高氡水平转低氡水平下RAD7测氡仪测量数值准确性研究

吴姿颖　连相宇　周乾

［关键词］RAD7测氡仪；高氡转低氡水平；测量准确性

氡作为一种放射性元素，其地球化学性质活泼，在地质、勘探、地震预报等领域有着诸多的应用，其中氡及其子体暴露是人类所受天然辐射最主要的来源[1]。自然界中的氡主要来自于地表岩石、土壤等，很容易析出进入环境中。RAD7测氡仪作为一种反应迅速的氡气检测仪，测量值最高可达750000 Bq/m³，测量时间为2 min～24 h，工作环境温度为0～50 ℃，其测量环境广泛，不仅能测量空气中的氡浓度，同时还能够测量土壤氡浓度、土壤氡析出率以及水中氡浓度。由于测量过程简单，且方便携带，因此在铀矿勘查、伴生放射性矿勘查、场地环境放射性评价等地质工作方面有着大量的应用。RAD7测氡仪实际使用场所普遍为野外地区，尤其是氡浓度变化较大的区域调查，受气温、湿度、地质情况、覆土、土壤颗粒大小等因素影响，测量过程的环境条件一致性无法保障[2，3]。

通过分析该仪器的测量方法及操作规程[4，5]，除了仪器响应时间的不确定度、空气温湿度所引起的不确定度、测量周期和循环次数带来的不确定度、温度，气压，土壤等造成的不确定度之外[6]，RAD7测氡仪还会因为以下几种情况导致测量数据失真：（1）RAD7仪器中积聚于固态α探测器的氡气、钍射气的子体能在氡气、钍射气从仪器里去除之后的一段时间里继续产生α计数；（2）吸附在RAD7内部表面、内管壁、干燥剂颗粒上的氡原子有一部分进入腔体内；（3）长寿命氡子体Pb以及会产生污染的Ra和Th，这些都会对测量值的真实性产生影响。

如果在测量过程中出现高异常值，那么受设备内残留氡及氡子体的影响，下一次测量结果很容易受到干扰，导致测量结果不准确甚至严重不符。因此，有必要研究由高氡水平转低氡水平情况下，RAD7测氡仪测量数值的准确性，以分析测量误差。

1 研究目的

本文主要研究高氡地区氡浓度测量后，迅速测量低氡区域，该过程由于RAD7测氡仪中残留氡及氡子体而对测量结果影响情况。以此来研究野外测量时，由于空气氡与土壤氡浓度混合测量而造成的数据结果不真实，或者由于氡水平异常地区的较大氡浓度变化的数据准确度不够，从而影响氡异常地区范围的判断。

2 研究场景

为了模拟野外测量条件，本次研究位于安徽省某氡水平异常地区，该地区能较好还原野外勘查实际场景。

3 仪器测量参数

为了模拟野外现场测量情况，RAD7 测量参数（Mode）设置为Sniff模式，循环（Recycle）设置为循环5次测量。土壤氡浓度的测量步骤依照《民用建筑工程室内环境污染控制标准》（GB 50325-2020）中“附录C”的要求。空气氡浓度的测量步骤参考RAD7使用说明书。由于氡的逸出受环境气候影响，所以测量时详尽记录测量时间、测量位置、24 h内天气情况、土壤地质情况等，尽量保证每个空气氡浓度测量点都有相近的温湿度，每个土壤氡浓度测量点都有相近的土壤地质情况和天气情况等，尽量保证测量结果不受外界环境干扰。

4 实验方案

为了明确测量位置的氡浓度值，降低误差影响，使用更高精度的Alpha GUARD氡及氡子体监测仪对待测场地氡浓度进行测量，仪器长时间多次测量稳定后取平均值，场地1空气氡浓度为37.4 Bq/m³，场地2土壤氡浓度为3250 Bq/m3，场地3 土壤氡浓度为53700 Bq/m³，具体方案如表1、表2所示：

使用RAD7测氡仪，将湿度净化至10% 以下后，分别开展六组实验：测量场地3土壤氡浓度，测量结束后直接测量场地1空气氡浓度；测量场地3土壤氡浓度，测量结束后净化10 min，然后测量场地1空气氡浓度；测量场地2土壤氡浓度，测量结束后直接测量场地1空气氡浓度；测量场地2土壤氡浓度，测量结束后净化10 min，然后测量场地1空气氡浓度；测量场地3土壤氡浓度，测量结束后直接测量场地2土壤氡浓度；测量场地3土壤氡浓度，测量结束后净化10 min，然后测量场地2土壤氡浓度。

5 实验结果与结论分析

由实验组①、②可知，当仪器测出高浓度数值后，再去测量接近于空气氡浓度本底的低浓度值，那么前几次测量结果将严重失真，测量时间越久，失真程度相对越低。由实验组③、④可知，当仪器测出较高浓度数值后去测量低浓度值，也会出现前几次测量值失真的情况。由实验组⑤、⑥可知，当仪器测出高浓度数值后去测量较高浓度值，数值失真程度相对较低。综上所述，当RAD7 测氡仪测量得到高氡浓度数值后，立刻去测量低氡浓度数值，得到的数据将出现严重失真。两次测量的氡浓度数值相差越大，失真情况就越严重。

RAD7在测量高浓度值后，立刻测量低浓度值，测量得到的数值普遍较高，且前后测量的氡浓度差距越大，误差就越大，推测原因在于RAD7在高氡环境快速转向低氡环境下利用RaC去除探测器上已积累子体算法和钍射气短寿命子体扣除算法存在缺陷[7]。RAD7在测量高浓度值后，下次测量的数值越接近本底，误差就越大，原因在于受到腔内残留氡浓度的影响，仪器测量值无法在短时间内恢复到本底水平。

根据六组实验可以得出，当前一次氡测量值较高时，如果测量结束后及时对仪器进行净化（Purge）处理，那么下一次测量结果受腔内残留氡浓度的影响将会减弱。

6 结论

当使用RAD7测氡仪进行野外测量工作时，受环境条件影响，测量时间有限，如果测量到氡水平异常高值后，短时间内测量下一个点位的数值就很可能存在数值偏高的情况，无法判断是场地本身氡水平高还是受腔内残留氡浓度的影响，需要多次测量并求出拟合曲线进行判断，不能直接取平均值计算。

在测量到氡水平异常高值后，应及时对仪器进行净化，有助于降低下一个测量值的误差。

根据大量测量经验及专业数据显示[8-10]，通常情况下土壤氡浓度和地表氡析出率测量值会相对较高，而野外非密闭空间的空气氡浓度会相对较低，不建议将空气氡浓度与另外两个检测项目进行混合测量，容易产生系统误差，影响测量结果。