氡是一種天然放射性惰性氣體,半衰期為3.8 d。氡引起的輻射照射是人體受到天然輻射照射的最主要來源。從土壤或巖石中析出的氡是室內(nèi)氡的主要來源之一,當室內(nèi)氡濃度較高時,將會增加人類受到的輻射照射。因此,對國家或地區(qū)的氡潛勢進行風險評估,圈定高氡潛勢風險區(qū)域,對城市建設和住宅選址具有重大意義。本論文以國家自然科學基金項目“中國氡潛勢填圖方法研究”(項目編號40274043)為依托,選定廣東省中山市和北京市海淀區(qū)為研究區(qū)域進行土壤氡濃度及相關參數(shù)的測量,研究基于土壤氡和土壤滲透率的氡填圖方法,為建立適合我國的土壤氡填圖方法提供支持。首先對氡的產(chǎn)生到氡從土壤進入室內(nèi)的物理過程進行了理論分析。鐳-226衰變產(chǎn)生氡原子,進入土壤孔隙中形成自由氡。土壤中的氡氣在地-空界面析出進入大氣,或者以一定的速率從土壤中直接進入室內(nèi)。根據(jù)以上過程的理論分析結果可知,土壤氡和土壤氣體滲透率是決定一個地區(qū)氡風險潛勢的主要因素。為了對氡潛勢填圖的方法進行研究,在廣東和北京地區(qū)進行了土壤氡、土壤氣體滲透率、土壤鐳比活度、室內(nèi)氡以及土壤物性參數(shù)的實地測量。同時,對以上參數(shù)進行了季節(jié)性長期觀測和夏季降雨的短期觀測,對土壤氡等參數(shù)的影響因素進行了試驗研究。另外,對活性炭累積法測量土壤氡析出率的方法進行了溫度和濕度影響試驗。廣東和北京測區(qū)結果顯示,地質(zhì)背景與土壤氡濃度之間有明顯的相關性。土壤氣體滲透率的測量結果波動較大,風化花崗巖測區(qū)的土壤氣體滲透率測量結果明顯高于其他類型土壤。室內(nèi)氡濃度調(diào)查結果顯示,風化花崗巖地區(qū)的室內(nèi)氡濃度明顯高于第四紀沉積物地區(qū)。廣東測區(qū)的土壤氡濃度和室內(nèi)氡濃度均高于我國和世界的平均水平,土壤氣體滲透率水平也處于較高水平。長期季節(jié)性試驗結果表明,土壤氡呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化,與大氣溫度和土壤溫度之間呈負相關關系。雨季的短期測量結果顯示,降雨明顯影響到土壤氡和土壤氡析出率的變化,對土壤氣體滲透率也有一定程度的影響。在廣東中山測區(qū)1800 km2范圍內(nèi),結合土壤氡和氣體滲透率兩個主要參數(shù),運用氡潛勢指標法進行氡填圖研究。對四種不同地質(zhì)背景區(qū)域的SRP分類值和室內(nèi)氡水平進行分級討論。室內(nèi)氡濃度隨機抽樣調(diào)查結果顯示,在SRP值圈定的高氡潛勢區(qū)域內(nèi),約有24%左右的房屋室內(nèi)氡大于100 Bq/m3;在中等氡潛勢風險區(qū)域,室內(nèi)氡濃度大于100 Bq/m3的比例僅為17%;在低氡潛勢風險區(qū)域,沒有發(fā)現(xiàn)室內(nèi)氡濃度大于100 Bq/m3的情況。初步認為氡潛勢指標法適用于我國的區(qū)域氡潛勢填圖。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S151.9
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤氡的研究
        1.2.2 土壤氡與室內(nèi)氡關聯(lián)性研究
        1.2.3 氡潛勢填圖方法研究
    1.3 主要研究內(nèi)容與預期成果
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
        1.3.3 創(chuàng)新點
第2章 氡的析出和運移理論
    2.1 氡及其特性
    2.2 氡從土壤顆粒中的發(fā)射
        2.2.1 氡的發(fā)射過程
        2.2.2 射氣系數(shù)的理論估算
    2.3 氡在土壤中的運移
    2.4 氡從土壤表面的析出
    2.5 氡的產(chǎn)生和遷移影響因素分析
    2.6 土壤氣體滲透率的典型值與估算
        2.6.1 土壤氣體滲透率的典型值
        2.6.2 土壤氣體滲透率的估算
第3章 儀器與方法
    3.1 土壤氡濃度測量
        3.1.1 RAD7 電子測氡儀簡介
        3.1.2 RAD7 電子測氡儀校準
        3.1.3 現(xiàn)場土壤氡氣采樣方法
    3.2 土壤氣體滲透率測量
        3.2.1 便攜式現(xiàn)場土壤氣體滲透率儀（RADON-JOK）
        3.2.2 現(xiàn)場測量步驟
        3.2.3 土壤氣體滲透率計算公式
        3.2.4 土壤氣體滲透率的上下限值
    3.3 空氣氡濃度測量
        3.3.1 ALPHAGUARD測氡儀
        3.3.2 活性炭累積法
    3.4 土壤氡析出率測量
    3.5 土壤放射性核素活度分析
    3.6 土壤物性參數(shù)分析
        3.6.1 土粒密度
        3.6.2 土壤天然密度
        3.6.3 土壤含水率
        3.6.4 土壤容重
        3.6.5 土壤孔隙度的計算
    3.7 野外測量內(nèi)容與結果
第4章 土壤氡濃度影響因素的實驗分析
    4.1 季節(jié)因素的影響
    4.2 夏季降雨的影響
    4.3 土壤深度的影響
        4.3.1 典型測點的實測結果分析
        4.3.2 理論計算與實測結果比較
第5章 北京和廣東測區(qū)結果與分析
    5.1 測區(qū)概況
    5.2 結果與分析
        5.2.1 北京測區(qū)
        5.2.2 廣東測區(qū)
    5.3 國內(nèi)外土壤鐳、氡濃度和氣體滲透率水平比較
        5.3.1 土壤鐳比活度比較
        5.3.2 土壤氡濃度比較
        5.3.3 土壤氣體滲透率比較
    5.4 氡與地質(zhì)背景的關系
        5.4.1 土壤氡與地質(zhì)背景
        5.4.2 室內(nèi)氡與地質(zhì)背景
第6章 區(qū)域氡潛勢填圖方法研究
    6.1 氡潛勢風險分級方法簡介
        6.1.1 圖表法
        6.1.2 SRP值法
        6.1.3 改進的SRP值法
    6.2 氡潛勢填圖的插值方法
    6.3 廣東測區(qū)氡潛勢風險分級結果與討論
        6.3.1 圖表法與SRP值法氡潛勢風險分級結果比較
        6.3.2 SRP值法氡潛勢風險分級結果與環(huán)境氡濃度水平的比較
        6.3.3 氡潛勢風險填圖與土壤氡濃度分布
    6.4 區(qū)域氡潛勢填圖方法小結
第7章 結論和建議
致謝
參考文獻
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本文編號：2836391