【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以 10%計(jì)算，則煤灰的產(chǎn)量是驚人的。原煤中鈾的平均含量約為 104%，煤的燃燒使原煤中的鈾濃縮到 103%，使煤灰成為了一種人工的氡氣源，估計(jì)全世界由于燒煤每年釋放到大氣中約有 1013Bq的氡。 磷酸鹽工業(yè)釋放 東華理工大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 8 磷酸鹽礦石中的鈾含量高，尤其以海生磷酸鹽礦石最高。磷酸鹽的 80%作為磷肥而施撒在土地上，施磷肥使土壤富集了較高濃度的鐳，使土地中的氡析出率增高。同時(shí)，磷酸鹽工業(yè)的副產(chǎn)品石膏作為建筑材料，也增加了室內(nèi)的氡濃度。估計(jì)全世界由于磷酸鹽工業(yè)每年 釋放到大氣中約 有 1018Bq。 天然氣的燃燒 與燒煤相比，燒天然氣更容易增加室內(nèi)的氡濃度。特別是冬天室內(nèi)通風(fēng)不好，其影響更為明顯。天然氣中氡濃度可以差異很大，不同城市天然氣中的氡濃度是不同的，大約在（ ~37） 104 Bq m3。估計(jì)全世界每年由于天然氣的燃燒向大氣中釋放約 1014Bq 的氡。 建筑物的釋放 由于建筑材料中都含有一定量地天然放射性核素鐳，因此，建筑材料中氡的析出導(dǎo)致了室內(nèi)空氣中的氡濃度增高，一般氡濃度室內(nèi)比室外高一個(gè)數(shù)量級(jí)。估計(jì)全世界有標(biāo)準(zhǔn)房間 109個(gè)，每年 釋放到環(huán)境中約有 1 1016Bq 的氡 [5]。 統(tǒng)計(jì)上述所有的來(lái)源及其每年向大氣釋放的氡濃度大小，得表 21。 表 21 大氣環(huán)境中氡的來(lái)源和每年向大氣中所釋放的氡活度 [5] 序號(hào) 環(huán)境中氡的來(lái)源 每年向大氣中釋放的氡活度 /（ Bq a1） 所占的百分?jǐn)?shù) /（ %） 1 大地的釋放 1019 2 海洋的釋放 1017 3 植物和地下水的載帶 1019 4 核工業(yè)的釋放 1019 5 煤的燃燒 1013 / 6 磷酸 鹽工業(yè)的釋放 1018 7 天然氣的燃燒 1014 / 8 建筑物的釋放 1016 室內(nèi)氡的來(lái)源和聚集原因 室內(nèi)氡的濃度一般高于室外 ,它主要來(lái)源于（ 1）居室地下的斷裂構(gòu)造（ 2）地基土壤（ 3）建筑材料（ 4）天然氣燃燒（ 5）供水系統(tǒng)，以及其他諸多因素產(chǎn)生的氡。通常情況下 ,地質(zhì)環(huán)境是控制氡濃度的重要因素，但不是唯一因素 ,其它因素有鐳含量、射氣作用、通風(fēng)條件、爆破過(guò)程、氣象條件等。不同地段房間里的氡有多種不同的來(lái)源途徑。一般認(rèn)為引起室內(nèi)氡聚集的因素包括 :氡的產(chǎn)生 、氡由土壤到空氣的滲透作用、建筑物的孔隙及房?jī)?nèi)外空氣壓力差等諸多因素。實(shí)際上 ,室內(nèi)氡的聚集主要是指氡的產(chǎn)生、向東華理工大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 9 地表運(yùn)移和進(jìn)入室內(nèi)的過(guò)程。 巖石或土壤中鈾、釷等高含量是引起室內(nèi)氡聚集的根本原因 氡是鈾、釷等放射性元素的衰變產(chǎn)物 ,要了解氡的生成機(jī)制就得先了解鈾、釷等放射性元素的賦存情況。除了鈾礦外 ,鈾、釷在巖石中通常是作為微量元素存在的 ,但有時(shí)會(huì)被粘土或有機(jī)質(zhì)吸附而富集。富集鈾、釷等的巖石主要有各類花崗巖、富鐵侵入巖、片巖、片麻巖、千枚巖、黑色頁(yè)巖以及粘土等?；?guī)r與白云巖的主要風(fēng)化產(chǎn)物粘土和鐵的氫氧化物能有效 地吸附鈾和鐳 ,風(fēng)化灰?guī)r的高滲透性和極細(xì)粒度使其成為極強(qiáng)的氡輻射源。如建于阿巴拉契亞山脈皮德蒙山麓高原一帶千枚巖和片巖之上的房屋 ,約有 70%的房屋室內(nèi)氡濃度超過(guò) 148Bq/m3； 云南個(gè)舊地區(qū)巖層中鈾、釷等放射性元素含量偏高 ,尤其是花崗巖的鈾、釷含量比華南燕山期 S型花崗巖高出 117倍。加之裂隙發(fā)育 ,有利于氡的溢出 ,儲(chǔ)集于封閉和半封閉的空間中 ,使其氡的濃度愈發(fā)增高。據(jù)測(cè)定 ,當(dāng)?shù)厥覂?nèi)氡濃度達(dá)到 94～ 249Bq/m3(西方各國(guó)室內(nèi)氡的平均含量 12～ 108Bq/m3) 。 土壤中氡的濃度主要取決于土壤和基巖中鈾、鐳濃度 、土壤射氣能力、土壤孔隙度和滲透性及土壤的水氣含量 ,季節(jié)變化 ,以及氡的擴(kuò)散能力等。具體研究表明 ,土壤和下伏基巖中鈾、釷、鐳高濃度會(huì)造成嚴(yán)重的室內(nèi)氡災(zāi)害 ,而高孔隙度和高滲透性的土壤會(huì)增加氡濃度 ,即使土壤中鈾、鐳濃度僅顯示平均值 ,而大量含氡土壤氣體會(huì)通過(guò)可滲透的土壤進(jìn)入建筑物。 氡迅速移到地表是引起室內(nèi)氡聚集的一個(gè)重要原因 氡迅速逸出地表 ,是其可能對(duì)人體造成危害的前提。導(dǎo)致氡迅速逸出地表的主要因素是有合適的載體和通道。巖石中鈾、釷等放射性元素衰變時(shí)產(chǎn)生的氡要在一定載體的作用下 ,通過(guò)合適的通道才能迅速逸出地表。 合適載體主要指一氧化碳、甲烷、二氧化碳?xì)怏w和一些地下水。合適通道主要指巖層中的各種斷裂和破碎帶以及高孔隙度、高滲透性的土壤等。對(duì)于含鈾、釷花崗巖來(lái)說(shuō) ,鈾、釷裂變時(shí)產(chǎn)生的高放射熱通過(guò)圍巖中存在的各種裂隙 ,在花崗巖與圍巖之間形成熱液對(duì)流圈 ,其間經(jīng)衰變形成的氡會(huì)通過(guò)地下水或其它氣體沿著巖層的各種斷裂和破碎帶向上運(yùn)移 ,并借助抽吸、擴(kuò)散、對(duì)流等作用遷移到地表 ,很快進(jìn)入大氣中。土壤的滲透性亦是導(dǎo)致室內(nèi)氡聚集的重要原因之一。土壤的滲透性與氡通量成正比 ,即土壤滲透性強(qiáng) ,則氡通量就大 ,反之氡通量就小。 任何天然水中都有氡的存 在 ,通常地下水中氡含量要比地表水 (如湖水、河水 )中氡含量高。那些直接來(lái)自地下水或鈾礦區(qū)、油氣田區(qū)的水源 ,氡濃度就更高了 ,而來(lái)自構(gòu)造裂隙中地下水 ,其氡濃度有時(shí)也很高。大量取用這些高氡濃度的地下水 ,通過(guò)水的蒸發(fā)作用 ,如淋浴、洗衣等則可導(dǎo)致室內(nèi)高氡濃度。 房屋建設(shè)是造成室內(nèi)氡聚集的另一個(gè)重要因素 宅基建設(shè)應(yīng)盡量避開氡本底含量高的地區(qū) ,除此以外 ,室內(nèi)氡富集還與建筑材料和建筑本身結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。用礦渣磚砌墻的居室比用水泥澆注的居室中氡濃度要高。東華理工大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 10 當(dāng)住宅的地下室用礦渣磚砌護(hù)時(shí) ,其室內(nèi)氡濃度平均值最高 ,用水泥澆注地下室 的住宅 ,其居室內(nèi)氡濃度居中 ,而無(wú)地下室的住宅室內(nèi)氡濃度最低 ,這可能與礦渣磚墻透氣性較好 ,更有利于氡的運(yùn)移及其本身含有放射性物質(zhì)有關(guān)。至于使用富鈾、釷等放射性元素的建筑材料 (如粘土、花崗巖石料、礦渣等 )構(gòu)筑居室 ,那更易造成室內(nèi)高氡濃度。建筑方面影響室內(nèi)氡濃度的因素還有通風(fēng)量 (一般說(shuō) ,通風(fēng)量大 ,室內(nèi)氡濃度就低 ,反之則高 )和房?jī)?nèi)外空氣壓力差 (房?jī)?nèi)壓力與戶外大氣壓力之差 ,負(fù)值越大者 ,室內(nèi)氡濃度就越高 )。 煤、煤氣及天然氣常含有相當(dāng)高濃度的氡 ,燃燒這些物質(zhì)時(shí) ,若不能及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)排氣 ,亦會(huì)造成室內(nèi)氡濃度的積累。影響室內(nèi) 氡濃度富集因素很多 ,但對(duì)某一特定區(qū)域來(lái)說(shuō) ,總有一種或幾種因素占主導(dǎo)地位 ,我們可以通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的原因 ,從而制定出切實(shí)可行的治理辦法和預(yù)防措施 [6]。 表 22 不同樓體結(jié)構(gòu)建筑物的室內(nèi)氡濃度 [7] Bq/m3 樓梯結(jié)構(gòu) 樣品數(shù) 氡濃度范圍 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 鋼混 5 — 框架 39 — 表 23 不同內(nèi)墻涂料的室內(nèi)氡濃度 Bq/m3 內(nèi)墻涂料 樣品數(shù) 氡濃度范圍 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 乳膠漆 19 — 仿瓷涂料 3 — 墻紙 10 — 噴塑 8 — 106涂料 3 — 釉面磚 1 表 24 不同地板材料對(duì)室內(nèi)氡濃度的影響 Bq/m3 地板材料 樣品數(shù) 氡濃度范圍 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 釉面地磚 7 — 石英磚 7 — 地 板漆 4 — 木地板 8 — 水磨石地板 3 — 地毯 14 — 東華理工大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 11 續(xù)表 地板材料 樣品數(shù) 氡濃度范圍 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 水磨石 4 — 花崗巖 2 — 氡的危害 氡是地殼中鈾的天然衰變產(chǎn)物 ,當(dāng)它的濃度高過(guò)一定水平時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不同程度的危害。它的危害后果顯現(xiàn)時(shí)間取決于吸入劑量多少和吸入方 式 ,可長(zhǎng)達(dá)數(shù)年到幾十年。 氡的危害有兩個(gè)特點(diǎn)，即掩蔽性和隨機(jī)性。 所謂掩蔽性，有兩重含義。一是作為一種化學(xué)物質(zhì)，氡無(wú)色、無(wú)味、數(shù)量極微，難以察覺 。二是氡的危害主要是輻射生物效應(yīng)，它的直接作用 (對(duì)生命物質(zhì)的破壞和傳輸?shù)哪芰?)相對(duì)機(jī)械力傷害、燙傷、觸電而言是很微小的，但由此引發(fā)的復(fù)雜生物化學(xué)過(guò)程可以導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害。例如，短期接受 1Sv劑量的照射時(shí)，在生物體內(nèi)產(chǎn)生的電離，激發(fā)分子的比例只有一億分之一，傳輸?shù)哪芰肯喈?dāng)與 2 104 cal/g。這本身是難以覺察的，但它可以導(dǎo)致明顯的放射病癥狀 (嘔吐、疲倦、血象變化等 )。氡的照射一般是慢性的，一年內(nèi)有 ，其直接作用是不可能覺察，即無(wú)相關(guān)的自我感覺，但它仍可能引起肺癌。 所謂隨機(jī)性，就是指氡致肺癌是隨機(jī)性現(xiàn)象，對(duì)一個(gè)人可能發(fā)生也可能不發(fā)生，只有確定的幾率，只有人數(shù)眾多的群體才能體現(xiàn)出確定的發(fā)病率。這就像大家熟知的吸煙可能導(dǎo)致肺癌的現(xiàn)象，后者也是隨機(jī)現(xiàn)象 :對(duì)大量人群統(tǒng)計(jì)，吸煙致者的肺癌發(fā)病率明顯比不吸煙者高 。但就個(gè)人而言，吸煙者不一定得肺癌，也不能根據(jù)某個(gè)人長(zhǎng)期吸煙卻活到 80歲未得肺癌來(lái)證明吸煙無(wú)害 [8]。 全世界正越來(lái)越重視氡對(duì)人類健康的威脅。其中發(fā)達(dá)國(guó) 家和地區(qū)比發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)更重視。 氡致肺癌的機(jī)理 氡致肺癌等疾病 ,主要是其子體在起作用。 人類受電離輻射損傷致病 ,最早被記錄的要算高氡及其子體照射下的礦工患肺癌。由于氡的半衰期較短 (),且其在體內(nèi)停留的時(shí)間較短。經(jīng)測(cè)試 ,在高氡場(chǎng)所工作時(shí) ,經(jīng)過(guò) ,人體吸入的氡與呼出的氡達(dá)到平衡 ,體內(nèi)氡含量不再增加 ,且離開場(chǎng)所 1h后 ,體內(nèi)的氡濃度被排除 90%。所以 ,在呼吸道內(nèi)產(chǎn)生的氡劑量很小 ,危害相對(duì)也小些 ,而氡的子體則不然 ,氡所產(chǎn)生的 2個(gè)短壽命子體 218Po和 214Po,呈固態(tài)吸附在空氣中的微顆粒上 和煙霧中。當(dāng)人們吸入后它會(huì)停留或儲(chǔ)存在肺的組織內(nèi) ,并通過(guò)α衰變時(shí)的輻射損害肺管 ,而且很容易被鼻咽和氣管組織及肺部呼吸系統(tǒng)截留 ,并在局部區(qū)段不斷積累 ,因其半衰期短 (一般為分秒量級(jí) )全部在原處衰變 ,是大支氣管上皮細(xì)胞的主要?jiǎng)┝吭础．?dāng)支東華理工大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 12 氣管接受了大量的輻射后會(huì)受到損害，很容易引發(fā)癌變。氡的短壽命子體最后衰變成半衰期為 21年 210Pb而長(zhǎng)期吸附于體內(nèi)進(jìn)行衰變，經(jīng)過(guò) 5一 10年或更長(zhǎng)的潛伏期，在人體毫無(wú)覺察中，使細(xì)胞發(fā)生癌變。同時(shí)，氡在液體和脂肪中有較高的溶解度，它會(huì)聚集在脂肪較多的器官中，并衰變產(chǎn)生氡子體，造成對(duì)人體 的傷害。人體在高濃度氡的影響下表現(xiàn)出血細(xì)胞 (紅、白細(xì)胞 )總數(shù)升高、血壓下降和血管擴(kuò)張等效應(yīng)。氡子體所放射的α射線是構(gòu)成人體肺癌和血液病的主要原因之一。α、β射線的外照射能損傷人體五官，產(chǎn)生皮膚干燥，毛發(fā)脫落等病變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起皮膚癌。來(lái)自不同國(guó)家的多方報(bào)導(dǎo)表明 ,氡被認(rèn)為是僅次于吸煙導(dǎo)致人類肺癌的第二大因素 [9]。 但是 ,并不是所有受到較高水平氡照射的人都會(huì)得肺癌 ,一般從受到氡的照射起到肺癌發(fā)病之間可能要經(jīng)過(guò)許多年。受到氡照射而導(dǎo)致肺癌的危險(xiǎn)度決定于氡的濃度和受到氡照射的時(shí)間（見表 25）。一般地說(shuō) ,引起肺癌 的危險(xiǎn)度隨著氡水平和照射時(shí)間的增加而增加。長(zhǎng)時(shí)間受到略高的氡水平的照射 ,比在短時(shí)間受到高水平氡的照射發(fā)生肺癌可能要大。高濃度氡的長(zhǎng)期照射導(dǎo)致受照人群的肺癌發(fā)病率增加已被世界衛(wèi)生組織(WHO)、國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì) (ICRP)等眾多學(xué)術(shù)團(tuán)體和機(jī)構(gòu)所公認(rèn) [10]。 表 25 空氣中氡濃度與其可比較的危險(xiǎn)度 [10] 氡濃度 ( 37 Bq/ m3) WL 工作水平 由于氡的照射每千人中估計(jì)肺癌死亡人數(shù) 可比較的危險(xiǎn)度 200 1 440770 比不吸煙的危險(xiǎn)度大 60 倍 100 270630 每天吸 4 包煙的危險(xiǎn)度 40 120380 每年 20210 次胸部 X 光檢查 20 60210 每天吸 2 包煙的危險(xiǎn)度 10 30120 每天吸 1 包煙的危險(xiǎn)度 4 1350 不吸煙危險(xiǎn)度的 5 倍 2 730 每年 200 次胸部 X 光檢查 1 313 不吸煙人肺癌死亡危險(xiǎn)度 13 每年 20 次胸部 X 光檢查 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3. 測(cè)氡方法及儀器介紹 氡的測(cè)量方法理論 222Rn 的唯一來(lái)源是鐳 226（ 226Ra） 的衰變，它是鈾 238（ 238U）的衰變產(chǎn)物之一。222Rn 衰變產(chǎn)生α粒子，它的短壽衰變子體衰變時(shí)又放出α粒子和能注量大的 β 、 γ 射線。 根據(jù)氡和其子體的α衰變特性，我國(guó)目前規(guī)定的環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法有：徑跡蝕刻法，活性炭盒法，雙濾膜法，氣球法，靜電 α 卡法和閃爍瓶法。 徑跡蝕刻法 徑跡蝕刻法是被動(dòng)式測(cè)氡技術(shù)，當(dāng)氡及其子體發(fā)射的α粒子轟擊探測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生亞微觀型損傷徑跡，將探測(cè)器進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)蝕