0 引 言自然界中氡有三种同位素 ( 2 2 2 Ｒｎ、2 2 0 Ｒｎ和2 1 9Ｒｎ) ,它们分别来源于铀、钍和锕三个自然系列 ,但因后二者的半衰期短 ,其产生的环境效应可忽略 ,所以 ,通常所指的氡主要是2 2 2 Ｒｎ。岩石和土壤中含有天然放射性元素铀 (镭 ) ,母体元素铀 (镭 )经衰变后 ,产生放射性氡气 ,氡通过扩散和对流 ,经通道部分进入空气。氡可通过以下渠道进入房间 :一是通过管道水、燃气和一些其它生活必需品 ;二是通过建筑材料 (水泥、砖、砂石、涂料和陶瓷材料等 ) ;三是从地下穿过地基的缝隙。就世界平均而言 ,来源于第三渠道的氡气占室内氡的 60 .4% <1 > 。氡又通过呼吸道、消化道、皮肤、粘膜、伤口等途径进入人体。氡及其子体能附着于空气中的气流胶粒上 ,悬浮在空气中 ,当被人们吸入体内时 ,一些氡的寿命短的固态子体即可沉淀在气管壁或肺叶上 ,于是氡及其子体继续衰变产生α粒子 ,并在人体内长期照射 ,使得身体受害组织或细胞发生电离化 ,破坏脱氧核糖核酸(ＤＮＡ)的分子结构 ,影响细胞的再生 ,并引起细胞染色体的畸变 ,由此而引发癌病变<2 > 。儿童的呼吸频率高 ,肺容积小 ,所以儿童要比成年人更容易受到伤害。饮用含有氡气的水也可使氡进入人体 ,氡也可通过食物链进入人体 ,对人体造成危害。2 0世纪 70年代末 ,美、英、加拿大等国通过对铀矿及非铀矿井下矿工流行病的调查研究 ,发现矿工肺癌率与其接受的氡及其子体照射量成正相关关系<3> 。美国约有 8%～ 2 0 %的肺癌患者是因受到氡气辐射所致 ,所以 ,美国环保局已将氡列为最危险的致癌因素。现在国际癌症研究机构 (ＴＡＲＣ)已确认氡是产生肺癌的重要因素之一。据全球统计 ,环境空气中的氡有 77.7%来源于陆地表面释放 ,其中只有 1 0 .2 %来自陆地植物和水 ,大部分来源于岩石和土壤<4> 。土壤中氡浓度比地面上空气中氡浓度平均高 1 0 0 0倍<5> 。因此 ,为保护人类健康、提高其生存环境的质量 ,研究地区土壤中氡的分布规律尤为重要。1 研究区概况研究区位于吉林省南部 ,属北温带大陆性气候 ,多年平均降雨量 65 1ｍｍ ,平均气温 6℃。地处松辽盆地东部边缘 ,地形东南略高西北略低。出露的地层为白垩纪 ,主要岩性为灰褐色黑褐色凝灰质粉砂质泥岩砂岩 ,灰白、灰绿、灰紫色泥岩 ,砂岩 ,砾岩等 ;第四纪有中更新世至全新世地层 ,主要岩性为褐色冲积亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂、含砾粗砂等。研究区大面积的第四纪地层覆盖于白垩纪地层之上 ,第四纪地层厚度 3～ 8ｍ。研究区构造发育 ,有四平—长春—德惠ＮＥ向断裂 ,以及与其伴生的ＮＮＷ、ＮＷＷ、ＮＥＥ和近ＥＷ向的断裂。断裂构造控制着本区地形地貌特征 ,不同时代地层风化后成为成壤母质。本区土壤主要为棕壤土 ,其次为冲积土。潜层地下水位埋深一般在 2～ 6ｍ。市区面积30ｋｍ2 ,人口 34.4万 ,植被覆盖率为 2 0 .5 5 %。2 土壤中氡的测量本次工作采用静态活性炭吸附法对土壤中氡气进行测量。测量装置是在 85 0 5 -Ⅰ型氡室用累积氡测量探测器的自由扩散法进行标定的。测网布置是按先面后点的原则 ,即首先在市区进行面积性测量 ,测线间距一般为 2 0 0～ 30 0ｍ ,测点间距一般为5 0～ 1 5 0ｍ ,共测量了 1 1条剖面、5 36个测点。在面积性测量的基础上 ,发现测值高的地方再加密测量 ,测点间距一般为 2～ 1 0ｍ ,共测量了 3条剖面、1 2 3个点 ;另外还围绕几座高层建筑和四平市大的垃圾场周围布置了 4条剖面、1 46个测点 ,测点间距为5～ 1 0ｍ。每个测点的探测装置均埋在地面以下40ｃｍ处 ,埋置 4～ 6ｄ后取回测量。为评价测量工作质量 ,对其中两条剖面的 40个测点进行了二次重复测量。其结果表明 ,基本测值和检查测值的相对百分误差都小于规范规定的30 % ;故工作质量符合要求。3 氡的分布规律3.1 土壤中氡气的分布规律从测量的结果看 ,区内土壤中氡浓度的变化范围为 0 .1～ 46.7Ｂｑ/ｌ,个别测点值较高 ,高出世界土壤中氡浓度平均值 ( 7.4Ｂｑ/ｌ) <2 > 的 8.6倍。区内各剖面的具体测量均值列入表 1。若与世界土壤中氡浓度平均值 ( 7.4Ｂｑ/ｌ)比较 ,只有面积性测量、剖面 8- 8’和 1 3- 1 3’土壤中氡浓度的均值较高 ,而其它剖面的均值较低 (表 1 )。总的看来 ,四平市土壤中氡的分布规律大体为市区高、郊区低、铁西区高于铁东区。现绘制其平面等值线图 (图 1 )和立体分布图 (图 2 ) ,由图可看出区内壤中氡浓度的分布特点 ,氡浓度的较高值呈 330°方向展布 ,主要在铁西区英雄广场的东北及西北 ,其具体位置为铁西区英雄广场的西北 -东北侧 ,英雄大街自英雄广场往西至迎宾街路口与英雄大街交汇处沿迎宾街至公园北街路口。这一地段不是大的地质构造带的分布区 ,而是四平市人口、交通、工厂比较集中的地方 ,以及土壤中镭2 2 6Ｒａ含量比较高的地方。我们曾对区内土壤中镭2 2 6Ｒａ进行了分析 ,并绘制了等值线图 ,其结果表明土壤中氡的分布规律基本上与土壤中镭2 2 6Ｒａ的分布规律大体一致。可见 ,土壤中放射性元素镭2 2 6Ｒａ的含量高的地方 ,则氡气浓度也高 ;同时也反映出在人口密度大、工厂集中的地方 ,土壤中氡的含量相对也高些。这主要是由于居民生活、工厂生产用煤、煤气、建筑材料以及垃圾等人为污染所致。表 1 四平市区各测量剖面土壤中氡浓度的平均值Ｔａｂｌｅ 1 ＡｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒａｄｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｏｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｓｅｃｔｉｏｎｉｎＳｉｐｉｎｇＣｉｔｙ剖面号测点数 (个 )氡浓度平均值 /(Ｂｑ·ｌ- 1 )面积性测量 5 3 67.78-860 12 .89-9’ 413 .1013 -13’ 2 2 7.8014 -14’ 2 0 1.9015 -15’ 2 12 .1016-16’ 2 2 1.5 017-17’ 82 3 .10图 1 四平市区土壤中氡浓度的平面等值线图Ｆｉｇ .1ＩｓｏｌｉｎｅｐｌａｎｏｆｔｈｅｒａｄｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｉｎＳｉｐｉｎｇＣｉｔｙ粗黑直线为街道 (测线 ) ;等值线距为 5Ｂｑ/ｌ;极高值为 46.7Ｂｑ图 2 四平市城区土壤中氡浓度分布立体图Ｆｉｇ .2Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｒａｄｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔ ｉｏｎｉｎｓｏｉｌｉｎＳｉｐｉｎｇＣｉｔｙ3.2 空气中氡的变化规律对四平市区空气中的氡浓度没有进行实地测量,而是根据调查中测得的土壤中镭含量 ,再应用公式近似计算得出空气中平均氡浓度。根据地面处氡气流量的连续性 ,即地面释放的氡气量等于进入到空气中的氡气量 ,可得空气中氡浓度与岩石、土壤中铀 (镭 )含量的关系式<6 ,7>Ｃ2 =Ａλｎ(Ｖ21 + 4λＤ1 ｎ -Ｖ1 )Ｖ21 + 4λＤ1 ｎ +Ｖ1 +Ｖ22 + 4λＤ2 -Ｖ2·ｅｘｐ<Ｖ22 + 4λＤ2 +Ｖ22Ｄ2 Ｘ>。式中 :Ｃ2 为空气中氡的平均浓度 ;Ａ =2 .5 9× 1 0 - 4 Ｃｎ·ρ·α·Ｋｐ;Ｃｎ 为岩石、土壤中镭含量 ( ｇ镭/ｇ岩石) ;ｎ为岩石、土壤的孔隙度 ;ρ为岩石、土壤的密度 ;α为射气系数 ;Ｋｐ 为铀镭平衡系数 ;Ｃ1 为岩石、土壤中氡平均浓度 ( ｇ/ｃｍ3) ;Ｄ1 为岩石、土壤的氡扩散系数 (ｃｍ2 /ｓ) ;Ｄ2 为空气中氡扩散系数 ;λ为氡的衰变系数 ,1 /ｓ;Ｘ为离地面高度 (取负值 ) ,ｃｍ ;Ｖ1 为岩石、土壤中氡的对流速度 ,ｃｍ/ｓ;Ｖ2 为空气中氡的对流速度 ,ｃｍ/ｓ。公式中的一部分参数数据取用本区分析数据 :ρ =2 .78ｇ/ｃｍ3、ｎ =0 .43、Ｃｎ=1 9.1Ｂｑ/ｋｇ( 5 1 .5×1 0 - 1 4 ｇ镭/ｇ岩石) ,Ｋｐ=0 .2 9× 1 0 7,分别取离地面高度Ｘ =0 ,- 5 0 ,- 1 0 0 ,- 1 5 0ｃｍ ;另一部分参数数据取用前人经验数据 ,即∶Ｖ1 =1 .5× 1 0 - 3ｃｍ/ｓ,Ｄ1 =1 .2 5× 1 0 - 2 ｃｍ2 /ｓ,α =0 .1 5 ,Ｖ2 =5 .5× 1 0 - 3ｃｍ/ｓ,Ｄ2 =2 .1 0× 1 0 - 1 ｃｍ2 /ｓ,λ =2 .1× 1 0 - 6/ｓ。该数据经大量实例验证 ,其具有一定的代表性。图 3 四平市区空气中氡平均浓度的变化图Ｆｉｇ .3 Ｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｏｆａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒａｄｏｎｃｏｎｃｅｎ ｔｒａｔｉｏｎｉｎａｉｒｓｐａｃｅｉｎＳｉｐｉｎｇＣｉｔｙ将上述参数数据代入上式 ,得四平市区距地面1ｍ高空气中氡的平均浓度为 3.5 4Ｂｑ/ｍ3,而联合国辐射防护委员会公布的、在正常背景下距地面1ｍ高空气中氡的平均浓度范围为 1～ 1 0Ｂｑ/ｍ3<6> 。可见四平市区 1ｍ高的空气中氡浓度在此范围内 ;四平市空气与地面界面处 (即Ｘ =0ｍ)氡的平均浓度为 5 7Ｂｑ/ｍ3,距地面 0 .5ｍ和 1 .5ｍ高处 ,氡浓度分别为 1 4.2 0Ｂｑ/ｍ3和 0 .88Ｂｑ/ｍ3。现将求得的不同高度空气中氡气平均浓度表示在图 3中。由图 3可看出 ,由于氡气的扩散和对流作用 ,从地下而来的氡气进入空气后 ,其浓度则随距地面高度的增加而逐渐减少。4 结论与建议( 1 )世界土壤中氡浓度平均值为 7.4Ｂｑ/ｌ,四平市区土壤中氡浓度加权
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