高氡水平轉低氡水平下RAD7測氡儀測量數值準確性研究

吳姿穎　連相宇　周乾

［關鍵詞］RAD7測氡儀；高氡轉低氡水平；測量準確性

氡作為一種放射性元素，其地球化學性質活潑，在地質、勘探、地震預報等領域有著諸多的應用，其中氡及其子體暴露是人類所受天然輻射最主要的來源[1]。自然界中的氡主要來自于地表巖石、土壤等，很容易析出進入環境中。RAD7測氡儀作為一種反應迅速的氡氣檢測儀，測量值最高可達750000 Bq/m³，測量時間為2 min～24 h，工作環境溫度為0～50 ℃，其測量環境廣泛，不僅能測量空氣中的氡濃度，同時還能夠測量土壤氡濃度、土壤氡析出率以及水中氡濃度。由于測量過程簡單，且方便攜帶，因此在鈾礦勘查、伴生放射性礦勘查、場地環境放射性評價等地質工作方面有著大量的應用。RAD7測氡儀實際使用場所普遍為野外地區，尤其是氡濃度變化較大的區域調查，受氣溫、濕度、地質情況、覆土、土壤顆粒大小等因素影響，測量過程的環境條件一致性無法保障[2，3]。

通過分析該儀器的測量方法及操作規程[4，5]，除了儀器響應時間的不確定度、空氣溫濕度所引起的不確定度、測量周期和循環次數帶來的不確定度、溫度，氣壓，土壤等造成的不確定度之外[6]，RAD7測氡儀還會因為以下幾種情況導致測量數據失真：（1）RAD7儀器中積聚于固態α探測器的氡氣、釷射氣的子體能在氡氣、釷射氣從儀器里去除之后的一段時間里繼續產生α計數；（2）吸附在RAD7內部表面、內管壁、干燥劑顆粒上的氡原子有一部分進入腔體內；（3）長壽命氡子體Pb以及會產生污染的Ra和Th，這些都會對測量值的真實性產生影響。

如果在測量過程中出現高異常值，那么受設備內殘留氡及氡子體的影響，下一次測量結果很容易受到干擾，導致測量結果不準確甚至嚴重不符。因此，有必要研究由高氡水平轉低氡水平情況下，RAD7測氡儀測量數值的準確性，以分析測量誤差。

1 研究目的

本文主要研究高氡地區氡濃度測量后，迅速測量低氡區域，該過程由于RAD7測氡儀中殘留氡及氡子體而對測量結果影響情況。以此來研究野外測量時，由于空氣氡與土壤氡濃度混合測量而造成的數據結果不真實，或者由于氡水平異常地區的較大氡濃度變化的數據準確度不夠，從而影響氡異常地區范圍的判斷。

2 研究場景

為了模擬野外測量條件，本次研究位于安徽省某氡水平異常地區，該地區能較好還原野外勘查實際場景。

3 儀器測量參數

為了模擬野外現場測量情況，RAD7 測量參數（Mode）設置為Sniff模式，循環（Recycle）設置為循環5次測量。土壤氡濃度的測量步驟依照《民用建筑工程室內環境污染控制標準》（GB 50325-2020）中“附錄C”的要求。空氣氡濃度的測量步驟參考RAD7使用說明書。由于氡的逸出受環境氣候影響，所以測量時詳盡記錄測量時間、測量位置、24 h內天氣情況、土壤地質情況等，盡量保證每個空氣氡濃度測量點都有相近的溫濕度，每個土壤氡濃度測量點都有相近的土壤地質情況和天氣情況等，盡量保證測量結果不受外界環境干擾。

4 實驗方案

為了明確測量位置的氡濃度值，降低誤差影響，使用更高精度的Alpha GUARD氡及氡子體監測儀對待測場地氡濃度進行測量，儀器長時間多次測量穩定后取平均值，場地1空氣氡濃度為37.4 Bq/m³，場地2土壤氡濃度為3250 Bq/m3，場地3 土壤氡濃度為53700 Bq/m³，具體方案如表1、表2所示：

使用RAD7測氡儀，將濕度凈化至10% 以下后，分別開展六組實驗：測量場地3土壤氡濃度，測量結束后直接測量場地1空氣氡濃度；測量場地3土壤氡濃度，測量結束后凈化10 min，然后測量場地1空氣氡濃度；測量場地2土壤氡濃度，測量結束后直接測量場地1空氣氡濃度；測量場地2土壤氡濃度，測量結束后凈化10 min，然后測量場地1空氣氡濃度；測量場地3土壤氡濃度，測量結束后直接測量場地2土壤氡濃度；測量場地3土壤氡濃度，測量結束后凈化10 min，然后測量場地2土壤氡濃度。

5 實驗結果與結論分析

由實驗組①、②可知，當儀器測出高濃度數值后，再去測量接近于空氣氡濃度本底的低濃度值，那么前幾次測量結果將嚴重失真，測量時間越久，失真程度相對越低。由實驗組③、④可知，當儀器測出較高濃度數值后去測量低濃度值，也會出現前幾次測量值失真的情況。由實驗組⑤、⑥可知，當儀器測出高濃度數值后去測量較高濃度值，數值失真程度相對較低。綜上所述，當RAD7 測氡儀測量得到高氡濃度數值后，立刻去測量低氡濃度數值，得到的數據將出現嚴重失真。兩次測量的氡濃度數值相差越大，失真情況就越嚴重。

RAD7在測量高濃度值后，立刻測量低濃度值，測量得到的數值普遍較高，且前后測量的氡濃度差距越大，誤差就越大，推測原因在于RAD7在高氡環境快速轉向低氡環境下利用RaC去除探測器上已積累子體算法和釷射氣短壽命子體扣除算法存在缺陷[7]。RAD7在測量高濃度值后，下次測量的數值越接近本底，誤差就越大，原因在于受到腔內殘留氡濃度的影響，儀器測量值無法在短時間內恢復到本底水平。

根據六組實驗可以得出，當前一次氡測量值較高時，如果測量結束后及時對儀器進行凈化（Purge）處理，那么下一次測量結果受腔內殘留氡濃度的影響將會減弱。

6 結論

當使用RAD7測氡儀進行野外測量工作時，受環境條件影響，測量時間有限，如果測量到氡水平異常高值后，短時間內測量下一個點位的數值就很可能存在數值偏高的情況，無法判斷是場地本身氡水平高還是受腔內殘留氡濃度的影響，需要多次測量并求出擬合曲線進行判斷，不能直接取平均值計算。

在測量到氡水平異常高值后，應及時對儀器進行凈化，有助于降低下一個測量值的誤差。

根據大量測量經驗及專業數據顯示[8-10]，通常情況下土壤氡濃度和地表氡析出率測量值會相對較高，而野外非密閉空間的空氣氡濃度會相對較低，不建議將空氣氡濃度與另外兩個檢測項目進行混合測量，容易產生系統誤差，影響測量結果。