在波兰塔尔诺夫斯基戈雷（Tarnowskie Góry）的历史银矿中进行的氡及其子体浓度测量的相互比较

《Frontiers in Public Health》：Intercomparison of radon and radon progeny concentration measurements performed in the Historic Silver Mine in Tarnowskie Góry, Poland

在RadoNorm项目下，九个欧洲实验室参与了对波兰Tarnowskie Gory地下矿井中氡及其子体浓度连续监测器的对比研究。结果显示，15种氡监测器在四段稳定期内的测量值大部分在总体均值的20%范围内，但有三台仪器存在显著偏差。对于氡子体等效浓度（EEC），10台设备中仅一台偏离较大。对比发现，部分设备在高湿低温环境下性能下降，建议加强校准和极端条件测试。

　　在本研究中，我们对欧洲多个国家的九个实验室在波兰塔尔诺夫斯克·戈里历史银矿中进行的连续式和积分式仪器的比较测量结果进行了分析。该研究是RadoNorm项目的一部分，该项目旨在通过更科学的证据和社会考量，提高辐射防护的有效性，特别关注氡及其天然放射性物质（NORM）。作为项目的一部分，工作包5.4专门研究了地下工作场所的环境条件，并组织了为期三天的测量活动，以评估不同电子仪器在实际环境中的表现。

### 研究背景与重要性

欧洲的辐射安全标准主要依据《欧洲基本安全标准指令》（EU BSS）2013/59/Euratom，该指令要求成员国设立氡的参考水平，并在新建住宅和工作场所中进行监测。尽管存在统一的指令，各成员国在实施过程中仍然存在差异，包括策略和方法上的不同。为了准确评估工作场所的辐射风险，特别是与氡及其衰变产物相关的剂量，需要了解这些物质的浓度变化及其对健康的影响。

近年来，随着国际原子能机构（IAEA）和世界卫生组织（WHO）相关指南的更新，对氡衰变产物的测量变得尤为重要。特别是ICRP出版物137中推荐的剂量系数（RDC）以及平衡因子（F）的使用，使得测量衰变产物成为确保辐射防护措施准确性的关键环节。因此，测量工作场所中氡的浓度以及其衰变产物的活动浓度（如EEC和PAEC）是评估辐射风险的重要手段。

### 测量方法与仪器

本次比较测量中，使用了多种测量仪器，包括16台连续式氡监测仪、10台连续式衰变产物监测仪，以及1套基于热释光（TLD）的积分式系统用于测量PAEC。这些仪器的使用为研究提供了丰富的数据，有助于揭示在实际环境条件下，不同设备之间的测量一致性。

测量地点选在了历史银矿“Srebrna”（银厅）内，该厅位于地下40米，具有相对稳定的微气候环境，全年平均温度约为10°C，相对湿度接近90%。由于这些环境条件在仪器的运行范围内处于边缘状态，因此为评估仪器在极端环境下的性能提供了理想的场所。

测量期间，仪器分布在约50平方米的区域内，其采样口高度在30至60厘米之间。由于不同仪器的采样周期不同，例如10分钟、30分钟、1小时或2小时，因此需要对数据进行统一处理，以确保可比性。对于采样周期较短的仪器，采用了2小时为基准的平均值，以便在比较中使用统一的时间框架。此外，为了提高数据质量，研究还采用了元分析方法，结合了各仪器的测量结果，以计算整体均值和异质性（heterogeneity）。

### 测量结果与分析

#### 氡活动浓度

在测量过程中，不同仪器测得的氡浓度变化范围较大，但总体上显示出较高的一致性。在四个稳定时间段内，大多数仪器的测量结果均落在整体均值的±20%范围内，其中大部分仪器的误差甚至小于±5%。然而，有三台仪器的测量结果出现了明显的偏离，这可能与仪器的采样模式、传感器的响应特性或环境条件有关。例如，某些仪器在长时间采样模式下表现出较低的精度，导致其测量值偏离整体均值。这些发现表明，在实际环境条件下，尽管仪器的性能基本一致，但仍然存在一些局限性，需要进一步优化。

#### 平衡等效浓度（EEC）

对于平衡等效浓度的测量，结果同样表现出良好的一致性，其中只有1台仪器在稳定时间段内出现了偏差。这表明大多数仪器在测量EEC时能够提供可靠的数据。此外，连续式仪器与积分式系统（如Alpha探针）的短期平均值显示了较高的匹配度，尤其是当采用快速响应模式时，仪器的性能更为稳定。这表明在某些情况下，快速响应模式可能更适用于工作场所的实时监测，而慢速模式虽然具有更低的统计误差，但其延迟时间较长，可能不适用于短期暴露评估。

#### 未附着的衰变产物

在测量未附着的衰变产物时，数据表现出更大的变异性。这可能与环境条件、仪器设计以及测量方法的差异有关。未附着的衰变产物在空气中的分布较为不均，因此其测量结果更容易受到外部因素的影响。研究中发现，某些仪器的测量值明显高于或低于整体均值，这表明在某些情况下，这些仪器的灵敏度或响应特性可能存在偏差。这种变异性在实际工作中可能对剂量估算产生影响，因此需要进一步研究如何提高测量的准确性。

#### 环境条件

测量过程中还记录了温度、相对湿度和气压等环境参数的变化。这些参数在某些仪器的测量中被忽略，主要是因为传感器未经过校准。然而，这些数据对于理解仪器的性能以及优化测量过程具有重要意义。在本研究中，连续式仪器通常能够自动补偿湿度和温度的影响，从而确保测量结果的准确性。这表明，尽管环境参数不是辐射防护的主要关注点，但它们对测量结果的影响不可忽视。

### 讨论与意义

本次比较测量的结果表明，尽管测量周期较短（仅三天），但大多数仪器在实际环境中的表现是稳定的，且与实验室条件下的测量结果存在较高的一致性。这表明，尽管环境条件较为复杂，但现代测量仪器仍能提供较为可靠的数据。然而，一些仪器在特定条件下表现出较差的性能，例如在高湿度或低气流条件下，其测量结果可能受到干扰。

此外，研究还发现，某些仪器在处理未附着的衰变产物时表现出较大的变异性，这可能与测量方法、采样模式或仪器本身的局限性有关。在实际工作中，这些变异性可能会对剂量估算产生影响，因此需要进一步优化测量方法，提高仪器的适应性。

从环境因素来看，高湿度、低气流以及空气中的粉尘可能对测量仪器的性能产生不利影响。因此，为了确保测量结果的可靠性，有必要在模拟的极端条件下对仪器进行测试，例如在高湿度、低温度或快速变化的氡浓度环境中。这不仅有助于提高仪器的适应性，还能减少在实际工作场所中可能产生的误导性结果。

### 结论

本次比较测量的结果显示，尽管测量周期较短，但大多数仪器在实际工作环境中的表现是可靠的。对于氡活动浓度和平衡等效浓度的测量，结果显示出较高的一致性，而在未附着的衰变产物测量中，仪器之间的差异更为明显。因此，在实际工作中，需要根据具体环境条件选择合适的测量方法和仪器，以确保测量结果的准确性。

此外，研究强调了在高湿度和低气流条件下进行测量的重要性。尽管这些条件可能超出某些仪器的运行范围，但它们在实际工作中仍然存在，因此需要在这些条件下进行测试。通过模拟和控制这些极端条件，可以提高仪器的适应性，从而确保在真实环境中的测量结果具有更高的可信度。

总的来说，本次研究不仅为实际工作场所的辐射防护提供了重要的数据支持，还为未来的研究和仪器开发指明了方向。随着欧盟对辐射防护要求的不断提高，对氡及其衰变产物的测量将变得更加重要。因此，确保测量仪器的精度、可靠性和适应性，是未来研究和实践中的关键任务。