氡-222、氡-220及其子體

氡-222、氡-220及其子體，原子序數86，除了天然存在，還來自核工業釋放、建築物的釋放、煤炭的開採、燃燒、磷酸鹽工業等。可用於製備試驗室用的氡-鈹中子源，用作氣體示蹤劑、預報地震、醫學套用等。

基本介紹

• 中文名：氡-222、氡-220及其子體
• 外文名：Radon-222 and radon daughters、Radon-220 and thoron daughters
• 原子序數：86

名稱及毒性分組

（1）中文名稱：氡-222、氡-220及其子體

（2）英文名稱：Radon-222 and radon daughters、Radon-220 and thoron daughters

（3）核素符號：氡-222及其短壽命子體：Rn、Po（RaA）、Pb（RaB）、Bi（RaC）、Po（RaC’）；氡-220及其短壽命子體：Rn、Po（ThA）、Pb（ThB）、Bi（ThC）、Po（ThC’）、Tl（ThC’’）。

（4）原子序數：86

（5）原子質量數：222.018（氡-222）、220.011（氡-220）

（7）半衰期：Rn半衰期：3.8235d；Rn半衰期：55.6s

主要來源

（1）天然存在：由於在地殼中普遍有U的存在，Rn作為U的衰變產物無處不在，釷系的Th在一定條件下也與U共生，其衰變產物Rn也會與Rn共存。它們主要來源於大地、海洋、地下水油氣載帶、植物等氡的析出與釋放；地熱資源開發釋放。

（2）核工業釋放：核燃料生產過程，如採礦、水冶是釋放氡的主要環節。

（3）建築物的釋放：來源於建築材料中的Ra。

（4）煤炭的開採、燃燒。

（5）磷酸鹽工業：來源於磷酸鹽礦石，尤其是海生磷酸鹽礦石為最高。

監測方法

環境氡（Rn）濃度測量

（1）α徑跡蝕刻法（ATD）。又稱固體核徑跡法，是環境氡測量的主要方法之一，也可以用於釷射氣測量。該法適用於環境氡濃度的長期累積測量，直接得到被測場所氡的年平均濃度。其測量原理是：將固體核徑跡探測器置於一個杯形容器中（稱探測杯），杯口用濾膜封閉，以阻擋氡子體進入，氡通過擴散進入杯內，杯內的氡及其子體發射的α粒子轟擊到固體核徑跡探測器上，這些具有一定能量的α粒子在其入射路徑上造成高分子鏈斷裂、電離等過程，在探測器材料上留下微小的分子量級的損傷。

將受照過的探測器置於高濃度的NaOH或KOH溶液中，溫度保持在70℃左右，數十小時後潛徑跡擴大為直徑約數十微米的徑跡，這個過程稱作“蝕刻”。經過蝕刻後的探測器通過光學顯微鏡、縮微膠片閱讀器等光學放大裝置測讀徑跡數，然後計算氡濃度。

（2）活性炭盒測氡法。該法是一種短期累積取樣測量方法，取樣時間一般為2～7天，給出的是短期平均氡濃度，是目前測量室內氡濃度最常用的被動式累積測量裝置之一。常用的有活性炭管濃縮測氡法、活性炭盒γ譜法等。其原理是：活性炭採樣器內裝一定量的活性炭，盒口放置濾膜，以阻擋氡子體進入。氡擴散進炭床內被吸附，氡及衰變的子體全部沉積在活性炭內。然後用γ能譜儀測量活性炭盒的氡子體特徵γ射線峰或用液體閃爍儀測量氡子體放出的β粒子。

（3）靜電收集氡子體測量法。該法可同時檢測環境氡濃度和釷射氣濃度，是目前採用較多的一種可瞬時或連續測量的儀器。其原理是環境空氣中的氡經濾膜過濾掉子體後進入收集室，收集室中心部位裝有α探測器（半導體探測器、ZnS閃爍探測器或固體核徑跡蝕刻探測器），在探測器與收集室之間加有300～4000V的負高壓或上萬伏的柱極體，使收集室中氡衰變出的新生子體（主要是Po）在靜電場的作用下被收集到探測器表面，通過對氡子體放出的α粒子進行測量計算氡濃度。

（4）脈衝電離室法。是在電離室靜電計測氡法基礎上發展起來的一種新方法。是氡氣通過過濾材料進入電離室，氡原子衰變出的α粒子使空氣電離，產生大量電子和正離子，在電場作用下這些離子向相反方向的兩個不同電極漂移，在收集電極上形成電壓脈衝，主要是正離子產生的慢脈衝，這些脈衝經電子學放大後由計數電路記錄。脈衝數與α粒子數，即氡濃度成正比，經公式計算得出氡濃度。

（5）閃爍室測氡法。又叫盧卡斯室測氡法，氡進入閃爍室後，通過記錄氡及其子體放出的α粒子在ZnS（Ag）閃爍室中引起的閃光數來換算出氡氣濃度。

（6）雙濾膜測氡法。即在一個取樣管（衰變室）兩端分別裝上濾膜，取樣時通過入口濾膜過濾空氣中氡的子體，使純氡以一定流速流過取樣管，到達出口濾膜。在取樣管內產生的氡子體Po大部分被出口濾膜收集。測量出口濾膜上α放射性活度，由公式計算得到氡濃度。

（7）氣球測氡法。是我國科技人員發明的測氡方法，其原理與雙濾膜法類似，不同之處是把雙濾膜管換成了氣球，入口和出口為同一通路。取樣時以固定流量向氣球充氣，氡子體採樣頭上的入口濾膜濾掉空氣中的氡子體，充氣時間固定；充氣結束後等待數分鐘，將氣球內的空氣以固定流量排出，氣球內新生氡子體被採樣頭上的出口濾膜收集，測量出口濾膜上的α放射性後計算得到氡濃度。該法同時也可測量氡子體α潛能濃度，即測量入口濾膜上的α放射性後計算得到氡子體α潛能濃度。

（8）駐極體法。含氡空氣通過收集盒窗上的濾膜進入收集盒，氡及氡子體衰變的α粒子使盒內空氣產生電離，生成的次級帶電粒子在盒內電場作用下，被柱極體收集，從而改變柱極體的表面電壓，其改變值與進入盒內的氡濃度成正比，通過計算得到氡濃度。

環境釷射氣（Tn）濃度測量

（1）α徑跡蝕刻法測量Tn濃度。採用兩隻探測杯（取樣盒），改變杯中空氣交換率，通過選擇滲透率不同的濾膜或通氣窗面積，使氡（Rn）和Tn（Rn）能很容易地進入空氣交換率較高的一隻。另一隻交換率較低的則只容許氡進入，半衰期較短的Tn被阻擋在外面，分別測量Rn和Rn，通過計算得出被測場所空氣中的平均Rn和Rn濃度。

（2）靜電收集氡Tn子體法測量Tn濃度。其原理與測氡相同，分為快速測量和長時間連續累計測量。是根據Tn子體產生的典型α能譜分析計算。

（3）雙濾膜法測量220Rn濃度。其原理也與測氡相同，是採集t（min）後，在T1～T2和T3～T4兩段時間內測量收集在第二張濾膜上新生氡、Tn子體發射的α粒子來分別計算氡、Tn濃度。

Rn/Tn子體濃度測量法

（1）托馬斯三段法。又叫改進的齊沃格勞法或三段法，是最常用的測量氡子體濃度的方法，此法既可同時測出RaA、RaB、RaC濃度，又可計算出氡子體α潛能濃度。取樣T=5min，測量取樣後（2´～5´、6´～20´、21´～30´）的α計數，記作N（2，5）、N（6，20）、N（21，30），再通過公式計算得到氡子體RaA、RaB、RaC的活度濃度及氡子體。

（2）積分能譜法。其取樣裝置與托馬斯三段法相同，過程是：取樣10min，測量取樣結束後（2′～5′20′′）時間段Po能量峰（6MeV）和Po能量峰（7.68MeV）的α計數，分別記作G1和G2，測量取樣結束後（20′～26′40′′）時間段Po能量峰（7.68MeV）的α計數，記作G3，由公式計算氡子體濃度Ca，Cb，Cc。

（3）馬爾柯夫法。是一種常用的測量氡子體α潛能的方法，它採用抽氣過濾法，以選定的流速取樣5min，取樣結束後的第7～10min進行濾紙樣品的α計數測量，然後按一定的公式計算潛能。

（4）庫斯尼茨法。其原理與馬爾柯夫法基本相同，僅採樣測量時序為：取樣5min，測量取樣後的第40～90min任意時刻樣品的α計數率，此時的計數主要由RaC’的α粒子所貢獻，然後按一定的公式計算潛能。

此外，還有氡子體連續測量法、五段法、兩段計數法。

表面氡析出率測量

氡析出率測量是環境氡污染及治理中尋找源項的手段，是對建築材料放射性含量是否符合國家標準的一種鑑別方法，也是退役鈾礦冶設施治理中廢石場、尾礦庫防氡覆蓋治理的關鍵。其測量方法有：

（1）積累法。又稱局部靜態法，又可分為積累快速測量法和積累等時間間隔測量法。即在射氣介質表面扣一個氡積累箱，周邊用不透氣材料密封，累積t秒後，通過真空或流氣循環等取樣方法，測定積累箱中氡濃度，將氡濃度、積累箱體積、面積、積累時間代入公式計算得出表面氡析出率。

（2）吸附法。活性炭盒吸附法測氡析出率，即用活性炭盒吸附使氡及其子體全部沉積在活性炭內，用γ譜儀測量活性炭盒的氡子體特徵γ射線峰（609keV）或峰群（294keV、352keV、609keV）強度，根據峰面積、累積時間、炭盒取樣面積可計算出氡析出率。

（3）貫穿氣流法。該法與累積法的布置相類似，通過測定貫穿氣流中建立的穩定氡濃度來得到表面氡析出率。其他監測分析方法可參見相關標準如《環境空氣中氡的標準測量方法》（GB/T14582—1993）、《空氣中氡濃度的閃爍瓶測定方法》（GBZ/T155—2002）、《室內氡及其衰變產物測量規範》（GBZ/T182—2006），以及潘自強主編的《電離輻射環境監測與評價》相關內容。

用途

（1）用於製備試驗室用的氡-鈹中子源。

（2）用作氣體示蹤劑，以檢查管道泄漏等情況。

（3）用於預報地震，定期監測深井水中氡含量的變化來預報地震。

（4）醫學套用：如癌症的放射治療中用的“氡氣金針”“氡粒子”。