氡同位素计量技术是环境氡同位素及其子体测量结果可靠性的重要保证。本文介绍了氡同位素源、氡计量技术、钍射气计量技术和氡析出率计量技术研究现状,总结了各类氡同位素源、各国氡室、钍射气室和氡析出率标准装置的性能特点,指出了氡同位素计量技术存在的一些挑战。

国际放射防护委员会(ICRP)在2017年137号出版物中更新了氡及氡子体暴露剂量转换因子,从20世纪90年代采用的1.4 mSv/(mJ·h·m^-3)调整为矿井3.3 mSv/(mJ·h·m^-3)、室内工作场所5.7 mSv/(mJ·h·m^-3),导致铀矿井和水冶厂房的氡及氡子体浓度控制限值相应降低(矿井由2 700 Bq/m³降至2 000 Bq/m³,水冶厂房由2 400 Bq/m³降至600 Bq/m³),降氡防护成本将显著增加。而随着铀矿开采冶炼方法的进步和变化,出现了高负压情况下高泄露、高释放等新的氡污染问题;伴生放射性矿产资源的开发利用使得钍射气及其子体的测量与防护也成为了氡防护领域面临的新问题。

氡及其短寿命子体是公众所受天然辐射照射的主要来源,其准确测量是环境辐射监测与辐射防护的重要技术基础。本文对ISO 11665系列国际标准与我国氡及其子体相关测量标准开展对比研究,从体系架构、测量方法、主要技术参数及实际应用导向等方面梳理两者的差异。分析表明,国内标准存在体系分散、部分标准版本滞后、氡子体直接测量方法缺失、α能谱法尚未形成标准化规范等问题。针对上述问题,本文提出借鉴ISO 11665系列标准开展国内标准融合修订思路,搭建由总则、方法原理、应用领域三个层次组成的16部分《空气中氡及其子体的测量方法》标准体系框架,可为建立协调统一、要素完备的国内氡测量标准体系提供系统性参考。

为揭示降雨对土壤氡浓度的影响规律及其机理,本文采用实验观测与数值模拟相结合的方法,系统研究了降雨条件下土壤氡浓度的动态响应特征。开展了不同降雨模式的跟踪测量实验,持续监测了降雨量、土壤氡浓度、土壤气体渗透率等参数的动态变化,提出了由孔隙抑制、射气衰减效应、盖层效应及降雨渗流效应四种机制共同作用的土壤氡浓度理论假设,构建了两层土壤水-气氡运移模型,实现了对降雨入渗过程中氡浓度场的理论模拟。研究结果表明:两层土壤模型所构建的四种机制耦合模型可重现降雨实验中土壤氡浓度先升后降的响应趋势;94%的模型预测值落入实测值的±2σ区间,接近正态分布2σ置信水平的理论覆盖率(95.4%)。归一化分析表明,盖层效应参数是四种机制中对含水量变化最敏感的参数;入渗对流速度在达到峰值后下降,揭示了高含水量下气相通道消失导致的对流上限效应。随着降雨总量由64 mm增至227 mm,模拟偏差由氡浓度上升滞后逐渐转为系统性偏低,平均绝对误差(MAE)由1.96上升至3.81 kBq/m³,反映出模型对暴雨期盖层效应所导致的地表封闭与氡积累机制表达尚不充分,四种机制耦合的瞬态响应幅度仍有改进空间。研究结果可为排除降雨干扰、提高土壤氡浓度在氡地质潜势评价及铀矿地质勘查氡数据处理中的应用提供理论依据。

为研究多孔材料孔结构(用孔径、孔形、孔体积和比表面积表征)对氡动态吸附的影响,选取了具有单一孔径的分子筛(3A、4A、5A、ZSM-5和13X型)和不同孔形结构的活性炭材料(椰壳活性炭和活性炭纤维),在标准氡室中开展了氡动态吸附性能实验。结果表明,孔径匹配是提升吸附热力学的关键,有效孔径为5.3~5.8 Å的ZSM-5分子筛相比于其他几种分子筛材料表现出最优性能;孔形结构显著影响吸附动力学,椰壳活性炭因其具有较大的有效微孔体积以及分级连通的孔结构作为传质通道,其氡吸附系数达4.45 L/g,远高于孔道短、有效微孔体积较小的活性炭纤维(1.52 L/g);在提高吸附材料孔比表面积和总孔体积的前提下,增加0.5~0.7 nm的有效微孔体积并构筑适量过渡孔能提升氡吸附容量。该研究结论可为高效氡吸附材料的定向设计提供依据。

选取广西老君洞、九龙洞和金伦洞3处旅游岩溶洞穴(均属溶洞类型),开展全年每月1次固定点位空气氡、氡子体、水中氡浓度及微气象参数同步监测,并估算特定暴露情景下的有效剂量。结果显示,空气氡、氡子体及水中氡水平三者均为九龙洞最高、金伦洞次之、老君洞最低,空气氡浓度年均值分别为211.42±194.73、104.97±52.33和13.74±8.33 Bq/m³,氡子体浓度年均值分别为135.07±124.94、66.31±37.88和8.93±8.22 Bq/m³,水中氡浓度年均值分别为3.060±3.141、0.745±0.329和0.338±0.076 Bq/L;九龙洞和金伦洞空气氡及氡子体浓度在6—9月相对较高,老君洞整体处于低值水平;九龙洞水中氡水平最高,与空气氡年内变化具有较清楚的对应关系;微气象参数分析显示,空气氡与气压的关系较明显,九龙洞和金伦洞空气氡均与气压呈负相关。剂量估算表明,游客2 h/次参观情景下有效剂量为0.000 17~0.002 5 mSv,100 h累积驻留情景下为0.008~0.125 mSv。结果可为旅游岩溶洞穴氡监测及辐射防护管理提供参考。

为探究广西南宁城区室外大气氡浓度的水平特征与变化规律,以南宁市城区中心为监测点,开展了两次为期一年的连续监测(2023年4月—2024年3月、2024年10月—2025年9月)。采用3款测氡仪同步测量,结合气象数据深入分析氡浓度的动态变化及关键影响因素。有效监测数据获取率为95.0%,结果显示:2023—2025年南宁城区室外大气氡浓度平均值为14.5±9.7 Bq/m³,具有显著的昼夜与季节性变化特征。日变化氡浓度峰值出现在6:00—7:00(18.0 Bq/m³),谷值出现在14:00—15:00(11.7 Bq/m³);季节变化夏季(6—8月)浓度最低,冬季(12—2月)浓度最高。相关性分析表明,温度、风速与氡浓度呈负相关,空气质量指数与氡浓度呈正相关。研究结果为南宁城区氡暴露剂量评估、大气边界层研究及辐射环境监测提供了科学数据支撑。

为了解深圳市氡浓度水平,2025年3月到10月测量了深圳市151个点位的土壤氡浓度、土壤氡析出率及原位大气氡浓度,得到土壤氡浓度范围为 3.72×10³~3.44×10⁴ Bq/m³,土壤原位大气氡浓度范围为 5.60~19.46 Bq/m³。深圳市土壤氡浓度具有明显的季节变化特征,旱季土壤氡浓度较高,而雨季土壤氡浓度较低;室外大气氡浓度季节性差异不明显,大气氡浓度与土壤氡浓度无显著相关性,与土壤氡析出率没有关联。深圳市土壤及室外大气氡浓度在正常本底范围,与国内外其它地区无明显差异。

氡及其子体为1类致癌物,矿工职业高氡暴露所致肺癌的归因判断是职业性放射性肿瘤诊断的关键。为优化我国氡致肺癌归因方法、降低跨人群风险转移带来的归因偏差,本研究依托我国铀矿工队列研究获取的氡致肺癌超额相对危险(ERR)系数构建归因新方法,选取177例有吸烟史的矿工肺癌病例,同步采用新方法与 GBZ 97—2017 现行标准方法开展归因分析,对比不同方法的归因结果并分析差异成因。结果表明,两种方法总归因率相近(新方法45%、标准方法43%),但在<20 WLM低剂量区域差异极显著,新方法可归因率仅3%,为标准方法的1/4;共16例病例归因结果存在分歧,其中6例低氡暴露、低发病年龄病例按标准方法可归因、新方法不可归因,10例高氡暴露、高发病年龄病例按新方法可归因、标准方法不可归因。综上,基于本土队列ERR系数的新方法剂量相关性更高、发病年龄相关性更低,可有效规避使用国外人群数据导致的不确定性,契合我国人群特征与职业卫生政策延续性,为我国氡致肺癌归因方法的优化升级提供了核心方法学支撑与数据参考。

目的 系统揭示深度梯度、通风条件与工种暴露耦合作用下金属矿井下氡浓度分布规律,识别高风险区域及人群,开展剂量学归因与风险评价。方法 回顾性分析江西赣南地区62组地下金属矿山井下测点数据,采用RAD7测氡仪开展现场检测;结合UNSCEAR推荐模型估算矿工年有效剂量,采用正态性、方差齐性检验验证数据适用性,运用方差分析与多重线性回归模型剖析多因素耦合效应。结果 井下氡浓度算术均值为(499±632)Bq/m³,中位数285 Bq/m³,16.1%测点超过1 000 Bq/m³。氡浓度随开采深度增加呈显著上升趋势(P＜0.001),≥400 m深度均值为(1 422±919) Bq/m³,为浅部(＜100 m)的6.9倍。通风有效风量率与氡浓度呈显著负相关(P＜0.001),＜60%时氡浓度高达(2 003±900) Bq/m³,≥90%时降至(128±59)Bq/m³。不同工种暴露水平差异显著(P＜0.001),采掘工年有效剂量中位数达3.917 mSv。数据经检验满足正态分布、方差齐性,符合方差分析应用条件;多因素回归模型调整R²=0.68,深度每增加100 m剂量增加0.65 mSv,风量率每提升10%剂量下降2.70 mSv。结论 金属矿井下氡污染呈现 “整体可控、局部超标” 特征。深部开采、低通风效能与采掘工高时长暴露三者耦合是导致高剂量的核心成因。应针对深部采区(≥400 m)及采掘工种实施差异化、精准化通风优化与职业健康管理策略。

为确保井下氡浓度处于安全水平,给出了基于节点风量平衡原理和氡浓度分布数学模型的井下氡浓度解算方法,以及支路氡浓度超限值时的调控方法。以陕西某煤矿矿井作为研究对象,采用数值解算与现场测量相结合的方法,根据该矿井通风网络构造,在综采面回风口、进风口与主要干道位置设置测氡点位,根据测量结果计算氡析出率,再结合各支路风量、支路断面尺寸与支路长度等参数,计算获得通风网络各支路的氡浓度数据。当某一支路氡浓度超过限值时,通过对浓度超限区域实施反演计算,解算获得满足安全阈值的通风需求量并根据计算结果进行调控,使支路氡浓度降到安全范围内。经现场实测5个节点验证,氡浓度解算结果与实测数据偏差绝对值在11%以内,且根据解算结果采取的调控措施达到了预期水平,验证了解算结果的可靠性。该研究结果可为矿井氡气防控提供理论参考。

氡是人类所受天然辐射照射的主要来源,建筑材料氡析出是室内氡的重要来源,烧结普通砖在我国农村地区楼房建设中的应用极其广泛,是绝对主导的建筑墙体材料。本文采集了10个省份的14个烧结普通砖样品,采用GC3018低本底HPGe γ谱仪测量了样品的镭含量,使用BSD-TD-K全自动真密度及开孔率分析仪测量了样品的孔隙度,使用活性炭密闭腔体法测量了样品的氡析出率和氡射气系数,通过约束建材样品测量厚度,结合源腔室、扩散窗口、累积腔室及RAD7测氡仪测量了样品的氡扩散长度和扩散系数。镭含量均值为48±9 Bq/kg,孔隙度均值为38%±3%,表面氡析出率均值为0.03±0.02 mBq·m^-2·s^-1,射气系数均值为2.2%±1.1%,氡扩散长度均值为0.44±0.10 m,氡扩散系数均值为(0.403±0.165)× 10^-6 m²·s^-1。利用氡析出相关参数结果,结合室内氡预测模型对房屋进行建材氡析出浓度的预测,同时实测房屋室内氡浓度,定量评估建材氡析出贡献,为室内氡污染的防控提供科学依据。结果显示,6个房间预测氡浓度占实测室内氡浓度的平均贡献值为41%±9%,房间一层建材析出氡占室内氡的比值比二层更小,一层比二层更易受土壤氡的影响。

本文设计了一套基于闭路循环的氡补偿测试装置,建立了相应的调控方法。通过对稳态条件和瞬变过程的模拟研究,揭示了关键参数的调控规律,提出了“气溶胶粒子浓度(C_p)→循环过滤流量(Q)→氡浓度(C_Rn)”的调控流程。通过该方法,给出了多目标工况的调控方案及参数,其中平衡因子(F)范围为0.10~0.35,平衡当量浓度(EEC)范围为140~700 Bq·m^-3,非结合态份额f_p范围为15%~50%,基本覆盖了典型测试需求,为今后氡补偿测试的实际调控提供了参考。

目的 鉴于我国稀土矿山作业环境中存在职业危害因素,研发一套能够同步监测矿尘与高氡个体暴露的协同技术设备。方法 分析稀土矿山呼吸性粉尘与高氡个体暴露监测的技术需求,提出合适的研发思路与关键研制要点。结果 采用双层滤网技术实现呼吸性粉尘BMRC曲线分离采样,结合抽气装置与玻纤滤膜,并利用CR39固体核径迹探测器完成对氡钍射气子体所致辐射剂量的定量测定。结论 该设备的研制有望同时实现对稀土矿山开采中两种主要职业危害因素(显著增加肺部及相关器官癌瘤风险)的同步采样与分析,为职业性肺癌协同作用效应的研究奠定了前期技术基础。