土壤中氡浓度的测定

土壤中氡浓度测定的关键是如何采集土壤中的空气。土壤中氡气的浓度一般大于数百Bq/m³，这样高的氡浓度的测定可以采用电离室法、静电收集法、闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等方法进行测定。对测试仪器性能指标要求是:工作条件温度-10～40℃;相对湿度≤90%;不确定度≤20%;探测下限≤400Bq/m³。

测量区域范围应与工程地质勘察范围相同，在工程地质勘察范围内布点时应以10m间距作网格，各网格点即为测试点(当遇较大石块时可偏离±2m)，但布点数不应少于16个。布点位置应覆盖基础工程范围。

在每个测试点应采用专用钢钎打孔。孔的直径宜为20～40mm，孔的深度宜为500～800mm。成孔后，应使用头部有气孔的特制取样器，插入打好的孔中，取样器在靠近地表处应进行密闭，避免大气渗入孔中，然后进行抽气。正式现场取样测试前，应通过一系列不同抽气次数的实验，确定最佳抽气次数。

所采集土壤间隙中的空气试样，宜采用静电收集法、电离室法或闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等测定现场土壤氡浓度。

取样测试时间宜在8∶00～18∶00。现场取样测试工作不应在雨天进行，如遇雨天，应在雨后进行。

现场测试应有记录，记录内容包括:测试点布设图，成孔点土壤类别，现场地表状况描述，测试前24h以内工程地点的气象状况等。

地表土壤氡浓度测试报告的内容应包括:取样测试过程描述、测试方法、土壤氡浓度测试结果等。

土壤中氡的测定方法很多，前面介绍的大部分方法都可以用于土壤中氡浓度的测定，只是各种方法的采样方式有所不同，如径迹刻蚀法、活性炭盒法是通过挖坑的方式来采集试样等。国家标准GB50325—2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中采用的静电收集法、闪烁瓶法在前面已经介绍，本节主要介绍电离室法和α聚集器法。需要特别指出的是由于土壤中的氡浓度一般较高，且湿度较大，探测器的污染问题较为突出。在进行方法选择时应考虑这一因素。

66.4.2.1 电离室法

方法提要

电离室法是稳定性最好的方法，被许多标准实验室作为基本方法，按采样方式有充气式和流气式两种，按工作状态又可分为电流式和脉冲式两种。电流式电离室是记录由大量辐射粒子所引起的总电离效应，主要用于测量对时间的平均效应。脉冲式电离室是记录单个粒子的，主要用于重带电粒子的测量。充气式电离室(充气式电流电离室和充气式脉冲电离室)常用于标准实验室监测氡浓度，如国际基准镭源的保持者美国NIST所采用的充气式脉冲电离室测量系统。土壤中氡浓度测量常采用流气式电离室(流气式脉冲电离室和流气式电流电离室)，流气式脉冲电离室在66.4.1.2中连续氡测量仪法中已经介绍，这里介绍流气式电流电离室。

基本原理是含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的α粒子使空气电离，电离室的中央电极积累的正电荷使静电计的中央石英丝带电;在外电场的作用下，石英丝发生偏转，其偏转速度与其上的电荷量成正比，也就是与氡浓度成正比，测出偏转速度就可知道氡的浓度。检出限10～40Bq/m³。

仪器装置

图66.14 FD-105K测氡仪示意图

仪器由偏转式静电计、气体电离室和操作台3部分组成，其构造如图66.14所示。偏转式静电计由石英丝架、转动衬套、转动调整螺丝、电刀、绝缘琥珀和中心电极等构成。偏转式静电计壳内有一固定的隔板，隔板用于固定石英丝架、电刀和绝缘琥珀等。偏转式静电计的主要部件是石英丝系，石英丝系由悬丝、臂丝、指示丝组成。石英丝除吊环外，表面涂有金属铂，它的悬丝上端的绝缘杆，用紧定螺钉固定在石英丝架顶盖上的调整转动螺丝下端的插孔内，悬丝下端的金属杆也用紧定螺钉固定在中心电极上端的插孔内，石英丝的臂丝正常时应平行于两对正负电刀之间，且上下距离适中，指示丝在目镜中的位置竖直端正，调整好时仪器的机械零点、电零点应一致指示零。气体电离室由电离室外壳、绝缘体保护环、收集电极、接触电极组成。接触电极固定在绝缘保护环的绝缘琥珀上，通过绝缘保护环同静电计的中心电极相连接。在测量挡下工作时，电离室壳电压应在 100 ～150V。操作台是测氡仪的控制部分，操作台的右侧设有工作开关，可根据工作需要打到相应挡位工作。电源开关用于控制整机供电电源，电源电压为1. 5V。操作台左边有调零电位器和灵敏度电位器，用于调整仪器的电零点和灵敏度。操作台里的电路板主要为仪器提供电源和调整控制。读数显微镜放大倍数为70 倍，用于读取石英丝指示的数据。

分析步骤

将电离室用真空泵抽成负压，然后用真空法将待测试样送入电离室。放置 40min 后，用静电计测量所产生的电离电流，根据刻度系数计算氡浓度。

刻度

应采用定期(每年一次)对标准氡室进行刻度，也可以用66.4.1.2中闪烁瓶法的方法校正。

注意事项

1)该方法的优点是方法可靠，直接快速，既可以直接收集空气试样进行测量，也可以使空气不断流过测量装置进行连续测量，在实验室使用可较快地给出氡浓度及其动态变化。缺点是:灵敏度低，不适合低水平测量，设备笨重，不便现场使用;测量时间较长，读数方法原始，要用肉眼观察指示丝的偏转速度。

2)FD-105K测氡仪是20世纪60～70年代的产品，目前已停止生产，但目前地震系统仍在使用，主要用作水中氡的测量。

66.4.2.2 α聚集器法

方法提要

这类仪器通过²¹⁸Po(RaA)达到测氡的目的，大致分四类:α卡测量(天然α卡法、静电α卡法、带电α卡法)，α管测量，α膜测量(氡膜法或α收集膜法)和“RaA”测量(带电瞬时α卡测量)。本节介绍利用静电收集氡衰变的第一代子体RaA作为测量对象，定量测量土壤、空气或水中氡浓度的FD-3017RaA测氡仪。基本原理是当氡射气经干燥器被抽入筒内后，随即开始衰变，并产生新的子体RaA;它在初始形成的瞬间是为带正电的离子，利用它的带电特性，采用加电场的方式对它进行收集，使RaA离子在电场作用下被浓集在带负高压的金属收集片上;在经过一段时间加电收集后，取出金属片放入到操作台探测器(金硅面垒型探测器)内测量RaA的α放射性，其强度将与氡浓度成正比，根据刻度系数就可计算出氡浓度。

仪器装置

仪器主要由抽气泵和测量操作台两部分组成，抽泵除了完成抽取地下气体或水样脱气外，还起到贮存收集氡子体的功能。仪器结构见图66.15。

主要性能参数:

探测器，金硅面垒型半导体探测器，"26mm，面积531mm²。

抽气泵体积，最大采气体积1.5L，有0.2L、0.5L、1.0L和1.5L四个采气挡位。极限探测灵敏度:小于0.37Bq/L。抽气泵密封性能:在0.0933MPa(700mmHg)时，漏气速率<2666Pa/分。本底≤4脉冲/h。

测量步骤

1)连接抽气泵与操作台之间的高压电源线，操作台开机自检5～10次，预热5min左右。

2)设置测量时间2min，再设置高压存在时间2min。

3)用锤子在选定土壤上打孔，然后放入采样头，连接好干燥管和采样头与抽气泵之间的管子。

4)把收集子体用的金属片放入抽气泵顶部，预抽气0.5L左右排出，正式抽气1.5L后关闭阀门。

5)开高压按钮，等待2min听到报警声后，15s内将金属片从抽气泵顶部移到操作台探测器上。此时，可以排出抽气泵中气体并拔出采样头。

6)等待2min测量结束后，读数、记录，然后收金属片，关高压时间设置，再关测量时间设置到off档。

7)计算:

岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析

图66.15 FD-3017RaA测氡仪结构图

式中:CRn为氡浓度，Bq·m^-3;N_RaA为RaA的α脉冲计数，次;J为换算系数，Bq·m^-3·次^-1。

刻度

应采用定期(每年一次)对标准氡室进行刻度，正常工作过程中每日用固体镭平面源进行校正。

注意事项

1)该仪器的优点是没有探测器污染问题，也不存在氡射气的干扰影响，并且具有较高灵敏度、操作简便、现场可获取结果等。

2)缺点是采气量有时难以控制，特别是在黏土、难抽气的地区。