雨城区降雨量对辐射环境自动站空气吸收剂量率变化的规律研究

李凤亚 杨洲

摘要：环境空气吸收量率是反映环境辐射本底水平最直观的一种方式，能反映当前辐射环境状况，及时地对异常事件起到预警作用。通常情况下，辐射环境自动监测站测得空气吸收剂量率在一个稳定状态，但降雨会使其发生波动。文章基于雅安雨城区子站2019年7月至2020年12月18个月空气吸收剂量率月均值及月降雨量数据作为研究对象，分析空气吸收剂量率月均值与月降水量的相关规律，为判断数据的可信度及异常数据筛选提供参考依据。

关键词：自动监测站;降雨;电离室;空气吸收剂量率

前言：

核能作为一种清洁能源，随着核技术的发展，在全球范围内不断得到推广和应用。与此同时，这类实践必然会或多或少引起天然环境辐射水平的改变。自从1979年3月28日美国宾夕法尼亚州哈里斯堡三里岛核电厂和1986年4月26日前苏联乌克兰基辅切尔诺贝利核电厂发生事故以来，有和没有核电厂的国家为了确保民众安全，都开始高度关注辐射。在这种背景下，辐射环境自动监测系统应运而生[1]。目前，空气吸收剂量率是辐射环境空气自动监测系统最核心的监测要素。该系统能有效的采集、监测和记录环境中的空气吸收剂量率并实现自动连续监测，及时反映环境质量现状和发展趋势，为环境影响评价提供依据。

一、空气吸收剂量率测定

由于放射性核素中的绝大多数是γ或β放射性的，只要有放射性核素释放，一般都会通过烟羽浸沉或地表沉积物的外照射而引起空气中γ、β剂量率的变化。因此空气中γ、β外照剂量率的测定，是环境中辐射水平测定的一种比较简单和直接的方法[2]。环境中辐射水平来自天然放射源产生的辐射和人类实践活动所产生的辐射。不管是我国还是全世界其他国家，人们所受的辐射照射，基本都来自天然放射源。氡及其衰变子体是大自然中最主要天然辐射源。氡在自然界有三种同位素，分别是：222Rn、220Rn、219Rn，他们分别来自三种不同的天然放射系：铀系、钍系、锕系，其中220Rn为钍系放射性核素224Ra的衰变子体，故称为钍射气。因219Rn半衰期极短，发生衰变后很难有足够时间从母体逸散到环境中去，所以通常所说的氡指的222Rn和220Rn。

二、监测仪器和数据来源

辐射环境自动监测站中的γ辐射探测器—高气压电离室，作为辐射环境自动监测站的核心设备之一，具有空气吸收剂量率水平连续监测功能[3]。本文采用生态环境部辐射环境空气自动监测站（雅安雨城区子站，站点编号：2212A14）连续监测系统原始数据作为数据源。空气吸收剂量率测量使用美国GE公司生产的RSDetection型高气压电离室，其剂量率量程跨九个数量级（1nGy/h-1Gy/h），可准确、快速检测并评价从环境级至核事故级的辐射水平。具有高灵敏度、高稳定性、响应时间短、卓越的能量响应、角响应和剂量率量程的优点，能忍受恶劣的气候条件。雨量数据来源于雅安雨城区子站自动气象站记录的数据。

三、数据分析

雅安市雨城区子站从2019年7月至2020年12月18个月空气吸收剂量率月均值范围为79.9-87.5 nGy/h，雨量范围为：15.5-378 mm。月最小降雨量出现在2019年12月份，最小的空气吸收剂量率月均值也出现2019年12月;月最大降雨量出现在2020年8月份，最小的空气吸收剂量率月均值也出现2020年8月。整个变化过程如图1所示：

由圖 1 可知：月降雨量增加，空气吸收剂量率月均值随之增加。月降雨量减少，空气吸收剂量率月均值也随之减少。空气吸收剂量率月均值变化趋势与月降水量变化趋于基本一致。

四、影响原因分析

铀系222Rn半衰期为3.82d，其经过9次衰变，最终变成稳定核素206Pb（如图2所示）。在其衰变产物中具有显著的γ放射性的衰变子体为214Pb和214Bi[4]。

降雨量增加之所以会引起环境γ辐射水平增加，普遍认为是由于空气中氡子体被雨水冲刷到地面造成的。大地是空气中氡的持续释放源，氡从地面释放后迅速混入大气边界层，并逐渐输运至对流层底层，氡作为单原子惰性气体，基本不会随降雨沉降，但其子体214Bi和214Pb等为重金属原子，会迅速与空气中的气溶胶颗粒结合，随降雨沉降至地面，从而引起环境辐射剂量率的升高。

五、结论与思考

本文通过对雨城区月降雨量所对应γ辐射剂量率（月均值）变化情况，得到了月降雨量与γ辐射剂量率（月均值）成正相关这一规律。分析了其变化原因，为判断辐射环境监测数据的可信度及异常数据分析筛选提出参考依据。因南北气候特征差异明显，尤其冬季，南方少雨少雪，北方雨少雪多，降雪同样空气中氡子体有冲刷作用。并且据文献显示，降雪较降雨引起剂量率升幅更大，对氡子体有更强的冲洗和清除作用，且能够形成更有效的地面源。降雪形成地面源对剂量率增加的贡献大于其对氡析出、扩散阻碍。因此作者认为，以气象因素作为判断监测数据可信度依据时，应综合考虑多方面因素。

参考文献

[1]虞贻良.监测空气中γ辐射的加压电离型仪器[J]. 国外核新闻， 1988（04）：28-29.

[2]潘自强.电离辐射环境监测与评价[M].北京：原子能出版社，2007：186-187.

[3]王亮.辐射环境自动监测站的简介与运维经验浅谈[J].四川环境，2013，32（004）：144-150.

[4]宋卓人， 黄秋豹， 刘岳洲. 雨后短时间环境地表γ剂量率数值变化研究[J]. 环境科学与管理， 2015（11）：138-140.

（四川省雅安生态环境监测中心站  四川  雅安  625000）