石膏板空腔墙氡析出率时空变化特征的原位观测与理论解析：与实心混凝土墙的对比研究

为解决建筑材料氡析出率(J Rn )实验室数据与实际墙体结构的适用性问题，研究人员首次对日本常见石膏板空腔墙开展282天原位监测，发现其J Rn 存在显著昼夜与季节波动（夏季昼升/冬季夜升），理论证实扩散主导机制，为建筑氡动态模型提供关键参数。

　　

氡气(²²²
Rn)作为天然辐射的主要贡献者，其室内暴露问题长期困扰公共卫生领域。建筑墙体材料释放的氡气析出率(J
_Rn
)是评估风险的核心参数，但现有研究多局限于实验室标准样品测试，难以反映真实建筑结构中复杂墙体（如空腔墙）的氡释放特性。尤其在日本广泛应用的石膏板空腔墙——由薄石膏内墙、空气/绝缘层和混凝土外墙构成的多层结构，其J
_Rn
时空动态始终缺乏系统研究。

日本冈山大学等机构的研究团队在《Journal of Environmental Radioactivity》发表突破性成果，首次对实际建筑中的石膏板空腔墙开展长达282天的原位监测（2021-2022年），结合理论建模揭示了其J
_Rn
独特的昼夜与季节波动规律。研究发现：夏季白天和冬季夜间分别出现J
_Rn
峰值，与实心混凝土墙的稳定析出模式形成鲜明对比；扩散（非对流）被证实为关键驱动机制，该结论通过建立考虑墙体厚度、扩散系数和边界条件的数值模型获得验证。这项研究为建筑氡动态预测模型提供了不可替代的真实墙体参数，同时警示实验室数据直接外推至复杂建筑结构的局限性。

关键技术方法包括：1）采用垂直表面无损测量装置对4.42×10⁴
cm²
石膏板墙面进行连续J
_Rn
监测；2）同步采集室内外温度(T
_in
/T
_out
)、风速(w
)等环境参数；3）建立包含氡扩散-对流耦合方程的数值模型，输入参数基于实际墙体结构（石膏板厚度1.5cm，空腔8cm，混凝土墙15cm）。

【In situ measurement】
通过282天连续监测发现：夏季J
_Rn
日均值达0.53mBq·m^-2
·s^-1
（冬季仅0.34），且呈现"昼高夜低"特征（09:00-15:00上升30%），而冬季则逆转为"夜高昼低"。春季出现双峰模式（09:00/21:00），反映季节过渡特性。

【Discussion】
理论计算表明：石膏板极薄的特性（1.5cm）导致其J
_Rn
对温度梯度敏感，夏季昼间室内外温差驱动扩散增强；而15cm厚混凝土墙因热惯性大，J
_Rn
保持稳定。空腔结构使氡迁移路径延长，但模型显示其泄漏效应对J
_Rn
影响弱于预期。

【Conclusions】
该研究首次证实：1）空腔墙J
_Rn
时空动态显著区别于实心墙，需在建筑氡风险评估中单独考量；2）扩散主导机制下，薄层材料J
_Rn
对环境参数响应更敏感；3）现有实验室标准样品数据可能低估实际建筑氡释放的时空异质性。Akihiro Sakoda团队强调，未来需扩大对不同建筑类型（如木质结构、新型复合材料）的原位测试，以完善全球建筑氡暴露数据库。