[发明专利]一种利用表层土壤动态测量土壤潜势氡浓度的方法及装置

说明书

一种利用表层土壤动态测量土壤潜势氡浓度的方法及装置，通过建立氡在土壤中运移与分布的微分方程，对表层土壤采样，再利用闭环气路测量装置内氡浓度的变化规律，建立变化规律算式，改变测量装置体积得到不同测量体积下测量装置内氡浓度的变化，计算得出氡的产生率A和土壤孔隙率η，再利用计算得出的氡的产生率A和土壤孔隙率η计算出土壤潜势氡浓度。本发明利用测量装置内n个测量周期的值进行非线性拟合，无需等装置内氡浓度稳定，节省了测量时间，采样测量过程及计算方法简单，降低了测量难度，节约了测量成本。

技术领域

本发明涉及辐射探测技术，特别是一种利用表层土壤动态测量土壤潜势氡浓度的方法及装置。

背景技术

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。化学元素氡又称之为氭，是一种化学元素。氡通常的单质形态是氡气，为无色、无嗅、无味的惰性气体，具有放射性。当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。

土壤氡浓度与低层建筑室内氡水平以及地下建筑氡水平息息相关，在设计和施工以前，对土壤氡浓度进行测量和评价，避免房屋建在含放射性镭等的地基上，这是降低氡及其子体潜在危害的最有效措施。与室内氡水平直接相关的是土壤潜势氡浓度(土壤中潜在的最大氡浓度)，各种不同地质类型的土壤基本都要在2m甚至更深处才能达到潜势氡浓度水平。然而，目前土壤氡浓度的测量深度一般在0.5～0.8m之间，这个深度的土壤氡浓度远低于土壤潜势氡浓度。直接对土壤潜势氡浓度进行测量，需要打洞2～3m才能直接测量，测量非常困难。需要一种对表层土壤采样测量获得土壤潜势氡浓度的方法。

公开号为CN103091472A的中国专利公开了一种采样测量表层土壤氡析出率获得土壤潜势氡浓度的方法及装置，其采用环形土壤切割装置、气泵和测氡仪组成测量装置，利用测量装置测量土壤中氡的产生率，从而计算得到潜势氡浓度。但是该方法还是存在一些问题，首先，测量装置不是闭合的，没有组成一个稳定的封闭测量环境，通过土壤的气流不均匀，无法将土壤中的氡通过气流均匀带出来，进而影响测量的准确性；另外，使用测氡仪测量土壤中氡的产生率时，没有考虑泄漏和反扩散效应；此外，按照这种方案的计算方法，其中的重要数据土壤孔隙度η采用土壤的类型查表近似得到或者带回实验室进行测量，其数值准确性不高，会导致获得的数据误差较大，不能够准确的获得土壤潜势氡浓度。

发明内容

本发明为克服现有技术的上述不足，提供一种利用表层土壤动态测量获得土壤潜势氡浓度的方法及装置，该方法对表层土壤进行采样，能够快速通过简单的计算方法得到较准确的土壤潜势氡浓度。本发明通过建立氡在土壤中运移与分布的微分方程，利用闭环气路测量装置内氡浓度的变化规律，改变测量装置体积得到不同测量体积下测量装置内氡浓度的变化，计算得出氡的产生率A和土壤孔隙率η，再利用计算得出的氡的产生率A和土壤孔隙率η计算出土壤潜势氡浓度。本发明提供的方法中，测量装置内氡浓度的变化规律算式考虑了氡的有效衰变常数，其中包含氡的衰变常数，泄漏系数及反扩散系数，能够计算得出更为准确的氡的产生率A和土壤孔隙率η，获得准确的土壤潜势氡浓度。本发明利用测量装置内n个测量周期的值进行非线性拟合，无需等装置内氡浓度稳定，节省了测量时间，采样测量过程及计算方法简单，降低了测量难度，节约了测量成本。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供一种利用表层土壤动态测量土壤潜势氡浓度的方法，其特征在于：包括采样过程和测量计算过程：

S1、采样过程：

利用通过螺纹连接有环刀手柄的体积为V的钢制环刀，切割自然状态的土壤，使土样充满其中，不可左右摇动，以使土壤自然结构不被破坏，直到环刀全部压入土中；然后用小铲将环刀从土中挖出，取下手柄，并用小刀仔细沿环刀两端边缘修整削平，切除多余的土壤；

修整完成后，将取好样的环刀上端盖上滤膜，下端盖上密封盖，然后再通过螺纹连接环刀手柄组成土壤切割装置，土壤切割装置通过气路管道与测氡仪和气泵连接，组成一个闭环气路测量装置；