土壤中氡浓度测量
土壤氡测量方法包括：①瞬时测氡法，主要是硅半导体测量仪器或ZnS（Ag）闪烁室测量仪；②累积测氡法，包括固体核径迹法、活性炭法、热释光测量等。
瞬时测氡法，用取气装置将土壤孔兄团顷隙中的自由氡抽取到仪器装置中，用现场测氡仪器直接测量。目前应用较多的有镭A测氡仪（FD-3017，图10.2.4）其结构如图10.2.5所示。
该仪器采用金硅面垒半导体探测器，通过测量218Po粒子的活度来测定氡的浓度。野外采样工作程序如下：
a.将取样器羡陆插入一定深度（通常是50～60 cm）；
图10.2.4 镭A测氡仪（FD-3017）照片
b.用手动（或机械的）方法将土壤气吸入一定容积（1.5l）的抽筒中；
c.抽筒中的土壤气中的218Po粒子被加负电压的铝片吸附（收集3分钟）；
d.将铝片放入半导体探测器上测量（用单道脉冲幅度分析器分析α粒子的能谱，并累积计数或拿）；
e.用换算系数求得测点处的氡浓度，计算公式为
图10.2.5 镭A测氡仪（FD-3017）示意图
环境地球物理学概论
式中：F为仪器经氡室刻度求得的刻度因子（或称为换算系数）；n为采样时间内的计数。
土壤中氡浓度的测定
土壤中氡浓度测定的关键是如何采集土壤中的空气。土壤中氡气的浓度一般大于数百Bq/m3，这样高的氡浓度的测定可以采用电离室法、静电收集法、闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等方法进行测定。对测试仪器性能指标要求是:工作条件温度-10～40℃;相对湿度≤90%;不确定度≤20%;探测下限≤400Bq/m3。
测量区域范围应与工程地质勘察范围相同，在工程地质勘察范围内布点时应以10m间距作网格，各网格点即为测试点(当遇较大石块时可偏离±2m)，但布点数不应少于16个。布点位置应覆盖基础工程范围。
在每个测试点应采用专用钢钎打孔。孔的直径宜为20～40mm，孔的深度宜为500～800mm。成孔后，应使用头部有气孔的特制取样器，插入打好的孔中，取样器在靠近地表处应进行密闭，避免大气渗入孔中，然后进行抽气。正式现场取样测试前，应通过一系列不同抽气次数的实验，确定更佳抽气次数。
所采集土壤间隙中的空气试样，宜采用静电收集法、电离室法或闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等测定现场土壤氡浓度。
取样测试时间宜在8∶00～18∶00。现场取样测试工作不应在雨天进行，如遇雨天，应在雨后进行。
现场测试应有记录，记录内容包括:测试点布设图，成孔点土壤类别，现场地表状况描述，测试前24h以内工程地点的气象状况等。
地表土壤氡浓度测试报告的内容应包括:取样测试过程描述、测试方法、土壤氡浓度测试结果等。
土壤中氡的测定方法很多，前面介绍的大部分方法都可以用于土壤中氡浓度的测定，只是各种方法的采样方式有所不同，如径迹刻蚀法、活性炭盒法是通过挖坑的方式来采集试样等。国家标准GB50325—2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中采用的静电收集法、闪烁瓶法在前面已经介绍，本节主要介绍电离室法和α聚集器法。需要特别指出的是由于土壤中的氡浓度一般较高，且湿度较大，探测器的污染问题较为突出。在进行方法选择时应考虑这一因素。
66.4.2.1 电离室法
方法提要
电离室法是稳定性更好度的方法，被许多标准实验室作为基本方法，按采样方式有充气式和流气式两种，按工作状态又可分为电流式和脉冲式两种。电流式电离室是记录由大量辐射粒子所引起的总电离效应，主要用于测量对时间的平均效应。脉冲式电离室是记录单个粒子的，主要用于重带电粒子的测量。充肢段汪气式电离室(充气式电流电离室和充气式脉冲电离室)常用于标准实验室监测氡浓度，如国际基准镭源的保持者美国NIST所采用的充气式脉冲电离室测量系统。土壤中氡浓度测量常采用流气式电离室(流气式脉冲电离室和流气式电流电离室)，流气式脉冲电离室在66.4.1.2中连续氡测量仪法中已经介绍，这里介绍流气式电流电离室。
基本原理是含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的α粒子使空气电离，电离室的中央电极积累的正电荷使静电计的中央石英丝带电;在外电场的作用下，石英丝发生偏转，其偏转速度与其上的电荷量成正比，也就是与氡浓度成正比，测出偏转速度就可知道氡的浓度。检出限10～40Bq/m3。
仪器装置
图66.14 FD-105K测氡仪示意图
仪器由偏转式静电计、气体电离室和操作台3部分组成，其构造如图66.14所示。偏转式静电计由石英丝架、转动衬套、转动调整螺丝、电刀、绝缘琥珀和中心电极等构成。偏转式静电计壳内有一固定的隔板，隔板用于固定石英丝架、电刀和绝缘琥珀等。偏转式静电计的主要部件是石英丝系，石英丝系由悬丝、臂丝、指示丝组成。石英丝除吊环外，表面涂有金属铂，它燃陆的悬丝上端的绝缘杆，用紧定螺钉固定在石英丝架顶盖上的调整转动螺丝下端的插孔内，悬丝下端的金属杆也用紧定螺钉固定在中心电极上端的插孔内，石英丝的臂丝正常时应平行于两对正负电刀之间，且上下距离适中，指示丝在目镜中的位置竖直端正，调整好时仪器的机械零点、电零点应一致指示零。气体电离室由电离室外壳、绝缘体保护环、收集电极、接触电极组成。接触电极固定在绝缘保护环的绝缘琥珀上，通过绝缘保护环同静电计的中心电极相连接。在测量挡下工作时，电离室壳电压应在 100 ～150V。操作台是测氡仪的控制部分，操作台的右侧设有工作开关，可根据工作需要打到相应挡位工作。电源开关用于控制整机供电电源，电源电压为1. 5V。操作台左边有调零电位器和灵敏度电位历仔器，用于调整仪器的电零点和灵敏度。操作台里的电路板主要为仪器提供电源和调整控制。读数显微镜放大倍数为70 倍，用于读取石英丝指示的数据。
分析步骤
将电离室用真空泵抽成负压，然后用真空法将待测试样送入电离室。放置 40min 后，用静电计测量所产生的电离电流，根据刻度系数计算氡浓度。
刻度
应采用定期(每年一次)对标准氡室进行刻度，也可以用66.4.1.2中闪烁瓶法的方法校正。
注意事项
1)该方法的优点是方法可靠，直接快速，既可以直接收集空气试样进行测量，也可以使空气不断流过测量装置进行连续测量，在实验室使用可较快地给出氡浓度及其动态变化。缺点是:灵敏度低，不适合低水平测量，设备笨重，不便现场使用;测量时间较长，读数方法原始，要用肉眼观察指示丝的偏转速度。
2)FD-105K测氡仪是20世纪60～70年代的产品，目前已停止生产，但目前地震系统仍在使用，主要用作水中氡的测量。
66.4.2.2 α聚集器法
方法提要
这类仪器通过218Po(RaA)达到测氡的目的，大致分四类:α卡测量(天然α卡法、静电α卡法、带电α卡法)，α管测量，α膜测量(氡膜法或α收集膜法)和“RaA”测量(带电瞬时α卡测量)。本节介绍利用静电收集氡衰变的第一代子体RaA作为测量对象，定量测量土壤、空气或水中氡浓度的FD-3017RaA测氡仪。基本原理是当氡射气经干燥器被抽入筒内后，随即开始衰变，并产生新的子体RaA;它在初始形成的瞬间是为带正电的离子，利用它的带电特性，采用加电场的方式对它进行收集，使RaA离子在电场作用下被浓集在带负高压的金属收集片上;在经过一段时间加电收集后，取出金属片放入到操作台探测器(金硅面垒型探测器)内测量RaA的α放射性，其强度将与氡浓度成正比，根据刻度系数就可计算出氡浓度。
仪器装置
仪器主要由抽气泵和测量操作台两部分组成，抽泵除了完成抽取地下气体或水样脱气外，还起到贮存收集氡子体的功能。仪器结构见图66.15。
主要性能参数:
探测器，金硅面垒型半导体探测器，”26mm，面积531mm2。
抽气泵体积，最大采气体积1.5L，有0.2L、0.5L、1.0L和1.5L四个采气挡位。极限探测灵敏度:小于0.37Bq/L。抽气泵密封性能:在0.0933MPa(700mmHg)时，漏气速率2666Pa/分。本底≤4脉冲/h。
测量步骤
1)连接抽气泵与操作台之间的高压电源线，操作台开机自检5～10次，预热5min左右。
2)设置测量时间2min，再设置高压存在时间2min。
3)用锤子在选定土壤上打孔，然后放入采样头，连接好干燥管和采样头与抽气泵之间的管子。
4)把收集子体用的金属片放入抽气泵顶部，预抽气0.5L左右排出，正式抽气1.5L后关闭阀门。
5)开高压按钮，等待2min听到报警声后，15s内将金属片从抽气泵顶部移到操作台探测器上。此时，可以排出抽气泵中气体并拔出采样头。
6)等待2min测量结束后，读数、记录，然后收金属片，关高压时间设置，再关测量时间设置到off档。
7)计算:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
图66.15 FD-3017RaA测氡仪结构图
式中:CRn为氡浓度，Bq·m-3;NRaA为RaA的α脉冲计数，次;J为换算系数，Bq·m-3·次-1。
刻度
应采用定期(每年一次)对标准氡室进行刻度，正常工作过程中每日用固体镭平面源进行校正。
注意事项
1)该仪器的优点是没有探测器污染问题，也不存在氡射气的干扰影响，并且具有较高灵敏度、操作简便、现场可获取结果等。
2)缺点是采气量有时难以控制，特别是在黏土、难抽气的地区。
氡的瞬时测量方法
在铀系中222Rn及其子体218Po,214Po和210Po都是强α辐射体,占铀系α辐射体能量的57.1%,是测氡方法的主要辐射体。测量α射线的方法有：瞬时测氡法、径迹蚀刻法、α聚集器方法、钋-210法以及半导体α仪测量方法和液体闪烁测量方法等。α和γ射线兼用的方法有活性炭吸附器测量法。
测量土壤中氡和测量空气中氡,由于目的要求不同,在技术方法上也有所不同。
1.土壤氡瞬时测量方法
瞬时氡测量方法,又叫常规氡测量方法。区别于20世纪70年代发展起来的多种累积测氡方法。现在常用的仪器是FD-3017型测氡仪(图4-21),是通过测量222Rn衰变产生的218Po(RaA)来测氡的浓度,可用于测量土壤、水的氡浓度。其特点是探测器不受氡子体的污染,也不受钍射气的干扰,适于现场快速获得测量结果。
土壤氡测量常用的是浅孔测量,一般土壤层厚度不超过5m时,取样孔深80cm左右。如土壤层较厚(10m以内),可做深孔测量,孔深可达2m或更深一些。还有一种叫氡气测井,孔深数米或10m左右。
如果使用FD-3017型仪器只测222Rn,则野外氡气测量的程序是：①先用铁锤和六棱钢钎,在测册并点处土壤层打孔；然后取出钢钎,插入取样器正亏,周围用土壤封紧以免进入空气。②用橡皮管连接取样器和仪器(图5-8),放入探测片,打开仪器,抽取地下气样,等待一定时间,使氡子体在带负高压的探测片上沉积。③将探测片取出,放入测量仪的探测器室进行测量。该仪器使用的是金硅面垒半导体探测器,测量218Po的α射线(6.002MeV)的计数率；也可以调节阈值测量其他能量的α射线。
图5-8 FD-3017型的取样器
在野外工作期间,为了了解仪器的工作稳定性,早、晚要用α源进行检查测量。
土壤氡气测量数据处理主要包括：计算每个测点的土壤氡浓度、绘制等浓度图或剖面图等。
2.水中氡测量方法
天然水中放射性元素主要来源于地壳,不同岩性地区地下水中氡含量差别很大(表5-7),携带有找矿信息。测量地下水中氡的浓度、追索地下水的来源或流经渠道,可能找到地下氡源(铀矿床)。
表5-7 不同类型地下水氡浓度 单位：em
测量水中氡浓度,主要是取水样,装入 *** 器(图5-9),利用循环法进行测量,也可以用α径迹法进行测量。
图5-9 液体循环法测量水氡示意图
取水样要考虑测线、测点,但要以取井水、地下水为主。地表水也要重视山前溪流,大江、大湖一般不取样,必要时作为背景值可取少量样品。取样瓶要预先洗净编号,取样时要详细记录测点位置和地质情况,水样一般取举姿神300mL左右。取样可以立即进行测量,也可放置3h后进行测量。
测量时将水样装入 *** 器(100～150mL),接入测量仪的循环系统(图5-9),与标定测量方法一样进行测量,再计算水中氡浓度。
土壤氡气检测
自然界中氡有3 种同位素( 222 Rn、220 Rn 和219Rn), 它们分别来源于铀、钍和锕3个自然系列, 但因后二者的半衰期短, 其产生的环境效应可忽略, 所以, 通常所指的氡主要是222Rn。岩石和土壤中含有天然放射性元素铀( 镭) , 母体元素铀(镭) 经衰变后, 产生放射性氡气, 氡通过 *** 和对流, 经通道部分进入空气。
1.危害
20世纪70年代末, 美、英、加拿大等国通过对铀矿及非铀矿井下矿工流行病的调查研究, 发现矿
工肺核茄癌率与其接受的氡及其子体照射量成正相关关系[ 1] 。1988年美国环保局( EPA )测试改盯察10个州, 11600户家庭有21% 的家庭的氡水平上升, 并估计美国每年有5 000 ~ 20 000 名肺癌死亡人员与氡有关[ 2] 。所以, 美国环保局已将氡列为最危险的致癌因素。现在国际癌症研究机构( TARC )已确认氡是产生肺癌的重要因素之一。
据全球统计, 环境空气中的氡有77. 7% 来源于陆地表面释放, 其中只有10. 2% 来自陆地植物和
水, 大部分来源于岩石和土壤[ 3] 。土壤中氡浓度比地面上空气中氡浓度平均高1 000倍[ 4] 。因此, 为保护人类健康, 提高其生存环境的质量, 需要检测土壤中氡含量。
2. 工程项目检测时间
工程项目对土壤氡气的检测建议与地质勘查结合进行，以便在工程设计上采取相应对策。
3. 检测方法
土壤气氡测量仪器为FD – 3017RaA测氡仪,该仪器为一种瞬时测氡仪,灵敏度为0137Bq /L。测量方法是,用钢钎在土壤中打一深50cm的小孔,然后将取样器插则瞎入其中。取样前,先抽取一些气体并排掉,用以排除取样器内、取样器与抽气筒连接的胶皮管内的外来气体,然后用抽气筒抽115L土壤气体,加2min高压进行氡的富集,之后进行2min的测量。
gb50325-2020土壤氡采集时间
测量带胡历时间(典型条件蠢搜下):空气氡:120min 、土壤做族氡:17min 、氡析出率:300 min (不含集气收集时间.）
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