乌鲁木齐某实验楼室内氡浓度测量及影响因素分析

孟和 曹小红

摘  要：对乌鲁木齐某实验楼室内氡浓度的测量结果表明，该实验楼室内氡浓度在39～137 Bq/ m3，平均76.1 Bq/m3，吸入氡及其子体对相关人员的年均有效剂量为0.51～0.68 mSV，平均值为0.57 mSV，高于乌鲁木齐平均水平，推测与研究区活动断层出露有关。分析数据显示，研究区地下土体扩散氡对一层室内氡浓度影响较大，导致一层室内氡浓度较高，且室内氡浓度在一定程度上受到房屋朝向影响。并结合影响因素，有针对性的提出了预防和降低室内氡浓度的措施。

关键词： 室内氡浓度;影响因素;年均有效剂量

氡是一种无色无味的放射性气体，普遍存在于人们的生活空间（图1-a）。早在1988年，国际癌症研究机构（IARC）就已将氡及其子体划归为I类致癌因素[1]。据世界卫生组织估算，氡致肺癌率仅次于吸烟，室内氡致肺癌比例约占总发病率的3%～14%[2]。王家沟断层组从研究区附近通过，在断层带上因岩石、矿物破碎，射气能力增大，其附近土壤与室内氡浓度均大于非断层带。因此，2019年11月至12月期间，采用测氡仪对研究区某4层实验楼室内氡浓度水平进行了调查，对氡及子体对相关人员产生的年均有效剂量进行了估算，并对氡浓度变化影响因素进行分析，为未来防氡降氡工作提供了依据。

1  试验方案

1.1  测氡装置

本次测量工作采用成都核盛科技有限公司生产的HS01型α能谱测氡仪。该仪器采用高分辨率金硅面垒型半导体射线探测器，测量空气氡浓度范围：1～2424 795 Bq/m3;重复性（相对标准差）：≤5%（24小时，每小时一次，1 000 Bq/m3）;相对固有误差（年稳定性）：不超过±5%（K=2，同一检定标准）;短期稳定性：优于±5%，体积活度响应：不超过±10%（同一检定标准）;且该测氡方法具有操作简单，精度高，可对水、土壤、大气进行瞬时及连续测量等优点，目前在各类型氡浓度检测中受到广泛应用。

1.2  测量方法

进行室内空气测量时，为尽量使被测量房间内空气与外界无交换，将房屋门窗紧闭（含大厅、走廊及楼梯间）。用HS01型α能谱测氡仪，设置取样时间为5 min，测量周期为60 min，自动模式，进行了12 h连续测量（前日20：00～次日8：00），每1 h得到一个氡浓度数值。为使测量数据有较好的代表性，使用大干燥管，把仪器干燥器进气口安装在专用的测量三脚架上，置于房屋中央距地面约1.4 m高处，采样点远离墙面0.8～1 m，干燥器进气口和出气口均安装了过滤棉（图1-b）。

1.3  测点布置

该实验楼为4层混凝土浇筑建筑，一层至四层除卫生间外，室内和走廊铺设水磨石地板，墙面材料有水泥砂浆、腻子粉，室内窗台铺设抛光花岗岩板。因白天在该实验楼西侧人员活动较多，故选取夜间（前日20：00～次日8：00）在该实验楼东侧进行氡浓度测量，每层选取测量点3个（图2）。

2  氡浓度测量数据结果

本次测量的室内氡浓度样本量共计144个，氡浓度范围为39～137 Bq /m3，中位数为76.0 Bq /m3，平均数76.1 q /m3（表1），低于《民用建筑工程室內环境污染控制标准》（GB 50325-2020）I类 民用建筑 工程室内氡浓度限值150 Bq/m3[3] 。正态性检验采用Kolmogorov-Smirnov检验，显著性检验P值=0.098>0.05，表明该实验楼室内氡浓度频数分布呈正态分布。

3  氡浓度影响因素分析

3.1  室内氡浓度规律

苏君等对乌鲁木齐室内氡与土壤氡之间的相关性进行了研究[4，5]，发现土壤氡浓度与一层室内氡浓度显著相关，与二、三层楼室内氡浓度都没有显著相关性。如图3所示，该实验楼一层的平均室内氡浓度远高于其他三层，推测主要是由于距离地面更近的一层容易受到土体扩散出的氡气影响。但二层的平均室内氡浓度略低于三、四层的平均室内氡浓度，这与以往大多数的研究调查结果略有不同，推测是因为该实验楼三、四层的房屋普遍为东西朝向，而东西朝向房屋墙体在白天会吸收大量的热量，墙体等氡源释放的氡在大气中的混合作用加强，造成室内氡浓度的升高。但随着夜间的来临，墙体温度逐渐下降，由墙体释放的氡逐渐减少，空气中氡浓度增速也有所降低。另外，由于东西朝向房屋通风相对较差，故开始测量时室内氡浓度就相对较高，测试过程中室内空气与室外的流通交换也较少，这进一步促进了室内氡浓度的积累。

据12 h连续测量（前日20：00～次日8：00）（表2），每1 h得到的室内氡浓度数值，可见在夜晚门窗关闭的情况下，室内氡浓度基本显示持续上升，且约在上午7：00～8：00达到峰值。使用Origin2019的对苏君等乌鲁木齐冬季室内氡浓度24 h监测数据进行提取[4]，选取其中与本次测量时间相对应的时间段（前日20：00～次日8：00）进行比较，可见该实验楼的整体室内氡浓度值略大于乌鲁木齐冬季室内氡浓度（图4）。

3.2  土壤氡浓度情况

受测量条件的限制，在该实验楼附近共测量土壤氡浓度3个，所得浓度分别为5 865 Bq/m3、8 298 Bq/m3、7 194 Bq/m3。测量时使用钢钎插入土体，并翘松测量点周边的土，之后快速插入取样器，并踩踏取样器周边土体，避免过多地表空气进入土体。

据冯浩等测定乌鲁木齐市土壤氡浓度范围为417～61 746 Bq/m3，平均值5 289 Bq/m3[6]，与之比较可见该实验楼附近土壤氡浓度略高于乌鲁木齐平均值。采样点深部一般为含砾黄土状粉土地层，乌鲁木齐市黄土状粉质黏土氡浓度范围为836～10 286 Bq/m3，平均值3 793 Bq/m3，故本次测量所得的3个值均高于该平均值[6]。

3.3  地质背景关系

研究区位于乌鲁木齐市头屯河区王家沟东岸Ⅲ级阶地上（图5），主要由上更新统洪积砂、冲洪积卵砾石组成，且向西侧及北侧多覆盖上更新统洪积、坡积为主的砂、卵砾石层。王家沟断层组由4条NEE向大致平行的次级断层近等间距排列，逆断层，断层面北倾，倾角多在30°～70°[7]，该断层组沿NE向从研究区通过，尤其是F2断层从该实验楼南侧约200 m处通过。土体深处累积的氡随地下向上气流自断层带向地表扩散，造成断层带上土壤氡浓度的异常高值。研究表明，在断层带上室内氡浓度普遍具较高值，但离开断层带1～2 km时，室内氡浓度会明显降低[8]。这说明对于氡浓度水平来说，距断层带的距离是一个重要的影响因素。故本次测量点的室内、土壤氡浓度均略高于乌鲁木齐的平均值可能是受王家沟断层组影响。

4   年均有效剂量估算

根据《室内氡及其子体控制要求》（GB/T 16146-2015）吸入氡及其子体对相关人员产生的年均有效剂量的估算公式进行计算[9]。

式中：ERn 为年均有效剂量，mSv;CRn 为平均室内氡浓度，Bq/m3 ;DCF Rn 为氡的剂量转换因子，使用UNSCEAR 2000年报告给出的数值0.17×10-6 mSv/（Bq·h·m-3） ; DCFRnD 为氡子体的剂量转换因子，使用UNSCEAR 2000年报告给出的数值9×10-6 mSv/（Bq·h·m-3）;F为平衡因子，我国室内典型值为0.5;t为年停留时间（①工作按全年250天，每天8 h，居留因子取0.8，约1 600 h计算;②居住则按全年365天，每天24 h，居留因子取0.8，约7 000 h计算）[9，10] 。

由表3可知，该实验楼一至四层年平均有效剂量（工作）分别为0.68 mSv、0.51 mSv、0.55 mSv、0.53 mSv，均值0.57 mSv。使用苏君、董磊等乌鲁木齐室内氡浓度年平均值55.4 Bq/m3进行计算[4，11]，可得年均有效剂量（工作）为0.41 mSv，使用韩芹芹等冬季（2008.11.20—2009.02.20）乌鲁木齐室内氡浓度测量均值84.8 Bq/m3进行计算[2]，可得年均有效剂量（工作）为0.63 mSv。对比可知，该实验楼除一层年均有效剂量较大外，其余楼层处于正常水平。若按照7 000 h的居住时间对室内年均有效剂量进行计算，则该实验楼一至四层年均有效剂量分别为 2.99 mSv、2.25 mSv、2.41 mSv、2.30 mSv，平均2.49 mSv，烏鲁木齐室内年均有效剂量（居住）为1.81 mSv，乌鲁木齐冬季年均有效剂量（居住）为2.77 mSv，均低于国家标准中公众年有效剂量限值（新建建筑3 mSv，已建建筑10 mSv） [9] 。

5  结论及建议

本文对乌鲁木齐某实验楼一层至四层室内氡浓度进行了测量，该实验楼一层至四层室内氡浓度平均值分别为91.5 Bq/m3、68.8 Bq/m3、73.8 Bq/m3、70.4 Bq/m3，平均值76.1 Bq/m3，均未超过《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB 50 325-2020）I类民用建筑工程室内氡浓度限值150 Bq/m3。通过公式计算得到氡致人体年均有效剂量，工作年均有效剂量约为0.57 mSv，居住年均有效剂量约为2.49 mSv，均未超过《室内氡及其子体控制要求》（GB16146-2015）新建建筑物3 mSv，已建建筑物10 mSv。本次测量发现一层室内氡与土壤氡浓度相关，故往往一层的室内氡浓度较其他楼层大，一般规律为随着楼层高度的增加而降低，但该实验楼二层相较三、四层的室内氡浓度低，推测是房屋朝向影响温度、通风等因素所致。冬季夜间由于门窗紧闭，室内氡浓度持续上升，并且在上午7：00～8：00左右达到峰值。

建筑距断层带的距离是影响氡浓度的重要因素。新建房屋时需考虑附近断层出露情况，应在断层带及其附近区域开展地质氡潜势研究，以保证尽量避开高氡浓度区域;土壤氡对室内氡浓度的影响较大，尤其与一层楼室内氡浓度相关，新建的多层楼房可采用修筑地下室的方法减轻土壤氡影响，还可设置隔离层，并尽量封闭隔离层空隙，来防止氡扩散;另考虑到冬季室内氡浓度在早晨达到峰值，故应做好每日早晨通风，以降低夜间积累的高氡浓度水平，尤其对于东西朝向房屋更应加强通风。

参考文献

[1]    徐文珊， 陈英民， 许家昂. 济南市地下商场氡浓度水平调查[J].中国辐射卫生， 2010（2）：81-82.

[2]    韩芹芹， 吕爱华， 苏君. 乌鲁木齐地区居室内氡浓度影响因素再研究及防治对策探讨[J]. 辐射防护， 2012（3）：171-176.

[3]    中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑工程室内环境污染控制标准：GB50325-2020[S].北京：中国计划出版社，2020，17.

[4]    苏君，韩芹芹，刘金伟，等.乌鲁木齐市室内氡浓度变化规律及影响因素分析[J].辐射防护，2010，30（5）：305-311.

[5]    苏君，徐鸣，李沫，郭艳玲， 等.乌鲁木齐市土壤中氡浓度水平及分布规律调查[J].辐射防护，2009，29（5）：327-333.

[6]    冯浩，苏君.乌鲁木齐市土壤氡浓度分布水平初探[J].大众科技，2011， （10）：116-118.

[7]    吴传勇， 沈军， 史杰，等. 乌鲁木齐王家沟断层组地表变形特征及强变形带宽度[J]. 地震地质， 2011， 033（1）：56-66.

[8]    阎国龙. 焦作市室内氡的放射性研究[D].河南理工大， 2009.

[9]    中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 室内氡及其子体控制要求：GB16146-2015[S].北京：中国标准出版社，2015，2-4.

[10]  联合国原子能辐射效应科学委员会.电离辐射源与效应卷Ⅰ：辐射源[M].太原：山西科学技术出版社，2002，104.

[11]  董磊.乌鲁木齐市民用住宅室内氡浓度水平调查研究[J].环境科学与管理，2015，40（8）：119-122.