为了减少因放射性统计涨落引起的误差, 实验选取了水泥地、沙地、草地3个测量区域, 每个区域选取3个测量点进行测量, 对每个区域的测量数据取平均值的方法; 测量时间为雨前至少3 h, 雨后1 h左右及雨后3 h左右; 测量仪器为GR-320地面伽马能谱仪。

表1~3为不同时间段在水泥地面上测量的地面伽马能谱数据, 测量区域如图1所示, 表4~6为不同时间段在沙地上测量的地面伽玛能谱数据, 测量区域如图2所示, 表7~9为不同时间段在草地上测量的地面伽马能谱数据, 测量区域如图3所示。

对同一测量区域内, 不同时间段GR-320所测得的伽马能谱数据进行比较, 得到图4~6伽马能谱测量结果对比柱状图。

从图4~6比较分析, 发现水泥地面、沙地和草地不同区域都存在同一规律, 即雨后1 h左右, 放射性总道计数率和铀道计数率有个明显的升高, 雨后3 h左右, 其计数率基本恢复到未下雨时正常场的水平。

表1

表1

表1 雨前至少3 h水泥地面GR-320地面能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 水泥地 雨前至少 3 h 1号点 第1次测量 1740 460 124 75 第2次测量 1782 517 126 84 第3次测量 1795 490 135 91 2号点 第1次测量 1848 471 134 87 第2次测量 1904 507 146 92 第3次测量 1858 472 155 82 3号点 第1次测量 1803 503 142 83 第2次测量 1848 508 130 102 第3次测量 1862 514 132 93 均值 1827 494 136 88

表1 雨前至少3 h水泥地面GR-320地面能谱计数率

表2

表2

表2 雨后1 h左右水泥地面GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 水泥地 雨后1 h 左右 1号点 第1次测量 1880 493 149 84 第2次测量 1940 484 184 89 第3次测量 1976 520 163 90 2号点 第1次测量 1844 528 147 86 第2次测量 1935 484 180 87 第3次测量 1850 464 134 71 3号点 第1次测量 1981 474 146 87 第2次测量 1978 518 138 69 第3次测量 1827 488 118 72 均值 1912 495 151 82

表2 雨后1 h左右水泥地面GR-320能谱计数率

表3

表3

表3 雨前3 h左右沙地面GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 沙地 雨前至少 3 h 1号点 第1次测量 1829 503 121 88 第2次测量 1785 499 152 80 第3次测量 1830 483 133 95 2号点 第1次测量 1736 480 127 81 第2次测量 1777 465 155 93 第3次测量 1744 469 111 86 3号点 第1次测量 1664 461 124 81 第2次测量 1855 501 130 71 第3次测量 1853 506 134 79 均值 1786 485 132 84

表3 雨前3 h左右沙地面GR-320能谱计数率

表4

表4

表4 雨前至少3 h沙地地面GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 沙地 雨前至少 3 h 1号点 第1次测量 1852 503 156 93 第2次测量 2013 533 135 107 第3次测量 1924 533 138 91 2号点 第1次测量 2000 541 151 103 第2次测量 2047 527 154 117 第3次测量 1977 567 139 97 3号点 第1次测量 2133 571 150 87 第2次测量 2042 562 146 112 第3次测量 1950 526 130 102 均值 1993 540 144 101

表4 雨前至少3 h沙地地面GR-320能谱计数率

表5

表5

表5 雨后1 h左右沙地地面GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 沙地 雨后1 h 左右 1号点 第1次测量 2108 542 169 92 第2次测量 2173 547 168 88 第3次测量 2162 561 147 93 2号点 第1次测量 2121 557 161 96 第2次测量 2024 525 157 79 第3次测量 2210 550 169 114 3号点 第1次测量 2263 570 168 96 第2次测量 2267 577 158 87 第3次测量 2274 597 171 90 均值 2178 558 163 93

表5 雨后1 h左右沙地地面GR-320能谱计数率

表6

表6

表6 雨后3 h左右沙地地面GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc(cpm) K(cpm) U(cpm) Th(cpm) 沙地 雨后3 h 左右 1号点 第1次测量 2066 545 140 98 第2次测量 2054 584 129 102 第3次测量 1924 515 137 98 2号点 第1次测量 1978 498 150 107 第2次测量 2029 522 136 102 第3次测量 2038 571 126 106 3号点 第1次测量 2154 583 136 105 第2次测量 2165 554 152 103 第3次测量 2133 557 154 79 均值 2060 548 140 100

表6 雨后3 h左右沙地地面GR-320能谱计数率

图1

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	图1 水泥地面GR-320地面伽马能谱测量

图2

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	图2 沙地里GR-320地面伽马能谱测量

图3

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	图3 草地上GR-320地面伽马能谱测量

表7

表7

表7 雨前至少3 h草地GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 草地 雨前至少 3 h 1号点 第1次测量 2336 603 142 113 第2次测量 2306 656 162 113 第3次测量 2281 631 143 125 2号点 第1次测量 2347 621 142 109 第2次测量 2273 582 138 138 第3次测量 2247 644 146 104 3号点 第1次测量 2225 594 162 114 第2次测量 2242 635 158 107 第3次测量 2321 595 174 110 均值 2286 618 152 115

表7 雨前至少3 h草地GR-320能谱计数率

表8

表8

表8 雨后1 h左右草地GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 草地 雨后1 h 左右 1号点 第1次测量 2428 676 187 99 第2次测量 2414 580 203 122 第3次测量 2375 607 163 127 2号点 第1次测量 2340 632 153 111 第2次测量 2358 594 175 105 第3次测量 2280 587 170 112 3号点 第1次测量 2338 624 155 124 第2次测量 2361 610 186 125 第3次测量 2279 622 158 91 均值 2353 615 172 113

表8 雨后1 h左右草地GR-320能谱计数率

表9

表9

表9 雨后3 h左右草地GR-320能谱计数率 测量地点 测量时间 测量位置 测量次数 Tc/cpm K/cpm U/cpm Th/cpm 草地 雨后3 h 左右 1号点 第1次测量 2366 643 155 111 第2次测量 2335 640 154 128 第3次测量 2256 613 145 119 2号点 第1次测量 2263 613 144 111 第2次测量 2280 615 145 101 第3次测量 2292 639 161 101 3号点 第1次测量 2223 588 157 103 第2次测量 2322 611 154 121 第3次测量 2306 620 146 108 均值 2294 620 151 111

表9 雨后3 h左右草地GR-320能谱计数率

图4

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	图4 水泥地里不同时间段伽马能谱测量结果柱状对比

图5

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	图5 沙地里不同时间段伽马能谱测量结果柱状对比

图6

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	图6 草地里不同时间段伽马能谱测量结果柱状对比

测量时间为九月份, 测量地点为机场停机坪, 测量状态为:测量5 min左右开始下雷阵雨, 阵雨持续大概12 min左右(当地气象报道降雨量大概10 mm左右), 天气开始转晴, 连续记录放射性总道、钾、铀、钍计数率的变化曲线, 分别如图7、8。

从图7中的总道计数率和图8的铀道计数率变化曲线可以看出, 雷阵雨影响了此次伽马能谱测量; 刚开始并没有降雨, 但放射性总道和铀道计数率已明显偏高; 当开始降雨时, 总道和铀道计数率却逐渐降低; 雨后, 其计数率还在逐步下降, 直到雨后3 h左右, 放射性各道计数率基本保持不变。

图7

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	图7 气象变化时放射性总道、钾道和钍道计数率变化曲线

图8

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	图8 气象变化时放射性铀道计数率变化曲线

首先了解一下大气的一个重要组成部分— 气溶胶粒子, 气溶胶是悬浮在大气中的颗粒物, 是大气中的微量成分, 气溶胶粒子通过对太阳辐射和地球长波辐射的散射和吸收, 影响大气加热或冷却率, 其分布特征在云和降水形成及气候、环境方面都有非常重要的作用, 是影响气候变化和大气空气质量的重要因子之一^[7]。

刚开始降雨时, 氡子体形成的气溶胶粒子和少量溶于水的氡冲刷到地面^{[8, 9]}; 同时土壤中的氡不断向大气中释放, 造成更多的氡及其子体被吸附到气溶胶微粒上, 从而使氡浓度明显变高^[10]。

在一定环境条件下, 大气中会有逆温层的出现, 受其影响的地区, 大气趋于稳定, 不易发生对流, 因而地面风力微弱, 造成空气中的悬浮粒子聚积, 大气逆温层接近地面, 被困其中的氡对航空伽马能谱测量造成一定的影响^{[11, 12]}。刚开始降雨时逆温层的出现, 严重影响粒子的垂直输送, 气溶胶粒子在逆温层底下会不断累积, 同时相对湿度对粒子直径也有很大影响, 湿度增大, 粒子直径增大, 这也进一步增加了气溶胶浓度, 从而导致氡浓度的升高^{[13, 14]}。这就出现了降雨前和降雨时放射性总道和铀道计数率的升高。

从图9变化曲线可以看出, 刚开始降雨时, 气压缓慢降低, 此时, 放射性总道和铀道计数率在快速降低; 当雨后1 h左右, 气压开始缓慢上升, 而此时, 放射性总道和铀道计数率缓慢降低; 到3 h左右, 气压还在加速上升, 但放射性总道和铀道计数率基本稳定。通过分析对比, 气象的变化影响了气压的变化, 放射性总道和铀道计数率与气压在雨前和雨中有弱的正相关关系, 在雨后1 h左右却有弱的负相关关系, 其一定程度上影响了放射性总道和铀道计数率的变化, 但是却并没有明显的一致性关系。

从图10变化曲线可以看出, 刚开始, 温度缓慢升高, 此时放射性总道和铀道计数率快速下降; 雨后1 h左右, 温度开始加速上升, 此时, 放射性总道和铀道计数率还在快速降低; 当雨后3 h左右, 温度基本保持平稳, 呈现波动性变化, 放射性总道和铀道计数率也基本保持不变。所以放射性总道和铀道计数率与温度有比较明显的负相关性, 但两者不是线性相关。

氡是能溶于水的惰性气体, 随着湿度的升高, 地面积水增多, 氡就很难从土壤中向上参透释放到空气中, 导致空气中氡浓度变小, 当达到一个新的平衡的时候, 氡浓度就不再有太大的变化, 所以测量到的放射性总道和铀道计数率也趋于平稳^[15]; 同时在北方沙地区域时, 雨后3 h以后, 地面就趋于干燥, 土壤释放的氡对伽马能谱测量的影响变得很小。

通过地面能谱仪测试实验和空中能谱仪测试实验结果可以得出, 降雨时, 氡所引起的放射性计数率的变化, 主要集中在雨前和雨中一段时间, 雨后大概3 h左右, 就基本保持平稳, 甚至达到未下雨前的水平。

图9

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	图9 气象变化时气压高度变化曲线

图10

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	图10 气象变化时温度变化曲线

综上所述; 影响大气氡的因素较多, 不同地质体及不同气象条件等, 其影响程度及大小也会不尽相同, 因此, 在野外实际生产测量中应根据测量地和不同气象条件具体问题具体分析。