空气通过各种入口进入工程内,对工程内氡产生了稀释效应,所以氡浓度较低;而夏季则相反,工程内空气相对停滞,使氡在室内聚积,因而氡浓度相对较高[7,21,22]。