实验揭示粉尘再悬浮风险

Argonne National Laboratory的研究人员开展了实验，研究硬化路面上的颗粒如何因行走、驾车和吸尘等活动而悬浮起来，旨在改进对放射性及其他污染情景的建模。在这些情景下，应急作业可能会扬起危险粉尘。

发表在Health Physics上的研究结果发现，较早的仿真显著低估了某些活动扬入空气中的颗粒数量，导致再悬浮因子不准确。

危险粉尘再悬浮会增加工作人员因吸入而受到照射的风险，并会导致受污染物质扩散，使清理工作更加复杂。准确模拟再悬浮有助于制定污染控制策略、指导应急响应并保障人员安全。

改进模型：研究作者、ANL高级核化学工程师Michael Kaminski解释说，辐照模型无法很好地处理被重新扬入空气中的粉尘。

他说：“对于如何正确运行模型的这一部分，此前没有任何指导，因此我们开始对此展开研究。”

事实证明，主要障碍是缺乏实验数据。

Kaminski说：“此前关于人员移动的研究仅关注室内活动以及地毯和硬木地板等表面。车辆再悬浮研究则主要考察日常空气质量。”

实验：团队模拟了与应急响应相关的情景，包括行走、齐步行进（旨在复现应急疏散期间所观察到的移动强度和速度）、吸尘以及驾车驶过粉尘布设区，并使用颗粒探测器测量扬起的粉尘量。

Kaminski说：“这是唯一以这种方式对混凝土表面粉尘进行定量测量的研究。我们掌握的几乎所有数据都来自冷战初期在沙漠中开展的核武器爆炸实验，以及铀、钚核设施。”

试验使用了亚利桑那试验粉尘（ATD），其性质与放射性沉降物产生的预期粉尘相似。

结果：模型通常采用10−6至10−5 m−1范围内的再悬浮因子。本研究的测量结果发现，这一范围对于日常行走是准确的，但其他所有情景的再悬浮因子都更高，在某些情况下高出数个数量级。

齐步行进显著增强了再悬浮。对于较大颗粒，测得的再悬浮因子为6 × 10−3 m−1，比模型一直采用的数值高出数百倍。吸尘则使较小颗粒的再悬浮因子升高。

在驾车试验中，研究人员清除了实验室园区内一段道路上的天然粉尘，在试验区域铺撒ATD，随后驾驶一辆SUV驶过。结果显示出显著的再悬浮现象：首次试验驶过时，较大颗粒的再悬浮因子为2 × 10−2 m−1，比默认模型值高出数千倍。

无论试验区域被车辆轮胎直接碾过，还是测量区域位于车辆底盘下方，均发现数值有所升高。论文指出，首次驶过后的试验显示再悬浮因子有所降低，但其数值仍显著高于模型一直采用的数值。

论文指出：“这项研究使建模人员能够更准确地预测危险颗粒的空气浓度，为个人防护装备要求相关决策提供依据，并优化应急响应策略，例如在疏散与就地避险方案之间作出选择。”