室內(nèi)氡是看不見、聞不到的天然放射性惰性氣體,由地基土壤和建筑材料中鈾、鐳的衰變持續(xù)產(chǎn)生。衛(wèi)生組織(WHO)將其列為Ⅰ類致癌物,長期吸入會增加肺部受照風險。我國對室內(nèi)氡濃度有明確要求:據(jù) GB 50325-2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標準》,民用建筑工程竣工驗收時室內(nèi)氡濃度不應超過 150 Bq/m3;據(jù) GB/T 18883-2022《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》,年均濃度行動水平為 300 Bq/m3;據(jù) GB/T 16146-2015,新建建筑目標水平為 100 Bq/m3、已建建筑行動水平為 300 Bq/m3。要把這些限值落到實處,前提是會用氡測量儀并取得可靠數(shù)據(jù)。本文聚焦兩類在衛(wèi)生檢測與工程驗收中應用廣泛的儀器——電離室法測氡儀與閃爍瓶法測氡儀,講清它們的工作原理、操作步驟、判定閾值與使用中的避坑要點。
氡(222Rn)是鈾-238 衰變鏈的中間產(chǎn)物,半衰期約 3.8 天。它從土壤、巖石、混凝土骨料、天然石材中持續(xù)析出,積聚在通風不良的密閉空間。由于無色無味,人在不知不覺中長時間吸入,氡本身及其短壽命子體(如 21?Po、21?Po)衰變放出的 α 粒子會在呼吸道造成內(nèi)照射。因此,氡是室內(nèi)*的放射性氣態(tài)污染物,也是許多*室內(nèi)空氣質(zhì)量管控的重點對象。
不測量*不知道風險點在哪里。新建建筑在竣工驗收階段必須開展室內(nèi)環(huán)境污染物濃度檢測,氡是其中一項強制指標;既有建筑、地下室、人防工程、地下車庫等通風受限場所,以及位于高本底地質(zhì)區(qū)的住宅,更建議定期測量。測量的直接目的是把現(xiàn)場濃度與現(xiàn)行限值比較,判斷是否需要采取通風、密封、土壤減壓等降氡措施。需要強調(diào)的是,氡致健康風險被學界認為是“線性無閾”關系——并不存在絕對安全的濃度下限,原則上是“能低則低”。因此測量不僅用于判斷是否超標,更用于持續(xù)壓低風險水平、驗證降氡措施是否到位。
不同測量方法的適用標準、采樣時長、結(jié)果含義各不相同。有的給出瞬時值,有的給出數(shù)天到數(shù)月的累積均值;有的適合實驗室精密測量,有的適合現(xiàn)場快速篩查。若方法選擇或操作不規(guī)范,測出的數(shù)據(jù)既可能誤判風險,也可能在驗收或復檢中不被認可。電離室法與閃爍瓶法是兩類具有代表性的路線,前者偏向現(xiàn)場快速連續(xù)測量,后者是經(jīng)典累積采樣測量方法,二者恰好覆蓋了大多數(shù)室內(nèi)場景的需求。
按測量原理,室內(nèi)氡濃度測量儀器大致可分為主動式(實時或短時間測量)與被動式(長期累積)兩大類。主動式靠泵吸或內(nèi)置探測即時給出讀數(shù),被動式依靠探測器長期暴露后實驗室分析。常見技術(shù)包括脈沖電離室法、閃爍室(閃爍瓶)法、靜電收集法、α 能譜法、固體徑跡法、活性炭盒法等。
理解這些路線的區(qū)別,先要厘清一個基礎概念——氡與其短壽命子體處于動態(tài)平衡,而儀器實際探測的往往是子體的 α 衰變,再通過“平衡因子”反推氡本身濃度。空氣中氡濃度為 C_Rn,其短壽命子體(21?Po、21?Pb、22?Bi、21?Po)的濃度與氡并不時刻相等,二者的比例稱為平衡因子 F。在室內(nèi)通風常態(tài)下,F(xiàn) 多介于 0.3 至 0.7;在通風極強的場所 F 偏低,在密閉空間 F 偏高。多數(shù)瞬時或短時間測量方法測得的“當量濃度”已隱含對平衡狀態(tài)的假設,因此采樣期間的通風狀況會改變讀數(shù)的物理含義。這也是為何標準強調(diào)固定采樣條件、并在報告中注明測量方法——同一個數(shù)值,若測量原理與平衡假設不同,所代表的暴露含義會有差異。
電離室法以氣體電離電荷反映氡濃度。儀器內(nèi)部是一個充有收集電極的腔室,待測空氣進入后,氡及其子體衰變放出的 α 粒子使腔內(nèi)氣體分子電離,產(chǎn)生電子-離子對,在外加電場作用下形成可被計數(shù)的電脈沖。脈沖計數(shù)率與腔室內(nèi)氡濃度成正比。脈沖電離室(能區(qū)分 α 能譜)靈敏度高,適合現(xiàn)場快速、連續(xù)監(jiān)測。
閃爍瓶法使用內(nèi)壁涂有硫化鋅(ZnS(Ag))閃爍體的密封容器作為采樣與探測一體裝置。將待測空氣吸入已抽真空的閃爍瓶并密封,避光放置使氡及其短壽命子體達到放射性平衡,子體衰變放出的 α 粒子激發(fā) ZnS 閃爍體發(fā)出可見光,經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號計數(shù)。計數(shù)率經(jīng)刻度系數(shù)折算即為氡濃度。該方法由 GB/T 16147-1995《空氣中氡濃度的閃爍瓶測量方法》規(guī)定,適合室內(nèi)外及地下場所的空氣氡濃度測量。
α 能譜法通常配合靜電收集或半導體探測器,分離并測量氡子體特征 α 峰,可在較短時間內(nèi)給出結(jié)果,適合現(xiàn)場快速篩查與連續(xù)監(jiān)測。北京康高特(KGT)代理的美國 Bladewerx(布雷達韋克斯)SabreAlert 便攜 α 譜氡及氡子體測量儀即屬于這一路線,可作為電離室法、閃爍瓶法之外快速獲取讀數(shù)的補充手段,用于通風改造前后效果驗證或突發(fā)氡異常排查。
固體徑跡法、活性炭盒法依靠探測器長期暴露(數(shù)天至一年)后實驗室分析,得到時間加權(quán)平均濃度,適合背景調(diào)查與長期趨勢評估,但無法即時讀數(shù)。
選型時至少考慮四個維度:其一是響應速度,連續(xù)監(jiān)測法可記錄濃度隨時間變化,被動法只能給累積均值;其二是溯源依據(jù),是否對應現(xiàn)行標準方法、能否在計量機構(gòu)檢定;其三是現(xiàn)場條件,采樣時長、是否需要電源、是否需要避光或恒溫;其四是結(jié)果用途,是用于驗收留證、風險篩查還是長期趨勢。把這四個維度與待測場所匹配,才能選到合適儀器。
電離室法以氣體電離電荷反映氡濃度。儀器內(nèi)部是一個充有收集電極的腔室,待測空氣進入后,氡及其子體衰變放出的 α 粒子使腔內(nèi)氣體分子電離,產(chǎn)生電子-離子對,在外加電場作用下形成可被計數(shù)的電脈沖。脈沖計數(shù)率與腔室內(nèi)氡濃度成正比。脈沖電離室(能區(qū)分 α 能譜)靈敏度高,適合現(xiàn)場快速、連續(xù)監(jiān)測。
閃爍瓶法使用內(nèi)壁涂有硫化鋅(ZnS(Ag))閃爍體的密封容器作為采樣與探測一體裝置。將待測空氣吸入已抽真空的閃爍瓶并密封,避光放置使氡及其短壽命子體達到放射性平衡,子體衰變放出的 α 粒子激發(fā) ZnS 閃爍體發(fā)出可見光,經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號計數(shù)。計數(shù)率經(jīng)刻度系數(shù)折算即為氡濃度。該方法由 GB/T 16147-1995《空氣中氡濃度的閃爍瓶測量方法》規(guī)定,適合室內(nèi)外及地下場所的空氣氡濃度測量。
α 能譜法通常配合靜電收集或半導體探測器,分離并測量氡子體特征 α 峰,可在較短時間內(nèi)給出結(jié)果,適合現(xiàn)場快速篩查與連續(xù)監(jiān)測。北京康高特(KGT)代理的美國 Bladewerx(布雷達韋克斯)SabreAlert 便攜 α 譜氡及氡子體測量儀即屬于這一路線,可作為電離室法、閃爍瓶法之外快速獲取讀數(shù)的補充手段,用于通風改造前后效果驗證或突發(fā)氡異常排查。
固體徑跡法、活性炭盒法依靠探測器長期暴露(數(shù)天至一年)后實驗室分析,得到時間加權(quán)平均濃度,適合背景調(diào)查與長期趨勢評估,但無法即時讀數(shù)。
脈沖電離室測氡儀多用于現(xiàn)場快速、連續(xù)監(jiān)測,操作流程以“準備—布點—測量—記錄—讀數(shù)判讀”為主線。
電離室法以氣體電離電荷反映氡濃度。儀器內(nèi)部是一個充有收集電極的腔室,待測空氣進入后,氡及其子體衰變放出的 α 粒子使腔內(nèi)氣體分子電離,產(chǎn)生電子-離子對,在外加電場作用下形成可被計數(shù)的電脈沖。脈沖計數(shù)率與腔室內(nèi)氡濃度成正比。脈沖電離室(能區(qū)分 α 能譜)靈敏度高,適合現(xiàn)場快速、連續(xù)監(jiān)測。從機理上看,普通電離室給出總計數(shù),脈沖電離室則通過幅度分析區(qū)分不同能量的 α 粒子,把氡子體(21?Po 約 6.0 MeV、21?Po 約 7.7 MeV)與環(huán)境本底分開,提高抗干擾能力。這也是它在環(huán)境連續(xù)監(jiān)測中常被用作標準參考手段的原因。操作中需確認腔內(nèi)無殘留放射性污染,并定期用本底測量驗證。
開機預熱并按說明書自檢,確認電池電量、腔內(nèi)潔凈、采樣泵與流量、測量模式與時間間隔設置正常。儀器須按 JJG 825-2013《測氡儀檢定規(guī)程》定期送檢,使用中應輕拿輕放。若不具備 24 小時連續(xù)測量條件,一般選取上午 8 點至 12 點采樣,且至少連續(xù)測量 2 天,以降低晝夜波動影響。
室內(nèi)布點應滿足相應標準的采樣條件:點位選在人員經(jīng)常停留的房間,避開門窗、空調(diào)出風口、熱源與新風口,距地面約 0.8 至 1.5 米(呼吸帶高度),每 50 平方米左右至少設 1 個測點。室外測量應遠離公路、煙囪等設施,周圍 10 米內(nèi)無建筑物,測量高度一般不超過 1.5 米,并做好防水、防日曬;雨天、雨后 24 小時內(nèi)或大風過后 12 小時內(nèi)不宜測量。
將儀器置于選定位置,按操作規(guī)程開機測量。脈沖電離室以計數(shù)率折算氡濃度,儀器顯示的體積活度響應由校準或檢定單位給出。測量期間應完整記錄時間、地點、溫濕度、大氣壓、封閉狀態(tài)、儀器參數(shù)等信息,確保數(shù)據(jù)可追溯。讀數(shù)穩(wěn)定后取測量期間平均值,與限值比較。
氡濃度平均值按公式 C_Rn = ΣQ_i / (n·R) 計算,其中 n 為測量次數(shù),R 為體積活度響應。關鍵是 R 必須來自有效校準,否則讀數(shù)缺乏量值溯源。
單次讀數(shù)包含系統(tǒng)誤差與統(tǒng)計漲落。脈沖計數(shù)的統(tǒng)計不確定度隨測量時間延長而降低,故短時快速篩查的統(tǒng)計不確定度往往大于長時間累積測量。儀器還應使用標準氡源開展期間核查,記錄計數(shù)響應是否漂移。據(jù) JJG 825-2013 要求,測氡儀在氡體積活度為(0.4~1)kBq/m3 條件下進行重復性測量,單次測量時間一般不少于 30 分鐘、測量次數(shù)不低于 10 次,重復性以多次測量的相對標準偏差表征。這一要求提示:現(xiàn)場若只做幾分鐘的瞬時讀數(shù),其不確定性會明顯偏大,不宜直接作為驗收結(jié)論。
閃爍瓶法按 GB/T 16147-1995 執(zhí)行,核心是“抽真空采樣—避光平衡—測量”,適合需要實驗室級溯源的累積測量。
閃爍瓶內(nèi)壁涂有 ZnS(Ag) 閃爍粉,上部有密封通氣閥。使用前將瓶內(nèi)空氣抽出形成真空或近真空態(tài),檢查閥門密封與內(nèi)壁完好,確保避光保存。瓶體材質(zhì)通常為不銹鋼、銅或有機玻璃等低本底材料。
到待測點后,按規(guī)程將待測空氣緩慢吸入已抽真空的閃爍瓶內(nèi),至瓶內(nèi)壓力平衡。采樣過程應避免劇烈晃動與光照,記錄采樣時間、地點、溫濕度、封閉條件與房屋信息。瞬時采樣可在幾秒至幾十分鐘內(nèi)完成,適合捕捉某時刻濃度。
采樣后密封閃爍瓶并避光放置不少于 3 小時,使瓶內(nèi)氡與 21?Po、21?Po 等短壽命子體達到放射性平衡。平衡階段嚴格避光,防止本底光干擾光電倍增管計數(shù)。這一階段是閃爍瓶法區(qū)別于即時讀數(shù)的關鍵——它測的是平衡后子體衰變給出的 α 計數(shù)。
將閃爍瓶接入配套計數(shù)裝置,測量 222Rn、21?Po、21?Po 衰變放出的 α 粒子計數(shù)率。按說明書或標準給出的刻度系數(shù),將計數(shù)率折算為空氣氡濃度(Bq/m3)。閃爍瓶與計數(shù)裝置須定期在氡室中用標準氡源刻度,刻度結(jié)果決定換算系數(shù)的可靠性。
刻度是閃爍瓶法數(shù)據(jù)可信的核心。標準方法要求用已知濃度的標準氡室(或標準氡源)對整套裝置進行刻度,得到計數(shù)率到濃度的換算系數(shù),并評估刻度不確定度。未經(jīng)刻度的閃爍瓶,即使采樣與測量操作完全正確,給出的也只是無量值依據(jù)的計數(shù),不能稱為濃度。實際工作中,應在每次測量批次前后用刻度源驗證裝置狀態(tài),記錄本底計數(shù),確保本底穩(wěn)定且不隨時間漂移。
閃爍瓶法測得的是采樣時刻至平衡后這段時間對應的濃度狀態(tài),屬于“瞬時”或“短時間”測量結(jié)果。它反映的是采樣點當時的通風與析出條件,不等于長期平均暴露。若要評價居住者全年暴露,應結(jié)合多次測量或補充長期累積法。這也說明:驗收測量強調(diào)按標準規(guī)定的采樣條件(封閉時長、布點、高度)執(zhí)行,正是為了讓不同場所的數(shù)據(jù)具備可比性。
電離室法響應快、可連續(xù)記錄濃度隨時間的變化,適合現(xiàn)場快速篩查、通風改造前后對比、動態(tài)監(jiān)測;閃爍瓶法設備相對簡單、采樣后實驗室測量、溯源清晰,適合一次性或定期的空氣氡濃度測定與驗收留證。二者并不互斥,實踐中常以快速法初篩、以標準法復核。
依據(jù)現(xiàn)行標準限值,可把室內(nèi)氡濃度作如下分級(以住宅與民用建筑常用控制值為參照):
正常:氡濃度 ≤ 100 Bq/m3,低于新建建筑目標水平,風險可控,保持常規(guī)通風即可。
關注:100 Bq/m3 至 150 Bq/m3,接近或達到部分工程驗收上限,應關注通風狀況并適當增加檢測頻次。
異常:150 Bq/m3 至 300 Bq/m3,超過 GB 50325 竣工限值或接近 GB/T 18883 年均行動水平,建議排查來源并加強通風,必要時復測。
嚴重:≥ 300 Bq/m3(WHO 建議 > 500 Bq/m3 盡快實施降氡工程),應委托機構(gòu)檢測,采取密封、土壤減壓、機械通風等降氡措施并復檢驗證。
季節(jié)與通風方式會顯著改變室內(nèi)氡濃度,單層建筑、地下室、密閉空調(diào)房往往偏高。采樣期間門窗開閉、新風系統(tǒng)運行、溫濕度都會影響析出與擴散。因此單次讀數(shù)難以代表長期暴露,高氡潛勢地區(qū)或已知問題建筑應增加檢測頻次,必要時做長期累積測量。
民用建筑按 GB 50325-2020 分為Ⅰ類(住宅、學校教室、衛(wèi)生診療場所、老年人照料房屋等)與Ⅱ類(辦公樓、商店、旅館、文化娛樂場所等),竣工驗收時兩者氡濃度限量均為 150 Bq/m3,但使用人群與暴露時長不同,復檢策略應有區(qū)別。新建建筑應在竣工驗收階段完成檢測;既有住宅建議每 3 至 5 年測量一次;地下室、人防工程、地下車庫等通風受限空間,以及位于花崗巖地區(qū)、斷裂帶附近、含鈾礦帶等高本底地質(zhì)區(qū)的建筑,應增加頻次。對于土壤氡潛勢高的地塊,還應在工程勘察設計階段開展土壤氡濃度測定,據(jù) GB 50325-2020 按測定結(jié)果采取相應防氡措施。
竣工驗收與驗收留證優(yōu)先采用有標準方法支撐的方案(如閃爍瓶法或按 HJ 1212-2021《環(huán)境空氣中氡的測量方法》的脈沖電離室法、靜電收集法等);日常快速篩查與動態(tài)監(jiān)測可選用連續(xù)測氡儀;需要長期平均濃度可做被動累積測量。北京康高特(KGT)代理的 Bladewerx SabreAlert 便攜 α 譜氡及氡子體測量儀可作為快速連續(xù)監(jiān)測的補充設備。
無論哪類儀器,出廠或修理后、長期停用后復用,均應依據(jù) JJG 825-2013 送檢或期間核查。未校準的儀器讀數(shù)缺乏量值溯源,既無法判斷風險,也可能在驗收中不被采信。日常應使用標準氡源開展期間核查,記錄核查結(jié)果。
布點避開通風口與熱源、采樣高度取呼吸帶、記錄完整環(huán)境參數(shù),這些細節(jié)決定數(shù)據(jù)代表性。采樣期間若違反封閉或溫濕度要求,后續(xù)再精密的測量也失去意義。
不要把瞬時高值直接等同于長期超標,應結(jié)合測量時長與標準對結(jié)果含義的要求解讀;不要把不同方法的讀數(shù)簡單橫向比較而不考慮測量原理與采樣時長差異;不要省略避光平衡、刻度系數(shù)等關鍵步驟;不要使用超過檢定有效期的儀器出具驗收數(shù)據(jù)。
一份能被采信的氡濃度報告,除濃度數(shù)值外,還應包含:測量方法(對應標準號)、儀器型號與編號、上一次檢定/校準日期、采樣時間地點與布點圖、封閉狀態(tài)與采樣時長、溫濕度大氣壓、原始讀數(shù)或計數(shù)、刻度系數(shù)與不確定度說明。現(xiàn)場應填寫采樣記錄表,留存環(huán)境條件與儀器狀態(tài)。缺少這些要素的數(shù)據(jù),在復檢或驗收爭議中難以作為依據(jù)。
測氡儀多為電離輻射相關精密儀器,操作應輕拿輕放、防潮防曬;閃爍瓶法須嚴格避光,光電倍增管避免強光直射;電離室法的收集腔應保持清潔,防止粉塵或濕氣影響電離效率;長期不用的儀器應按規(guī)定存放并到期送檢。測量人員應經(jīng)過培訓,熟悉所用儀器的操作規(guī)程與標準方法要求。
問:電離室法和閃爍瓶法哪個結(jié)果更準?
答:兩種方法在規(guī)范操作下都能給出可靠數(shù)據(jù),準確性的關鍵在于儀器是否經(jīng)有效校準、采樣是否規(guī)范。電離室法偏快速連續(xù),閃爍瓶法偏標準累積,用途不同,不能簡單說誰更準。驗收與復檢應以相應標準規(guī)定的方法為準。
問:閃爍瓶為什么必須避光放置 3 小時?
答:閃爍瓶法測量的是氡與其短壽命子體達到放射性平衡后衰變放出的 α 計數(shù)。從采樣到平衡需要時間,避光是為了防止環(huán)境光進入光電倍增管引起本底干擾。跳過或縮短平衡時間會導致計數(shù)偏低、結(jié)果失真。
問:測一次*能判斷室內(nèi)氡是否超標嗎?
答:單次測量能反映采樣時段的濃度,但氡濃度受季節(jié)、通風、使用方式影響大。竣工驗收按標準執(zhí)行即可;既有建筑建議定期測量,高本底或已知問題場所應增加頻次,必要時用長期累積法得到時間平均值。
問:儀器多久校準一次?
答:通常依據(jù) JJG 825-2013 開展檢定或校準,周期一般為 12 個月;經(jīng)歷大修、強沖擊或長期停用后復用,應提前校準。日常可用標準氡源做期間核查。
問:家里測出 200 Bq/m3 該怎么辦?
答:該數(shù)值已超過 GB 50325 竣工上限并接近 GB/T 18883 年均行動水平,屬于異常區(qū)間。建議先加強通風、排查地下室與地基縫隙來源,必要時委托有資質(zhì)機構(gòu)復測;若長期偏高,應考慮密封或機械通風等降氡措施并復檢。
問:電離室法和閃爍瓶法測出的數(shù)值可以直接比較嗎?
答:不宜直接橫向比較。前者多為快速、連續(xù)或短時間測量,反映采樣時段濃度;后者為采樣后平衡測量的累積狀態(tài)濃度。二者測量原理、采樣時長、對平衡因子的假設不同,數(shù)值含義有差異。比較前應確認所用方法、采樣條件與對應標準是否一致。
問:為什么通風后復測數(shù)值會明顯下降?
答:氡主要靠空氣交換稀釋,關閉門窗時土壤與建材析出的氡持續(xù)積聚,濃度上升;加強通風后室內(nèi)外空氣交換增強,濃度隨之下降。這也是標準要求固定封閉時長與采樣條件的原因——只有在可比條件下測得的數(shù)據(jù)才能橫向比較與用于驗收。
室內(nèi)氡濃度測量是隱藏風險可視化的首要環(huán)節(jié)。電離室法以快速連續(xù)見長,適合現(xiàn)場初篩與動態(tài)監(jiān)測;閃爍瓶法以標準累積見長,適合驗收留證與實驗室溯源,二者方法互補、用途分明。把儀器用對的前提,是讀懂原理、按標準規(guī)范采樣、保證儀器有效校準、并以現(xiàn)行限值(GB 50325-2020 的 150 Bq/m3、GB/T 18883-2022 的 300 Bq/m3 年均行動水平等)科學判讀。對于需要快速連續(xù)讀數(shù)的場景,北京康高特(KGT)代理的美國 Bladewerx SabreAlert 便攜 α 譜氡及氡子體測量儀可作為有效補充。測量只是起點,結(jié)合通風、密封、土壤減壓等降氡手段并復檢驗證,才能真正把氡這一看不見的健康隱患關在門外。