美国阿贡国家实验室测量放射性污染场景中粉尘再悬浮行为

美国能源部阿贡国家实验室研究人员近日通过现场实验，模拟放射性污染场景下混凝土表面粉尘颗粒的运动情况，测量行人活动和车辆行驶对粉尘扩散的影响。相关研究发表于《健康物理学》杂志，并获得美国国土安全部科学技术局及放射性/核应急响应与恢复研发项目支持。

为了控制湿度和温度并防止扬尘，行人测试在帐篷内进行。图中左侧可见研究人员正在进入帐篷。粒子计数器放置在白色桌子上，其软管延伸到帐篷内，用于采集帐篷内的空气样本。(图片由阿贡国家实验室提供。)

研究团队关注的是“再悬浮”现象，即沉积在地面或其他表面的有害颗粒被人员走动、车辆驶过等活动重新扬起并进入空气。对于化学、放射性或生物污染事件而言，这类颗粒一旦被吸入，可能增加人体暴露风险，也会让现场清理和污染控制更为复杂。

阿贡国家实验室高级核化学工程师迈克·卡明斯基表示，现有辐射暴露模型对扬尘进入空气后的行为处理并不充分，缺少用于准确运行相关模型的指导。研究人员因此希望通过实测数据，弥补应急响应模型中的关键空白。

在实验中，研究团队使用亚利桑那测试粉尘模拟受污染环境粉尘，并通过粒子探测器测量不同活动引发的粉尘再悬浮量。实验设置包括步行、行军、吸尘和车辆行驶四类场景。其中，步行和行军测试在控制湿度、温度并防止外部扬尘干扰的帐篷内进行;车辆测试则在阿贡国家实验室园区道路上完成，研究人员将测试粉尘撒布在路面后，驾驶运动型多用途车以不同速度驶过，并测量轮胎及车底经过粉尘区域时产生的影响。

结果显示，普通步行造成的再悬浮因子较低，与此前研究相符;行军会显著提高再悬浮水平，可用于模拟应急人员快速移动或疏散时的情况。吸尘实验表明，该活动主要会使较小颗粒重新进入空气。车辆测试则显示，SUV驶过布满粉尘的路面时会产生大量粉尘再悬浮，尤其会扬起较大的颗粒。

研究人员指出，过去关于人员活动引起再悬浮的研究多集中在室内环境，如地毯、硬木地板等表面;车辆相关研究则更多服务于日常空气质量分析。针对放射性污染应急场景，尤其是混凝土表面粉尘在人员和车辆作用下的定量数据仍较为有限。

此次实验结果表明，紧急行动期间的粉尘再悬浮率可能高于许多模型此前的预测值。这些数据有助于改进辐射暴露评估、污染控制方案、防护装备选择，以及疏散或就地避险等应急响应策略，为放射性事件处置提供更准确的依据。