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土壤氡浓度检测对绿色建筑的作用

北极星环境监测网  来源:《防护工程》  作者:何筱  2019/12/10 16:39:10  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:大量权威资料研究表明,建筑物内的氡气主要来源于土壤中的析出,而氡气是一种对人体有害的放射性元素,由镭衰变成,通常只在实验室才有,可最近环保研究人员发现,氡大量存在于人们日常生活中,特别是在土壤和建材中尤为明显,其中土壤占比达到65%以上,这样导致人们的居住环境受到严重的影响,正因为如此,对于房屋周边土壤氡的检测是非常必要的,也有助于人们建造绿色建筑。本文简析检测土壤氡浓度的注意事项、土壤氡的检测方法、影响因素及其控制措施。

前言

地表深层含有大量的放射性元素,如大家熟知的铀、镭和钍等,其中镭经过衰变产生了氡气,在受到地质活动的作用下,氡气将从地层深处通过抽吸、扩散、地下水流等方式向上流动,再加之地层的地裂使氡气涌向地表的岩石层和土壤里。有实验报告说明,地球上的生物受到大部分辐射都来自于氡,约占55%[1],而建筑物内的氡气有超出60%来自于土壤,另有将近40%的氡气来自于建筑材料。某医学组织已经将氡列为除香烟之外最主要致癌源头。如果将建筑物或者人流密集聚会场所建造在地裂区域,那么该区域的人们必然会受到向上析出氡气的辐射,从而导致他们的身体健康受到巨大的影响。所以,在建筑物进行规划设计时,对土壤氡气浓度的检测非常必要且必须执行,根据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010)(2013年版)中有明确要求,房屋在建造之前,首先必须检测该区域土壤氡元素含量,如果检测结果表明氡含量超标,则必须采取有效的控制措施减少土壤中氡的侵入,确保氡浓度在安全线以下,保障房屋建造人员的健康,也让最终住户住上绿色房屋。

一、检测土壤氡浓度的注意事项

环境保护的检测结果具有法律效力,因此检测结果的准确性尤为关键,专业的检测机构在检测之前,都会充分考虑和研究影响检测结果的因素,制订相应注意事项,这样可以加快检测人员的工作进度,降低数据的误差,从目前来看,影响检测结果因素有下面一些:

1)地质特征与地理位置的影响

权威检测机构证实,土壤里的氡主要来自于地层深处的放射元素通过地质活动进入地表土壤。因此土壤中氡的浓度主要取决于地下土壤的铀、镭、渗透率、孔隙率和渗透率以及水蒸气含量。在调查中,我们发现同一台机器在同一地区的非地质断裂带测量砂土和亚粘土时,结果要差得多。沙地氡平均浓度[2]大于1000bq/m3。然而,亚粘土很少超过100bq/m3。可见土壤附着力低、湿度低、孔隙率高、氡浓度高;而粘附强度高,湿度大,孔隙率低,氡浓度低。地理位置处在地质断层地区,氡浓度也相对较高。由于裂缝的存在,地层深处的氡有上升和沉淀的趋势,氡浓度较高。根据一些地区的调查报告,地质断层地区表层土壤的氡浓度比其他地区要高出好几倍。

2)土壤深浅度的影响

在检测氡浓度的时候,采样钻孔的深浅度会对检测结果造成较大的影响,采样时通常检测人员将采样仪器放在已钻好的孔隙内吸取样本气体,钻孔的深度不同检测数据也会不同,一般设置了四种深度,分别为30CM、40CM、50CM和60CM,通过多次实验表明,采样钻孔越深氡浓度越大,并且在深度为60CM时检测效果最稳定也最准确。

3)采样干燥剂的影响

通常检测人员采样时都会使用一定的干燥剂,并且对同一个采样孔洞进行多次采样,以确保检测数据的有效性,减少干燥剂对结果的影响,实验数据表明,越干的干燥剂检测到的氡浓度越高,即检测结果随着干燥剂的变化而变化,所以干燥剂对氡浓度的检测有一定的影响。

4)土壤干湿程度的影响

土壤的湿度对检测结果也有明显的影响,所以采样时需要注意土壤的干湿程度,通过实验数据表明,雨后检测比雨前检测氡浓度明显减少,由于氡溶于水,所以下雨时会将土壤里的氡吸收而下沉到土壤的更深处。地表的氡浓度就会减少,所以检测人员在检测时,土壤越湿采样的氡浓度就会越低。

5)土壤的密实度的影响

土壤密实度对氡浓度的检测会有一定的影响,因为土壤越硬氡气越难析出,越松软氡气析出的速度就越快,所以取样时需要选取合适的地方钻孔洞取样尤为重要,从前面分析可知,土壤的密实度越大,检测结果越低,反之越高。

6)检测仪器的影响

不同的检测仪器准确度、精度都会有所不同,所以在选取检测仪器时,需要根据建设用地的用途,选择不同的检测仪器,目前,市场普遍采用rad-7型专业氡探测器和FD216型环境氡测量仪这两种,如果对氡浓度检测精度要求更高则选取rad-7型氡探测器,反之则选择FD216型环境氡测量仪。

二、土壤氡浓度的检测

土壤氡浓度的大小大约为几百bq/m3,而对于土壤氡浓度的检测,难点在于怎样采集土壤中的氡气样本,所以根据采气方式的不同而选取不同的检测方法,目前检测方法有电离室法、活性炭吸附法、静电收集法等。下面以检测人员经常采用的静电收集法详细说明土壤氡浓度的检测过程。

静电收集法[3]是一种利用双滤膜检测氡气的理论,其中滤膜起着隔断氡子体进入采集器的作用,采用了微型泵,并通过静电收集氡衰变后的第一代子体(RaA)的方式进行氡浓度的检测,它可以进行瞬时采样,也可以使用微型泵进行全自动连续取样,并实时检测出土壤中氡的浓度,这种检测氡浓度的方法称为静电收集法,也称静电扩散法,这种方法的最大的特点就是既能连续检测,也可以进行不连续检测。具体的操作过程如下:土壤中的氡气体通过特殊的取样器收集,然后用烘干机将其泵入圆柱体,金属收集器安装在气缸顶部,施加负高压,氡衰变后,在电场作用下,在金属捕集板上可以采样到一个氡气的第一代子体(RaA),一段时间后(一般会取2分钟这个时间基点)将采集板从金属收集器中取出并放入检测平台上进行检测,检测出RaA的α射线强度,根据氡气含量和α射线强度成正比的关系,可能直接读出氡浓度的值,从而确定氡的含量。检测所采用的仪器为Rad-7型氡探测器,该仪器没有本底,目前来说,Rad-7型氡探测器比其它氡浓度检测器更灵敏,反应速度快,操作简单、精度更高及检测范围广,检测结果可以直接在仪器上读出。它常用于土壤氡浓度和建筑物内氡的检测。

以东莞市南城公园为例,描述检测人员采用静电扩散法的检测方案::

1)采样点的确定,根据南城公园平面图参照标准确定采样点,规范标准规定网格的标准为10m×10m,每个网格线的交点就是采样点,如果在采样点的地方为岩石时,可以采用平移±2m以内的方式确定该采样点的位置,由于南城公园面积有两万多平米,远多于最少采集16个点标准。

2)本次采用静电扩散法对南城公园进行氡浓度的检测。

3)检测时间的确定,首先要求天气晴朗,无特殊情况检测时间定在早上八点至下午六点之间,如果遇到下雨,必须在雨后二十四小时后,且检测时天气为晴天的情况下再进行检测。

4)采样气体的收集,使用专用的钢钉在检测点打采样孔洞,本方案采用孔洞的直径为30毫米、孔洞的深度为600毫米,取样点必须为干燥土壤,在打孔洞时当钢钉拔出时,必须以最快的速度将采集器放入孔洞里,为了防止孔洞外的空气进入采集器中,影响检测数据的正确性,采集时将采集器插入孔洞中时用泥土将采集器的顶部封住。采集的时间确定为两分钟,而且过滤器必须用干燥剂处理,检测完成后必须现场对数据进行详细地记录,记录表必须含有采样点编号、坐标和氡浓度数值。

三、土壤氡控制的措施

当检测氡浓度超标时,我们必须采取对应的防治措施,以减少氡气对人体的伤害,一般采用如下设计方案[4]。建筑物的底层应设计为架空层,以隔绝土壤氡气进入室内。土建工程进行地下室设计时,应利用地下室采取防治氡的措施,将土壤中的氡隔离到室内,为减少顶楼或地下室地面开裂,应采取下列措施:

1)地板(层)内嵌钢丝网;

2)添加纤维材料,提高抗裂性能;

3)加强养护,保证浇注混凝土质量。

架空层或地下室地面的所有管孔和开口连接部位均应使用密封胶密封,建议采用土壤降压处理的方法,防止上部地板或地下室地板下的氡,如图1所示。设计和施工注意事项包括:

1.png

土壤降压法系统图

第一在底板下需要不间断的铺设厚度为100到150毫米小石粒,小石粒的直径需要在12至25毫米之间;第二当楼板下的空间划分为若干个空间地梁或地面岭墙,孔应保留在地梁或地面岭墙或梁排气管中,以消除障碍楼板下的气流,确保平稳气流;第三在氡放电区中心设置1200毫米×1200毫米×200毫米的集气坑;第四将集气坑的氡气用一根PVC管将排出至屋顶以上,PVC管的直径控制在10厘米到15厘米之间;第五、为了能有更好的效果,在PVC管的末端安装排风装置;第六最好设置报警系统,当该控制系统运转不正常,楼面负压达不到系统要求时,系统会发出报警提醒工作人员检查系统运行情况。

结束语

从上述分析可知,氡气作为一种放射性气体,对人有一定危害,所以开展检测氡浓度的工作尤为必要且意义重大。本文简单分析了氡气的来源、危害、常用的检测方法及控制氡浓度的措施,从中我们可能得出结论,要想建造绿色建筑物,在设计规划之前一定要进行土壤氡浓度的检测。


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