地表深層含有大量的放射性元素,如大家熟知的鈾、鐳和釷等,其中鐳經過衰變產生了氡氣,在受到地質活動的作用下,氡氣將從地層深處通過抽吸、擴散、地下水流等方式向上流動,再加之地層的地裂使氡氣涌向地表的巖石層和土壤里。有實驗報告說明,地球上的生物受到大部分輻射都來自于氡,約占55%,而建筑物內的氡氣有超出60%來自于土壤,另有將近40%的氡氣來自于建筑材料。某醫學組織已經將氡列為除香煙之外最主要致癌源頭。如果將建筑物或者人流密集聚會場所建造在地裂區域,那么該區域的人們必然會受到向上析出氡氣的輻射,從而導致他們的身體健康受到巨大的影響。所以,在建筑物進行規劃設計時,對土壤氡氣濃度的檢測非常必要且必須執行,根據《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB50325-2010)(2013年版)中有明確要求,房屋在建造之前,首先必須檢測該區域土壤氡元素含量,如果檢測結果表明氡含量超標,則必須采取有效的控制措施減少土壤中氡的侵入,確保氡濃度在安全線以下,保障房屋建造人員的健康,也讓最終住戶住上綠色房屋。
一、檢測土壤氡濃度的注意事項
環境保護的檢測結果具有法律效力,因此檢測結果的準確性尤為關鍵,專業的檢測機構在檢測之前,都會充分考慮和研究影響檢測結果的因素,制訂相應注意事項,這樣可以加快檢測人員的工作進度,降低數據的誤差,從目前來看,影響檢測結果因素有下面一些:
1、地質特征與地理位置的影響
權威檢測機構證實,土壤里的氡主要來自于地層深處的放射元素通過地質活動進入地表土壤。因此土壤中氡的濃度主要取決于地下土壤的鈾、鐳、滲透率、孔隙率和滲透率以及水蒸氣含量。在調查中,我們發現同一臺機器在同一地區的非地質斷裂帶測量砂土和亞粘土時,結果要差得多。沙地氡平均濃度大于1000bq/m3。然而,亞粘土很少超過100bq/m3?梢娡寥栏街Φ汀穸鹊、孔隙率高、氡濃度高;而粘附強度高,濕度大,孔隙率低,氡濃度低。地理位置處在地質斷層地區,氡濃度也相對較高。由于裂縫的存在,地層深處的氡有上升和沉淀的趨勢,氡濃度較高。根據一些地區的調查報告,地質斷層地區表層土壤的氡濃度比其他地區要高出好幾倍。
2、土壤深淺度的影響
在檢測氡濃度的時候,采樣鉆孔的深淺度會對檢測結果造成較大的影響,采樣時通常檢測人員將采樣儀器放在已鉆好的孔隙內吸取樣本氣體,鉆孔的深度不同檢測數據也會不同,一般設置了四種深度,分別為30CM、40CM、50CM和60CM,通過多次實驗表明,采樣鉆孔越深氡濃度越大,并且在深度為60CM時檢測效果最穩定也最準確。
3、采樣干燥劑的影響
通常檢測人員采樣時都會使用一定的干燥劑,并且對同一個采樣孔洞進行多次采樣,以確保檢測數據的有效性,減少干燥劑對結果的影響,實驗數據表明,越干的干燥劑檢測到的氡濃度越高,即檢測結果隨著干燥劑的變化而變化,所以干燥劑對氡濃度的檢測有一定的影響。
4、土壤干濕程度的影響
土壤的濕度對檢測結果也有明顯的影響,所以采樣時需要注意土壤的干濕程度,通過實驗數據表明,雨后檢測比雨前檢測氡濃度明顯減少,由于氡溶于水,所以下雨時會將土壤里的氡吸收而下沉到土壤的更深處。地表的氡濃度就會減少,所以檢測人員在檢測時,土壤越濕采樣的氡濃度就會越低。
5、土壤的密實度的影響
土壤密實度對氡濃度的檢測會有一定的影響,因為土壤越硬氡氣越難析出,越松軟氡氣析出的速度就越快,所以取樣時需要選取合適的地方鉆孔洞取樣尤為重要,從前面分析可知,土壤的密實度越大,檢測結果越低,反之越高。
6、檢測儀器的影響
不同的檢測儀器準確度、精度都會有所不同,所以在選取檢測儀器時,需要根據建設用地的用途,選擇不同的檢測儀器,目前,市場普遍采用rad-7型專業氡探測器和FD216型環境氡測量儀這兩種,如果對氡濃度檢測精度要求更高則選取rad-7型氡探測器,反之則選擇FD216型環境氡測量儀。
二、土壤氡濃度的檢測
土壤氡濃度的大小大約為幾百bq/m3,而對于土壤氡濃度的檢測,難點在于怎樣采集土壤中的氡氣樣本,所以根據采氣方式的不同而選取不同的檢測方法,目前檢測方法有電離室法、活性炭吸附法、靜電收集法等。下面以檢測人員經常采用的靜電收集法詳細說明土壤氡濃度的檢測過程。
靜電收集法是一種利用雙濾膜檢測氡氣的理論,其中濾膜起著隔斷氡子體進入采集器的作用,采用了微型泵,并通過靜電收集氡衰變后的第一代子體(RaA)的方式進行氡濃度的檢測,它可以進行瞬時采樣,也可以使用微型泵進行全自動連續取樣,并實時檢測出土壤中氡的濃度,這種檢測氡濃度的方法稱為靜電收集法,也稱靜電擴散法,這種方法的最大的特點就是既能連續檢測,也可以進行不連續檢測。具體的操作過程如下:土壤中的氡氣體通過特殊的取樣器收集,然后用烘干機將其泵入圓柱體,金屬收集器安裝在氣缸頂部,施加負高壓,氡衰變后,在電場作用下,在金屬捕集板上可以采樣到一個氡氣的第一代子體(RaA),一段時間后(一般會取2分鐘這個時間基點)將采集板從金屬收集器中取出并放入檢測平臺上進行檢測,檢測出RaA的α射線強度,根據氡氣含量和α射線強度成正比的關系,可能直接讀出氡濃度的值,從而確定氡的含量。檢測所采用的儀器為Rad-7型氡探測器,該儀器沒有本底,目前來說,Rad-7型氡探測器比其它氡濃度檢測器更靈敏,反應速度快,操作簡單、精度更高及檢測范圍廣,檢測結果可以直接在儀器上讀出。它常用于土壤氡濃度和建筑物內氡的檢測。
以東莞市南城公園為例,描述檢測人員采用靜電擴散法的檢測方案::
1、采樣點的確定,根據南城公園平面圖參照標準確定采樣點,規范標準規定網格的標準為10m×10m,每個網格線的交點就是采樣點,如果在采樣點的地方為巖石時,可以采用平移±2m以內的方式確定該采樣點的位置,由于南城公園面積有兩萬多平米,遠多于最少采集16個點標準。
2、本次采用靜電擴散法對南城公園進行氡濃度的檢測。
3、檢測時間的確定,首先要求天氣晴朗,無特殊情況檢測時間定在早上八點至下午六點之間,如果遇到下雨,必須在雨后二十四小時后,且檢測時天氣為晴天的情況下再進行檢測。
4、采樣氣體的收集,使用專用的鋼釘在檢測點打采樣孔洞,本方案采用孔洞的直徑為30毫米、孔洞的深度為600毫米,取樣點必須為干燥土壤,在打孔洞時當鋼釘拔出時,必須以最快的速度將采集器放入孔洞里,為了防止孔洞外的空氣進入采集器中,影響檢測數據的正確性,采集時將采集器插入孔洞中時用泥土將采集器的頂部封住。采集的時間確定為兩分鐘,而且過濾器必須用干燥劑處理,檢測完成后必須現場對數據進行詳細地記錄,記錄表必須含有采樣點編號、坐標和氡濃度數值。
三、土壤氡控制的措施
當檢測氡濃度超標時,我們必須采取對應的防治措施,以減少氡氣對人體的傷害,一般采用如下設計方案。建筑物的底層應設計為架空層,以隔絕土壤氡氣進入室內。土建工程進行地下室設計時,應利用地下室采取防治氡的措施,將土壤中的氡隔離到室內,為減少頂樓或地下室地面開裂,應采取下列措施:
1、地板(層)內嵌鋼絲網;
2、添加纖維材料,提高抗裂性能;
3、加強養護,保證澆注混凝土質量。
架空層或地下室地面的所有管孔和開口連接部位均應使用密封膠密封,建議采用土壤降壓處理的方法,防止上部地板或地下室地板下的氡,如圖1所示。設計和施工注意事項包括:
土壤降壓法系統圖
第一在底板下需要不間斷的鋪設厚度為100到150毫米小石粒,小石粒的直徑需要在12至25毫米之間;第二當樓板下的空間劃分為若干個空間地梁或地面嶺墻,孔應保留在地梁或地面嶺墻或梁排氣管中,以消除障礙樓板下的氣流,確保平穩氣流;第三在氡放電區中心設置1200毫米×1200毫米×200毫米的集氣坑;第四將集氣坑的氡氣用一根PVC管將排出至屋頂以上,PVC管的直徑控制在10厘米到15厘米之間;第五,為了能有更好的效果,在PVC管的末端安裝排風裝置;第六最好設置報警系統,當該控制系統運轉不正常,樓面負壓達不到系統要求時,系統會發出報警提醒工作人員檢查系統運行情況。
從上述分析可知,氡氣作為一種放射性氣體,對人有一定危害,所以開展檢測氡濃度的工作尤為必要且意義重大。本文簡單分析了氡氣的來源、危害、常用的檢測方法及控制氡濃度的措施,從中我們可能得出結論,要想建造綠色建筑物,在設計規劃之前一定要進行土壤氡濃度的檢測。