利用SSNTD研究部分土壤样品的氡活性和氡析出率

h . K.Sarma
Deptt副教授。物理，b.b.k.学院，纳冈，巴佩塔，阿萨姆邦，Pin- 781311，印度

摘要

土壤氡析出率是评价环境氡水平的重要指标之一。固体核径迹探测器(SSNTD)已广泛应用于土壤和其他方面氡排放的研究。本文介绍了在印度阿萨姆邦古瓦哈蒂的Noonmati炼油厂不同地点采集的土壤样品中氡浓度、氡析出率和镭含量的结果。氡浓度范围为380.95 ~ 457.14 Bq/ m3。氡以面积和质量计算的呼出率分别为117.48 ~ 140.97 mBqm-2hr-1和3.32 ~ 3.99 mBqkg-1hr-1。镭含量范围为5.34 ~ 6.40 Bq/ Kg。土壤样品中镭含量与氡析出率之间有良好的相关性。

关键字

氡，镭，土壤，SSNTD

介绍

在过去的几十年里，人们对环境氡的研究产生了很大的科学兴趣。主要原因之一是其相关的健康危害;另一个原因是它被广泛用作环境示踪剂[1]。铀存在于岩石和土壤中。最丰富的同位素是238 U，衰变生成222 Rn。氡是惰性气体，因此不会发生化学反应，从而阻止它在土壤中自由移动。土壤是氡的来源之一。土壤中氡气(222rn)的渗透已被确定为影响许多建筑物室内氡水平的主要机制之一[2]。据报道，世界范围内平均60.4%的室内氡来自建筑物的地面和周围土壤[3]。关于氡呼出率空间变异性的信息将有助于确定有高氡暴露风险的地区。 On the other hand, the well understood chemical behavior (inert gas) of radon 222 Rn and its convenient half life (3.82 d) make radon to be a useful tracer in studies of air mass transportation. For example, it is often used in validating global atmospheric transport models [4, 5]. Once radon is free to move, when it has left its original matrix through the emanation process; it can give rise to different mechanisms of migration, until it arrives at the soil surface and exhalates to the atmosphere. The first mechanism of migration is diffusion. The second one is convection, which can occur when a sufficient thermal gradient is available within the soil depending on many local parameters such as viscosity, porosity, permeability. The third one is transport by means of gas carrier [6].

Henshaw等人，1990，[7]声称氡暴露与白血病和某些其他癌症的风险有关，如黑色素瘤和肾癌和前列腺癌

调查区域

在目前的调查中，在位于印度阿萨姆邦古瓦哈蒂的Noonmati的Gauhati炼油厂附近的一些地区的环境中对镭(226 Ra)和氡(222 Rn)进行了估计。地理位置为北纬26º13/度，东经91º52/度。地面高度距平均海平面64米。

实验方法

“Can技术”[8,9,10,11]用于测量从该地区不同地点采集的部分土壤样品中的镭和氡的呼出率。从不同地点采集的干燥样品被细磨成粉，并通过200目筛网进行筛分。每个部位样品的细粉(250克)分别装入不同的玻璃瓶，用聚乙烯薄板密封30天，以达到平衡。一个月后，LR-115 (II型)塑料探测器被固定在软木盖的下侧，然后轻轻压在玻璃瓶上的聚乙烯片上(如图1所示，作为发射室)，这样平衡不被扰乱或有最小可能的干扰(如果有的话)。然后将这些瓶子密封并放置90天，这样探测器就可以记录由氡衰变产生的α粒子。暴露的探测器在2.5N, NaOH溶液(60±1)0C下使用恒温浴蚀刻90分钟。轨道计数使用(奥林巴斯)光学显微镜在400倍放大。

利用Can技术(图1)计算土样中镭的浓度，计算公式为:[12]，

其中CRA是给定样品的有效镭含量(Bq kg-1)， ρ是轨道密度(轨道cm-2)。M为样品质量(250gm)， A为瓶子横截面面积(7.085×10-3m2)， h为探测器与样品顶部之间的距离(0.135 M)， K为灵敏度因子，在本例中为0.0245道cm-2d-1 / Bqm- 3 [13]， Te为有效曝光时间(天)。Te与222Rn的实际曝光时间T和衰减常数λ的关系为:

按面积计算的氡呼出率由下式(9,11)计算

式中EA为氡以面积表示的呼出率(Bq.m-2h-1);C为LR-115塑料探测器(Bq.m-3h)测量的综合氡暴露量;V为罐头的有效容积(m3);λ (=7.5×10-3h-1)为氡的衰变常数;A是罐子的面积(m2)。对公式进行了修正，计算出以质量为单位的氡呼出率(Bq.Kg-1h-1)。

以质量计算的氡呼出率由表达式计算:

其中EM是氡以质量表示的呼出率，M是样品的质量(250 gm)。λ的值可以通过公式计算:

T = 0.693 / λ

其中T =氡的半衰期= 3.82天

积分氡浓度可根据公式计算，

其中TR为cm-2轨道数，d为曝光时间，K为校准因子(灵敏度因子)= 0.0245轨道cm-2 d-1/Bq.m-3。

结果和讨论

我们从Noonmati地区的不同位置收集了土壤样本，即Sankardev Nagar, Bishnurava Nagar和Salbari。表1给出了从这些地点采集的土壤样品中氡的呼出率和土壤样品中镭的含量。从表中可以看出，在Sankardev Nagar采集的土壤样品中，按面积计算的氡析出率在117.48 ~ 139.858 mBqm-2h-1之间，平均为125.88 mBqm-2h-1。比什努瓦纳格和萨尔巴里的氡呼出率分别为120.278 ~ 140.977 mBqm-2h-1和121.950 ~ 134.823 mBqm-2h-1，平均分别为129.17 mBqm-2h-1和128.41 mBqm-2h-1。

对于Sankardev Nagar，以质量计算的氡呼出速率在3.329 ~ 3.963 mBqKg-1h-1之间，平均为3.56 mBqKg-1h-1。以质量计算，比什努拉瓦-纳加尔和萨尔巴里的氡呼出率分别为3.408 ~ 3.995 mBqKg-1h-1和3.456 ~ 3.820 mBqKg-1h-1，平均分别为3.65 mBqKg-1h-1和3.63 mBqKg-1h-1。

不同地区土壤样品中镭含量的变化情况也如表1所示。土壤中镭含量在5.34 ~ 6.35 BqKg-1之间变化，在Sankardev Nagar采集的土壤样品中平均为5.71 BqKg-1，在Bishnurava Nagar和Salbari分别为5.46 ~ 6.40 BqKg-1和5.54 ~ 6.13 BqKg-1之间变化，在5.86 BqKg-1和5.83 BqKg-1之间变化。

从表1可以看出，氡的呼出速率在不同的地方有明显的差异。这种变化可能是由于土壤中镭含量[14]和孔隙度[15]的差异造成的。在本研究中，我们观察到土壤样品中的镭含量也因地而异。

氡呼出率随镭含量随面积的变化如图2所示，氡呼出率随镭含量随质量的变化如图3所示。

土壤和岩石(建筑材料)中镭活性的最大可接受值必须小于370 Bq。Kg-1安全使用[16]。

结论

1)本研究土壤样品中镭活性的观测值小于最大允许值，远低于全球值30 BqKg-1[17]。

2)我们观察到土壤中镭含量与土壤氡呼出速率之间的正相关关系。

3)结果表明，就镭的健康危害效应而言，该地区是安全的。

参考文献

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