双滤膜法对沈阳某校园室内氡浓度测量及分析

周文平，李　凡，张　凯，张瑞青，毕孝国

(沈阳工程学院 a.能源与动力学院；b.学报编辑部;c.新能源学院，辽宁 沈阳 110136)



双滤膜法对沈阳某校园室内氡浓度测量及分析

周文平a，李凡a，张凯b，张瑞青a，毕孝国c

(沈阳工程学院 a.能源与动力学院；b.学报编辑部;c.新能源学院，辽宁 沈阳 110136)

摘要：通过双滤膜法对沈阳某校园学生教室、宿舍、实验室、演播厅等4个场所的氡浓度值进行了测量并计算。结果表明：学生宿舍和学生教室内，氡浓度水平均低于国家氡浓度限值(200 Bq/m3)，而学生实验室和演播厅内的氡浓度水平普遍偏高。保守估计(学生每日8小时均在实验室，四季辐射水平相同)，实验室氡浓度测量值将超过国家的剂量限值,会对学生的身体健康带来不利影响。因此，针对实验室氡浓度的检测与处理措施，提出了若干有效建议。

关键词：双滤膜法；氡浓度；辐射防护限值

氡(222Rn,220Rn)及其子体是空气中主要的天然放射性元素，过量吸入会使造血系统和呼吸系统发生严重疾病[1-2]。而吸入氡及其子体所致的辐射剂量绝大部分来自于室内[3]。研究表明，人们滞留在室内生活或工作的时间远高于室外，室内外滞留时间比的世界人口加权平均值为4.0，而在校学生的室内居留时间甚至高于其他社会团体的平均水平，因此，关注校园室内氡及其子体的放射性水平对于保护青少年健康具有尤为重要的意义。

1校园室内氡浓度限值

世界各国对于学校室内氡浓度的限值不尽相同[4]，如表1所示。绝大多数国家的学校室内氡浓度限值要求和普通居民已建住房内氡浓度限值要求相同，而IAEA(国际原子能机构)、ICRP(国际辐射防护委员会)组织和少数国家则考虑到工作时间因素的影响，学校室内氡浓度限值高于普通居民住房。其中，荷兰是对学校室内氡浓度限值要求最严格的国家，无论是学校室内还是居民住房内，均限制在20 Bq/m3，而最高的ICRP达1 500 Bq/m3。限值差别如此之大，一方面说明各国辐射水平存在较大差异，另一方面也说明我国的限值标准有待于进一步严格要求。

我国于2002年1月1日起实施了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325-2001)。该规范根据控制室内环境污染的不同要求，将民用建筑工程分为两类：一类包括住宅、幼儿园、老年建筑、医院、学校教室等，室内环境氡浓度限量为200 Bq/m3；另一类包括办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、图书馆、书店、体育馆、展览馆、公共交通等候室、餐厅、理发店等，室内环境氡浓度限量为400 Bq/m3。

表1　世界部分国家对学校和居民已建住房

2双滤膜法测氡的工作原理

双滤膜测氡法[5]是由美国人创立的，于20世纪70年代在美国流行，它属于快速测氡法，能够主动采样并在较短的时间内给出测量结果。图1是双滤膜测氡采样的结构模型。双滤膜测氡法主要分为2个阶段，即采样阶段和测量阶段。在采样阶段，入口膜先把空气中已有的氡子体过滤掉，让“纯净”的氡在通过双滤膜采样管的过程中又重新生成子体，这些新子体在通过出口膜时被收集。在测量阶段，将出口膜拿到探测部分，测量得到膜上α粒子的放射性活度。由于氡子体的增长与氡浓度有一定的数量关系，所以可由出口膜上的α放射性活度来确定氡浓度。

双滤膜测氡法的优点是探测下限非常低、灵敏度高、测量时间很短等；其缺点是一定要保证出口滤膜的干净。

FT648型测氡仪为改进型测氡仪，是携带式(双滤膜)环境测氡仪，主要用于对含222Rn气体样品中氡浓度的测定，同时又能测量氡子体的浓度及潜能浓度，实时测量环境大气氡及氡钍子体的浓度。由于校园室内空气流速较慢，220Rn只能来源于房间内表面(0～1 mm)材料的释放，且其水平不大于1.25%222Rn的浓度水平[6]。因此，考虑氡主要来源为222Rn，选用FT648改进型测氡仪进行氡浓度测量，其原理如图2所示。

图1　双滤膜法结构

空气采样器按抽气状态采样，流速为40 L/min，如图2所示。被测空气由样气进口进入入口导管，经入口滤膜时，空气中原有的氡钍子体几乎全部被滤掉，只有氡随空气进入衰变室。在衰变室内，空气由入口滤膜至出口滤膜的渡越过程中，所含的氡不断地衰变成子体RaA、RaB、RaC及RaC′。后者在通过出口滤膜时，被收集在出口滤膜上。采样t min后，将滤膜卡从采样位移到ZnS(Ag)闪烁探头内的滤膜测量位上，对采样滤膜进行α放射性活度测量。若从停止采样时刻起，至开始α放射性测量的时间间隔为T1，至测量结束的时间间隔为T2，根据托马斯公式便可算出被测气体中氡的浓度CRn，如方程式(1)所示。

(1)

其中，E为ZnS(Ag)探头探测α粒子的探测效率(4π效率)，取0.40；V为衰变室容积，取14.8 L；Z为衰变修正因子，取4.634；Ff为扩散损失修正因子，取0.733；∑为出口滤膜过滤效率；S为能谱修正因子，取1.06；Ω为探头几何因子，取0.735；β为自吸收修正，β=0.91；G为重力沉降修正因子，G=1。

或将式(1)整理成如下形式：

图2　FT648型测氡仪测量氡浓度原理

(2)

其中，K为托马斯系数，在该测量过程中，综合各项系数的K为0.898。

3对沈阳某校园室内氡浓度的测量及结果

3.1测量步骤

1)本底测量

将装上LXGL—15—1滤布的滤膜卡推到滤膜测量位并旋紧蔽光升降轮，接通电源，选定氡测量中的本底测量，按动确定按钮，测量指示灯亮，计数开始。时间到，测量指示灯灭，同时给出声响，数字显示屏的数字即是有膜本底值N。

2)气体采样

将位于滤膜测量位的滤膜卡推至采样位按氡测量，开始采样，注意将流速控制在 40 L/min。

3)采样结束后，在1 min内沿逆时针方向旋转气密升降轮，抽气压嘴被上提。利用第3个滤膜卡推入蔽光滑道盒，将处于采样位的滤膜卡顶至测量位，1 min后，系统自动对位于测量位的滤膜卡进行计数。

4)根据计数值，按公式(2)计算，抽汽时间为15 min，托马斯系数取0.898，得出测量结果。

3.2测量结果

对学生宿舍、学生教室、实验室和校内演播厅4个场所进行测量，结果分别见表2至表5，表中同类房间的规格和装饰均相同。

从表2可以看出，在学生各宿舍内温度和湿度基本相同的情况下，在未通风和通风条件下，氡浓度水平差别较大。未开窗通风条件下氡浓度水平较高，平均值为134.16 Bq/m3；而在开窗通风后浓度普遍下降，平均在31.43 Bq/m3。由此可见，开窗通风能有效地降低氡浓度水平。

从表3可以看出，若忽略温度和湿度差异(差异较小)，学生实验室的氡浓度在未通风条件下普遍偏高，氡浓度的平均值为265.77 Bq/m3；而在通风条件下，其浓度水平也高达205.41 Bq/m3。若按最保守估计(学生每日均在实验室，四季辐射水平相同)，实验室的辐射水平将超过国家的剂量限值200 Bq/m3。

表2　某校园学生宿舍氡浓度水平测量数据

表3　某校园学生实验室氡浓度水平测量数据

表4　学生教室氡浓度水平测量数据

表4表明，学生各教室氡浓度水平在温度和湿度基本相同的情况下，通风和未通风条件下，室内氡浓度水平都较低，未通风时仅为75.25 Bq/m3，而在通风后浓度水平更低，为46.2 Bq/m3。

表5是在该校演播厅中对氡浓度的测量数据。数据显示，在未通风条件下，其中2个演播厅与第3个演播厅的测量数据结果差异较大。前2个演播厅在未通风条件下的测量值竟然达到848.61 Bq/m3和850.41 Bq/m3，而在通风之后二者的值下降很大，刚刚超出200 Bq/m3；第3个演播厅的测量数据无论通风与否，浓度均在200 Bq/m3以下。

表5　某校园演播厅氡浓度水平测量数据

4结论

通过双滤膜法测量并计算了沈阳某校园教室、寝室、实验室、演播厅等4个场所的氡浓度值，结果表明：

1)学生宿舍和学生教室内氡浓度水平均在200 Bq/m3以下，而学生实验室和演播厅氡浓度水平普遍偏高；

2)良好的通风条件能够显著降低室内氡浓度水平；

3)在通风条件下，若按最保守估计(学生每日均在实验室，四季辐射水平相同)，实验室的氡浓度水平将可能超过国家的剂量限值200 Bq/m3。对此，需要进一步进行长期监测和尽可能改善实验环境，必要时需对地面、自来水管道进行密封处理，或用防氡涂料粉刷墙面以降低氡浓度水平；

4)由于演播厅设备较多，且处于长期关闭状态，测量时通风时间不足等原因，再加上学生或教师在此停留时间较短，因此可通过加强通风等方式适当降低室内氡浓度水平。

参考文献

[1]Aarkrog A.Environmental radiation and radioactive releases[J].IntJ Radiat Biol，1990，4: 619-631.

[2]Pirchan A，Sike H.Cancer of the lung in the miners of Jochimov[J].Cancer，1932，16: 681-683.

[3]金益和，徐利亚，方国秋，等.国内外室内氡浓度限值分析[J].引进与咨询，2006,12：16-18.

[4]Colgan PA，Gutierrez J.National app roaches to controlling[J].Exposure to Radon Enviroment International,1996 ( 22 ),S1083-S1092.

[5]张丽娇，谢波.室内氡的测量及防护[J].中国辐射卫生，2006，15(1):84-85.

[6]KRISIUK E M.Airborne Radioactivity in Buildings[J].Health Phys，1980,38:199-202.

(责任编辑张凯校对佟金锴)

Measurement and Analysis of Indoor Radon Concentration of a Campus in Shenyang

ZHOU Wen-pinga,LI Fana,ZHANG Kaib,ZHANG Rui-qinga,BI Xiao-guoc

(a.School of Energy and Power Engineering, b.Journal Editorial Department,c.School of New Energy,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Abstract：Two-filter method was presented on the measurement and calculation of the radon concentration in four places of Shenyang campus including the student classrooms,dormitories,laboratories and studios.The results showed that the radon concentration in the student dormitories and classrooms were below the national radon concentration limits 200 Bq/m3,while the student laboratory and studio radon concentration levels were on the contrary.The radon concentration in laboratory will exceed the national dose limits and adversely affect student health according to the most conservative estimate(the same student stays in the lab 8 hours in a day and the radiation level is same in the four seasons).In this regard,the long-term detection of the radon concentration in the laboratory and the use of sealing treatment,or anti radon paint to paint the wall etc.were put forward.

Key words：two-filter method; radon concentration; radiation protection limits

中图分类号：X51

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)02-0182-05

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.02.019

作者简介：周文平(1976-)，女，吉林德惠人，讲师，博士，主要从事核辐射探测及所用晶体生长理论与实验方面的研究.

收稿日期：2015-12-25