雨城區降雨量對輻射環境自動站空氣吸收劑量率變化的規律研究

李鳳亞 楊洲

摘要：環境空氣吸收量率是反映環境輻射本底水平最直觀的一種方式，能反映當前輻射環境狀況，及時地對異常事件起到預警作用。通常情況下，輻射環境自動監測站測得空氣吸收劑量率在一個穩定狀態，但降雨會使其發生波動。文章基于雅安雨城區子站2019年7月至2020年12月18個月空氣吸收劑量率月均值及月降雨量數據作為研究對象，分析空氣吸收劑量率月均值與月降水量的相關規律，為判斷數據的可信度及異常數據篩選提供參考依據。

關鍵詞：自動監測站;降雨;電離室;空氣吸收劑量率

前言：

核能作為一種清潔能源，隨著核技術的發展，在全球范圍內不斷得到推廣和應用。與此同時，這類實踐必然會或多或少引起天然環境輻射水平的改變。自從1979年3月28日美國賓夕法尼亞州哈里斯堡三里島核電廠和1986年4月26日前蘇聯烏克蘭基輔切爾諾貝利核電廠發生事故以來，有和沒有核電廠的國家為了確保民眾安全，都開始高度關注輻射。在這種背景下，輻射環境自動監測系統應運而生[1]。目前，空氣吸收劑量率是輻射環境空氣自動監測系統最核心的監測要素。該系統能有效的采集、監測和記錄環境中的空氣吸收劑量率并實現自動連續監測，及時反映環境質量現狀和發展趨勢，為環境影響評價提供依據。

一、空氣吸收劑量率測定

由于放射性核素中的絕大多數是γ或β放射性的，只要有放射性核素釋放，一般都會通過煙羽浸沉或地表沉積物的外照射而引起空氣中γ、β劑量率的變化。因此空氣中γ、β外照劑量率的測定，是環境中輻射水平測定的一種比較簡單和直接的方法[2]。環境中輻射水平來自天然放射源產生的輻射和人類實踐活動所產生的輻射。不管是我國還是全世界其他國家，人們所受的輻射照射，基本都來自天然放射源。氡及其衰變子體是大自然中最主要天然輻射源。氡在自然界有三種同位素，分別是：222Rn、220Rn、219Rn，他們分別來自三種不同的天然放射系：鈾系、釷系、錒系，其中220Rn為釷系放射性核素224Ra的衰變子體，故稱為釷射氣。因219Rn半衰期極短，發生衰變后很難有足夠時間從母體逸散到環境中去，所以通常所說的氡指的222Rn和220Rn。

二、監測儀器和數據來源

輻射環境自動監測站中的γ輻射探測器—高氣壓電離室，作為輻射環境自動監測站的核心設備之一，具有空氣吸收劑量率水平連續監測功能[3]。本文采用生態環境部輻射環境空氣自動監測站（雅安雨城區子站，站點編號：2212A14）連續監測系統原始數據作為數據源。空氣吸收劑量率測量使用美國GE公司生產的RSDetection型高氣壓電離室，其劑量率量程跨九個數量級（1nGy/h-1Gy/h），可準確、快速檢測并評價從環境級至核事故級的輻射水平。具有高靈敏度、高穩定性、響應時間短、卓越的能量響應、角響應和劑量率量程的優點，能忍受惡劣的氣候條件。雨量數據來源于雅安雨城區子站自動氣象站記錄的數據。

三、數據分析

雅安市雨城區子站從2019年7月至2020年12月18個月空氣吸收劑量率月均值范圍為79.9-87.5 nGy/h，雨量范圍為：15.5-378 mm。月最小降雨量出現在2019年12月份，最小的空氣吸收劑量率月均值也出現2019年12月;月最大降雨量出現在2020年8月份，最小的空氣吸收劑量率月均值也出現2020年8月。整個變化過程如圖1所示：

由圖 1 可知：月降雨量增加，空氣吸收劑量率月均值隨之增加。月降雨量減少，空氣吸收劑量率月均值也隨之減少。空氣吸收劑量率月均值變化趨勢與月降水量變化趨于基本一致。

四、影響原因分析

鈾系222Rn半衰期為3.82d，其經過9次衰變，最終變成穩定核素206Pb（如圖2所示）。在其衰變產物中具有顯著的γ放射性的衰變子體為214Pb和214Bi[4]。

降雨量增加之所以會引起環境γ輻射水平增加，普遍認為是由于空氣中氡子體被雨水沖刷到地面造成的。大地是空氣中氡的持續釋放源，氡從地面釋放后迅速混入大氣邊界層，并逐漸輸運至對流層底層，氡作為單原子惰性氣體，基本不會隨降雨沉降，但其子體214Bi和214Pb等為重金屬原子，會迅速與空氣中的氣溶膠顆粒結合，隨降雨沉降至地面，從而引起環境輻射劑量率的升高。

五、結論與思考

本文通過對雨城區月降雨量所對應γ輻射劑量率（月均值）變化情況，得到了月降雨量與γ輻射劑量率（月均值）成正相關這一規律。分析了其變化原因，為判斷輻射環境監測數據的可信度及異常數據分析篩選提出參考依據。因南北氣候特征差異明顯，尤其冬季，南方少雨少雪，北方雨少雪多，降雪同樣空氣中氡子體有沖刷作用。并且據文獻顯示，降雪較降雨引起劑量率升幅更大，對氡子體有更強的沖洗和清除作用，且能夠形成更有效的地面源。降雪形成地面源對劑量率增加的貢獻大于其對氡析出、擴散阻礙。因此作者認為，以氣象因素作為判斷監測數據可信度依據時，應綜合考慮多方面因素。

參考文獻

[1]虞貽良.監測空氣中γ輻射的加壓電離型儀器[J]. 國外核新聞， 1988（04）：28-29.

[2]潘自強.電離輻射環境監測與評價[M].北京：原子能出版社，2007：186-187.

[3]王亮.輻射環境自動監測站的簡介與運維經驗淺談[J].四川環境，2013，32（004）：144-150.

[4]宋卓人， 黃秋豹， 劉岳洲. 雨后短時間環境地表γ劑量率數值變化研究[J]. 環境科學與管理， 2015（11）：138-140.

（四川省雅安生態環境監測中心站 ?四川 ?雅安 ?625000）