郭美玉 张中伟 黄成伟
摘 要： 本文介绍了常用的氡测量方法和测氡仪器，对国内外氡的限量标准作了说明，并对国内外氡室情况进行了概述。
关键词： 氡；测量方法；氡室 ；质量保证
前言 氡是广泛存在于人类生活环境中的天然放射源，人类无时不在受到氡及其子体的照射，氡及其子体对人体的辐射占人类接受的总放射性剂量的55%左右[1]，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[2 ]。联合国原子辐射效应科学委员会(UN 2SCEAR ) 1993年报告指出, 氡及其子体对公众所造成的年有效剂量为113 m Sv, 约为天然辐射年有效剂量(214 m Sv) 的54% [ 3 ]。《国际电离辐射防护与辐射源安全的基本安全标准》(BSS) [4 ]将氡明确列为慢性照射。
这些资料表明， 氡浓度调查、生物效应及危害评价研究已经受到了广泛关注，许多国家开展了氡的危害监测和防治研究工作，包括大面积的区域调查以及室内外空间氡气浓度监测。另外氡作为一种示踪元素被广泛应用在活性断层及隐伏断层的确定，用氡异常来研究地质断裂，找铀矿，预报地震和火山活动一直是人们感兴趣的课题[1]。
我国从80年代以来，也逐步开展了环境和室内氡的研究和调查，目前已有约20个省份进行了初步的氡调查。本文介绍了常用的氡测量方法，并对国内外标准氡室情况作了概述，对于我们了解国内外氡浓度质量保证体系的发展概况，开展测氡仪器的检测和标定有重要意义。
1氡的测量
1.1 氡的限量标准
室内氡暴露的行动水平是评价室内空气质量的一项重要指标，迄今为止，氡是ICRP对慢性照射给出行动水平具体数值范围的唯一核素。由于室内氡带有很大普遍性，各国都很重视。大多数国家采取的标准基本相同，所不同在于有的国家区分了已建住房和新建住房。
表1列出了我国几中建筑环境中氡的限量标准。我国1995年制定的住房内氡浓度控制标准提出了室内氡浓度已有住房200Bq/m3,新建住房100 Bq/m3的行动水平[5]。另外GB16356-1996地下建筑氡及其子体控制标准[6]和GB16367-1996地热水应用中的放射性防护标准[7-8]也给出了一些特定场所室内氡浓度200～400 Bq/m3的控制值。
表1 中国氡浓度的限量标准
No
标准编号
名称
控制标准
Bq/m3
备注
1
GB/T16146-1995
住房内氡浓度控制标准
200(已有）
100(新建）
实测浓度
2
GB16356-1996
地下建筑氡及其子体控制标准
400(已有)
200(新建)
平衡当量浓度
3
GB/T17216-1998
人防工程平时使用环境卫生标准
Ⅰ类≤200
Ⅱ类≤400
平衡当量浓度
4
GB50325-2001
民用建筑工程室内环境污染控制标准
Ⅰ类≤200
Ⅱ类≤400
实测浓度
5
GB/T18883-2002
室内空气质量标准
400
年平均值
1.2氡的测量方法标准及仪器
环境氡的测量方法很多，归纳起来按取样方法分为两大类：一类为瞬时取样法，如双滤膜法，闪烁法，气球法，活性炭吸附解析法，各种类型的瞬时测氡仪，能立即给出数据，但往往灵敏度不高，且受空气扰动或由于温度气压风力等影响而不够准确，目前国际上在环境中测氡不再应用瞬时法或者只作为过筛；另一类为累积取样法，如活性炭能谱法，固体径迹法，热释光法等[9]。“固体核径迹法”(简称为“SSNTD”法)为国际上近来最为通用的室内环境氡浓度测定方法。灵敏度高、稳定、准确、经济、测出的是年平均浓度，因而易于换算成年平均剂量。所需测定用的灵敏测氡片CR-39我国已有制造。
表2给出了有关氡测量的方法标准，对于 GB/T14582-93《环境空气中氡的标准测量方法》中有四种测氡方法，介绍如下：
1)径迹蚀刻法：此法可测氡浓度的年平均值，是美国氡测量标准中推荐的方法之一。国际上固体径迹探测器应用率逐年提高，具有灵敏度高、测量结果重现性好、操作简便、测量期间不需要电源等优点。但径迹探测器采样时间需90天以上，建筑工程不可能接受90天的检验周期。
2）活性炭盒法：此法可测氡浓度的短期平均值，也是美国氡测量标准中推荐的方法之一。美国环保局推荐的测氡实验室一般具有2种以上的测氡方法，这些实验室绝大部分（90%以上）都有活性炭盒法，通过邮寄测量家庭室内氡浓度。活性炭盒法具有测量结果准确、操作简便、采样期间不需要电源、体积小、便于布放和邮寄等优点。缺点是湿度影响活性炭对氡的吸附，必须做湿度修正。在现有技术条件下，活性炭盒法最适合工程检测，执行GB50325的检测实验室应首选活性炭盒法。
3)双滤膜法：此法测量瞬间采样的氡浓度，美国不用双滤膜法测量室内氡浓度。装置笨重，采样头的频繁换取可能会引起漏气，影响测量结果。若按GB/T 14582-93附录A的要求，连续2天多次测量计算平均值，工作量太大。
4）气球法：此法测量瞬间采样的氡浓度，美国不用气球法测量室内氡浓度。气球法技术难度太大，不实用。
5）连续测氡仪：限于当时的技术条件，GB/T14582-93只在附录中有连续测氡仪，并规定检测时间至少24小时。目前很多检测实验室都购买连续测氡仪，主流是1027和RAD7，RAD7准确度高。闪烁室型的连续测氡仪很容易本底增高，测量值偏大，特别是测量高浓度的房间后，接着测普通房间，结果偏大；需用氮气冲洗闪烁室或放较长时间才能再使用。
国内目前常用的测氡仪有：FD-3017 型瞬时测氡仪，由抽气泵和测量操作台组成，泵用来抽取地下的或者水中的氡气，并储存和收集氡子体，氡气衰变成为218Po，它是带正电的离子，在电场的作用下被浓集在带负高压的金属收集片上，经过一段时间的收集后，取出金属片放入到操作台探测器内测量218Po的α-放射性活度，其大小与氡浓度成正比；RD-200 型射气仪，为加拿大EDA公司生产的多用型野外轻便闪烁射气仪，可用于野外土壤氡测量，也可用于水中氡的测量。RD-200型射气仪由操作台、细管取样器、抽气球，以及校正用闪烁室和一套测量用的闪烁室组成，额定电压600伏；另外还有RM -1003 型射气仪，RE-279 型射气仪，近年来，美国、俄国、日本、东欧等都有类似的测氡仪生产；CR-39 固体径迹测氡仪是目前应用最广泛测氡仪，该测氡仪就是一个小小的测氡盒，各国测氡盒形状不一，但原理都是一样的，盒中装有“CR-39径迹探测器”。 CR-39化学名称是“烯丙基二甘醇碳酸酪”，是至今最灵敏的固体径迹探测器材料，可以记录α粒子的能量范围为0.1～50Mev[10]。
2 国内外标准氡室介绍
由于各种氡和氡子体测量仪器的工作原理、校准方法及稳定性不同，测量结果间差异明显，因此，需要建立相应的标准和校准装置，以便对广泛采用的各种测氡仪器进行刻度、校准，确保测量结果的准确可靠。标准氡室（以下简称氡室）是可提供氡及氡子体浓度均匀稳定且可调的密闭空间，与氡及子体的计量标准相结合，能够进行氡和氡子体测量仪的校准检定，不同装置间的比对，同时也是研究氡、氡子体行为与控制的实验装置。
氡室按体积分为大型、中型和小型氡室系统。大型氡室系统能用于实验室之间的比对，大批量氡积累探测器和氡子体测量仪的刻度，以及不同氡浓度和温度、湿度条件下的各种科学实验和基础性研究，但建造价格较高。小型氡室只适宜于各实验室自用，可进行一定氡浓度，温度和湿度范围内的各种试验及小批量的累积探测器的刻度。
氡室系统按照工作原理可分为循环法和排代法。在循环法中，氡浓度变化由氡源补给速度、氡的衰变速度、系统的泄漏率和吸附速度决定。因此系统不易控制，有很多影响因素，建造的价格相对较高，但容积可以很大。排代法氡室系统影响氡浓度变化的只有氡源，空气混合情况和气流流量的稳定性，其它的影响都很小，但它较适合于小型氡室。发达国家从70年代起开始建立氡室，经过多次改建和完善，到80年代初大都建成能控制各种环境条件的氡室。如加拿大埃里奥特湖实验室（ELL）经过两次改建已于1986年建立了设备先进的国家氡气刻度试验装置；1995年，由IAEA建立了国际氡剂量组织（IRMP），以美国纽约的环境实验室（EML）、美国科罗拉多的美国矿务局实验室（USBM）、英国奇尔顿的国家辐射防护局（NRPB）和澳大利亚墨尔本的辐射实验室（ARL）等4个实验室的氡室作为经济合作与发展组织（OCED）选定的四个国际性地区刻度中心。此外，瑞典亦建有氡室，并对氡法找矿用的各种探测器进行了大量的刻度研究，在氡测量标准、刻度方面有一套比较完善的标准体系和刻度装置，在质量保证措施方面的管理经验很丰富。
国内各氡室的建立仍然处于不断改进和完善的阶段，现有的氡室技术性能及监测控制手段比较落后。我国核工业部北京地质研究院研制的简便小型移动式氡室，在1988年通过部级鉴定，该氡室主要控制氡浓度，对于氡子体浓度，气溶胶及温度湿度等不予控制。另外，湖南衡阳核工业第六研究所（RIUM）于1988年建成氡室，并于1990年通过国防剂量考核，于1991年成为国际冬季两组织的亚洲区域协调实验室，1999年4月获得国家质量技术监督局授权，面向全国开展氡及其子体测量仪的检定与测试。该氡室由主体箱，浓度控制系统，温湿度控制系统和监测系统4个部分组成。氡及其子体浓度的控制是通过不同强度的固体镭源，气溶胶源和风流系统，采用动态平衡方式进行控制。核工业矿冶放射性计量站建有测氡仪，氡子体测量仪一级标准装置和平面源及标准装置。
随着我省经济的快速发展和人民生活水平的提高，对矿产资源的勘查、对氡的调查和控制的需求日益突出。因此在省内建立自己的氡室和测氡标准，在全省和全国范围内开展测氡仪器的量值传递已经成为一项必要的，紧迫的任务。我院医学与电离辐射所是河南省计量科学研究院所属专业研究所，负责全省电离辐射方面有关量值传递和统一任务，为了准确估算氡及其子体的浓度，对我省及邻近地区的各种测氡仪，包括氡累积探测器、氡子体个人剂量仪和各种连续测氡仪进行量值溯源和量值传递，实验室计划近期建立氡室系统，以便对各种测氡仪进行检定和校准，确保测氡仪的量值准确可靠。通过参观考察石家庄航测遥感中心的氡室及标准装置，并对省内测氡仪器作了初步调查，对于我省氡测量及测氡仪器检定任务有了大概了解。认识到氡室的建立将大大改变我省及邻近地区氡测量及测氡仪器检定、检测的现状，这对于我省及全国范围内环境氡测量和其他领域氡及其子体研究都有积极的意义。
3 小结
除测量方法、仪器、标准氡室等这些保证监测质量的技术问题外，检定方法的标准化，仪器产品的质检和在用仪器的定期检定和比对都是质量保证必不可少的步骤。刻度和使用的环境条件不完全相同时，必须注意和修正可能存在的环境效应，刻度的结果又与仪器的性能状态有关，这就要求测量仪器不仅要权威的实验室定期进行刻度，各单位还应建立相应的能够检验其所用仪器是否处于原来刻度状态的检验手段。这样才能保证氡浓度测量量值的溯源性和准确性。
随着国家对环境保护和辐射防护越来越重视，特别是住房氡辐射已引起社会广泛关注，使得室内氡测量和评价在我国有着很大的潜力市场。吸取国内外的新经验，建立和完善质量保证体系，是开展大规模氡检测的重要前提。
参考文献
[1] 戴华林,故建平,包乾宗,等.关于浅层地震勘探和测氡定位隐伏断裂的初步探讨[J].
[2] ICRP1室内氡子体照射产生的肺癌危险1ICRP 第50号出版物(李素云译)[J]. 原子能出版社, 1992.
[3] UN SCEAR1电离辐射源与效应1UN SCEAR 1993报告(中译本)[J]. 原子能出版社, 1995.
[4] 国际电离辐射防护与辐射源安全的基本安全标准1IA EA 安全丛书[M],西安工程学院学报,1995,23(4):66-67.
[5] 潘自强.辐射防护的现状与未来[J].原子能出版社，1997.
[6] GB16356-1996.地下建筑氡及其子体控制标准.
[7] GB/T17216-1998.人防工程平时使用环境卫生标准.
[8] GB50325-2001. 民用建筑工程市内环境污染控制标准.
[9] 吴慧山,林玉飞,白云生,常贵兰.氡测量方法与应用[M].原子能出版社,1995.
[10] 朱润生.固体核径迹探测器的原理和应用[M].科学出版社,1987.