1.一种利用表层土壤静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、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;
S2、测量计算过程:
在一维稳定状态下,只考虑均匀土壤介质中氡的扩散作用,建立氡在土壤中运移与分布的微分方程如下:式中,De为氡的有效扩散系数,单位为m2·s-1;C(x)为土壤中深度为x处的氡浓度,单位为Bq·m-3;x为土壤深度,单位为m;λ为氡的衰变常数,其值为2.1×10-6s-1;η为土壤孔隙率,其为无量纲数;A为土壤中氡的产生率,单位为Bq·m-3·s-1;
由于土壤表面空气氡浓度很低,得到边界条件:C|x=∞=0,土壤无穷深处,土壤氡浓度不可能为无穷大,得到边界条件:C|x=∞有界;
对式(1)求解并带入边界条件得到:
土壤潜势氡浓度为土壤无穷深处的氡浓度,即:
启动气泵,将测量装置内氡混合均匀,测量装置中氡浓度的变化规律如下:式中,V1是采样土壤的体积;V3是测量装置气路及测氡仪内空间总体积;C(t)为时间为t时测量装置内的氡浓度,单位为Bq·m-3;
当测量装置内氡浓度趋于稳定时,由测氡仪对测量装置内的氡浓度进行测量,氡浓度记为C1,此时式(1)变化为:
停止气泵,在测量装置气路中添加一个体积为V4的空腔,启动气泵,待测量装置内氡浓度再次趋于稳定时,此时氡浓度为C2,有:将相关参数代入式(5)、式(6)求解,得到土壤中氡的产生率A和土壤孔隙率η;
将A和η的值代入式(3),求得土壤潜势氡浓度。