美國氡標准范圍多少正常
① 氡氣超標
起氡氣,許多人將其同氨氣、甲醛混為一談。事實上,氡氣這種無色無味的放射性氣體,已被國內外專家確認為僅次於吸煙的第二大致肺癌的誘因,世界衛生組織也將其列入使人致癌的19種主要物質之一。那麼,氡氣的危害到底有多大?怎樣才知道居住環境中的氨氣濃度超標了?人們應該如何預防氡氣污染?
�夫妻二人同時患上癌症,家屬懷疑室內空氣污染嚴重
北京東南郊老君堂村有對伊姓夫婦,今年4至6月間,二人分別被診斷出癌症。伊先生的愛人4月份查出乳腺癌,而伊先生也於6月底查出了肺癌。伊先生家的親戚覺得事情蹊蹺,懷疑伊先生入住不到兩年的房子存在嚴重的空氣污染。
近日,記者跟隨中國室內裝飾協會綠色家居環境技術工作站的檢測員,來到了伊先生家檢測。伊先生家是一個獨門獨戶的院落,內有兩室一廳、廚房、衛生間和一個封閉的院子。所有的房間連在一起,但是,每個房間的窗戶都很小。封閉小院內側貼著建築外牆所使用的瓷磚,所有房間的地面鋪設的都是人造大理石。
�檢測結果,氡氣嚴重超標,污染嚴重
第一次來伊先生家,工作人員分別對甲醛、氨氣、苯、總揮發性有機物、氡氣這五項內容進行檢測,發現除總揮發性有機物符合標准外,其他四項均高於標准,其中,氡氣濃度超標最為嚴重,為476貝可/立方米。而根據我國1996年發布的《住房內氡濃度控制標准》:新建住房內氡濃度的控制標准為平衡當量氡濃度年平均值100貝可/立方米,已建住房內的氡濃度控制標准為平衡當量氡濃度年平均值200貝可/立方米。
工作人員稱,氡氣濃度如此之高的情況,還是第一次遇到。通常而言,氡氣濃度在100貝可/立方米以上的,就十分少見了。工作人員看到客廳里有個大理石檯面的茶幾,建議不要使用這個茶幾了。這位工作人員稱:「大理石、花崗岩中的放射性元素分布不均勻,也許你鋪一屋子大理石,也趕不上有放射性元素的,但是,也許就是茶幾上一小塊就聚集著這種元素。」
兩周後,檢測人員又來到伊先生家進行復查,這次主要測氡氣。封閉小院中的氡氣濃度為155.5貝可/立方米,而客廳中的氡氣濃度降到70貝可/立方米。工作人員發現那個大理石茶幾不見了。由此確定,室內的氡氣應是大理石茶幾釋放出來的。
�氡氣超標能夠引發癌症,已經成為世界各地研究機構確認的結果
無獨有偶,沈陽一對父子也雙雙患上了鼻咽癌,經過當地檢測部門檢測,其家中的建築陶瓷放射性嚴重超標。這些案例,很容易使人們將癌症同氡氣污染畫等號。據有關人士介紹,近些年,國內外有關機構對室內氡與癌症關系研究,從未間斷過。
1994年以來衛生部放射衛生監督檢測所調查了14個城市的1524座寫字樓和居室,發現室內氡濃度超標的佔6.8%,氡含量最高的超過標准6倍。1999年,衛生部又對甘肅省平涼和慶陽兩個地區在1994年1月至1998年4月期間被診斷為肺癌的1209名患者進行了調查,因為兩個地區90%的人口都曾住過或正居住在氡水平較高的窯洞。結果發現,居民肺癌危險度隨室內氡濃度的增高而上升。如果室內氡濃度增加到 100貝可/立方米,對肺癌的相對危險度就會從1增至1.19。
在國外,也有不少對氡氣引發癌症的研究。美國Santiago de Compostela大學的研究人員曾對163名確診為肺癌的患者家中的氡氣水平進行了檢測,並與241名健康人進行對比。研究結果顯示:如果人們家中的氡氣水平在10貝可/立方米到14貝可/立方米、15貝可/立方米到39貝可/立方米和超過40貝可/立方米,居住者發生肺癌的危險性分別增加2.73倍、2.48倍和2.96倍。
�地下室、別墅、封閉性較強的辦公樓、使用了灰渣磚的房屋,室內氡濃度容易偏高
人們在日常生活中怎樣才能准確知道室內氡濃度水平呢?專家建議,首先,要看一看自家的房屋是否屬於容易發生室內氡濃度偏高的情況。通常情況,地下室、別墅、封閉性較強的辦公樓、空調房間、使用了灰渣磚的房屋容易發生室內氡濃度偏高。其次,要找具備氡氣檢測能力的專業研究機構進行檢測。再次,做好檢測現場的配合工作。比如,按要求提前關閉住宅的門窗,提前同檢測機構預約,並制定合理的檢測方案。
�公眾應從選址、選料、設計、通風、密封等方面入手防治室內氡氣污染
認識到氡氣的危害後,我國加強了對室內放射性污染的控制。去年7月,國家質量監督檢驗檢疫總局頒布《室內裝飾裝修材料釋放限量》十項強制性標准,其中,建築材料放射性核素限量標準是一項重要內容。有關政府管理部門要通過這些強制性標准,避免放射性含量高的石材流入建材市場。因而,消費者在購買石材時,應當向商家索取放射性檢測合格證明。
環保專家還建議,在室內氡氣的防治問題上,公眾應從選址、選料、設計、通風、密封等方面入手:
第一,在建房或者選址時,應該避開岩土中鈾、鐳放射性含量偏高的地區;購房前,可以請有關機構做氡氣測試,從源頭上控制預防。
第二,裝修時盡可能封閉地面、牆體的縫隙,降低氡氣的漏出量。
第三,盡管氡氣是不可揮發的,但是經常通風,還是會臨時降低室內氡濃度水平的。
第四,在室內裝修時,盡量減少石材、瓷磚等容易產生輻射和氡氣的材料。
第五,已經入住的房屋,如果認為有氡氣超標的可能,可以委託專業部門進行檢測,針對檢測結果請專家提出合理的處理方案。
② 氡是什麼,居室內氡安全標准
氡是天然存在的一種放射性惰性氣體,無色無味。室內氡的主要來源是:(1)地基土壤;(2)建築材料;(3)家庭生活用水;(4)室外大氣中的氡通過空氣交換進入室內;(5)天然氣、煤氣、沼氣等氣體燃料燃燒後氡將進入室內。
我國2002年建設部制定的《民用建築工程室內環境污染控制規范》中,Ⅰ類民用建築工程、Ⅱ類民用建築工程室內氡濃度限值分別為200Bq/m3和400Bq/m3;2003年開始實施的衛生部、國家環境保護總局聯合起草的《室內空氣質量標准》標准中氡濃度控制標准為400 Bq/m3。
③ 環境氡的測量
氡氣容易通過呼吸道進入人體,成為內照射的主要天然核素。根據流行病學調查統計,患肺癌死亡的總人數中有8.2%的人是吸入空氣中氡造成的。氡被世界衛生組織(WHO)列為19種致癌物質之一,從而引起世界各國對空氣中氡濃度的重視。
公眾生活環境中的氡,主要來自大地(包括)岩石、土壤、地質構造和建築材料,海水中含量很低。
決定氡在土壤中遷移的因素很多(在第六章已經作了論證)。當地下深部與地表,地表與大氣之間存在壓力差和氡濃度差的情況下,氡由土壤中析出進入大氣。所以,大地是環境氡的主要來源。
圖9-2-1 珠海市區γ射線(1m)劑量率等值圖
(據王南萍等,2004)
(a)實測1m高γ射線劑量率等值圖(劑量率儀);(b)γ能譜測量換算的劑量率等值圖
表9-2-6 珠海市兩種方法空氣吸收劑量率統計數據 (nGy·h-1)
(據王南萍等,2004)
1984年美國賓夕法尼亞州環境資源部工作人員查看該州一所住房時,發現氡濃度高達100kBq/m3,高出美國環境保護署規定值148Bq/m3近700倍,又進一步調查該地2870所住房。1986年,在全國40個州完成了近5萬戶居室氡的抽樣調查。Nero等(1986)發現,根據全國調查資料匯總的Rn濃度分布(如用對數坐標,則呈對數正態分布)如圖9-2-2所示。統計結果顯示全國居室氡濃度超過148Bq/m3的佔7%,超過296Bq/m3的佔2%。因此美國輻射防護與測量國家委員會[NCRP 103,1989]將148Bq·m-3(4pCi·L-1)作為行動水平(即控制標准),將296 Bq·m-3定為補救行動水平。我國部分省的測量統計(王作元,1992),室內氡平均值為26.2Bq·m-3。
圖9-2-2 美國室內氡濃度分布圖
為了維護人身健康,國際輻射防護委員會(ICRP)發表65號報告書,提出居室氡濃度安全限制標准。有關各國根據自己的國土地質條件,制訂了居室內氡的限量標准。如加拿大限量標准為800Bq/m3,瑞典、奧地利、芬蘭等為400Bq/m3,德國為300Bq/m3,澳大利亞、英國為200Bq/m3,中國為200Bq/m3,美國為140Bq/m3。
室內氡濃度與所處地區地質條件關系密切。1975年初瑞典地質調查局開展一項環境氡評價計劃。地調局根據航空γ能譜測量和地面γ能譜測量數據,以及地質圖資料進行綜合處理,編制出1:5萬比例尺的稱為GEO輻射圖;到1990年已編制出450幅,覆蓋國土55%的面積。以這些圖件資料為依據,圈出高氡濃度地區,再進行室內氡濃度測量,確定高氡濃度分區,如表9-2-7所示。
20世紀80年代後期,國際原子能機構(IAEA)和歐共體委員會(CEC)發起為期5年的「關於人類環境中居室氡協調研究計劃(CRP)」,有50個國家參與。瑞士1987~1991年,在全國范圍內實現了居室氡濃度調查;按居室氡濃度高低,將全國劃分為四類地區。如圖9-2-3所示。全國居室氡濃度平均值為60~70Bq·m-3,90%家庭不超過150Bq·m-3。
美國的編圖設想與瑞士的做法不同,首先選擇鹽湖城地區作為試驗區。這里居住60萬人,地形有高有低,出露有寒武紀結晶岩和古生代沉積岩,有小塊新生代火山岩散布,低地以第四紀沖積和湖相沉積物為主。
表9-2-7 瑞典氡等級分區及防護措施
圖9-2-3 瑞士居室氡濃度分布圖
航空γ能譜測量,用直升機攜帶GR-800γ能譜儀(256道,NaI晶體2304in3,1in=2.54cm),測線距3mile(1mile=1.6093km)。在本區發現5個放射性高值異常點。鈾含量達(3.6~4.8)×10-6(5號異常為鈾礦尾礦石堆)。
在鈾異常地區和斷裂帶地區(尤其是活動斷層),用地面γ能譜儀(四道GR-310)和射氣儀(RDA-200)進行地面檢查。鈾含量與氡濃度的關系列於表9-2-8。
表9-2-8 岩性、鈾含量與氡濃度關系
鹽湖城地區試驗測量的(見表9-2-8)結論如下:①前寒武片麻岩風化深,裂隙發育,氡的濃度最高。這類岩性分布區可能成為環境氡危害區。但要進行野外和室內氡詳細測量。②第三紀花崗岩與前寒武片麻岩鈾含量相似,但氡濃度很低。因為緻密而無裂隙。③第三紀礫岩、砂岩有的地點鈾含量較高,其中二疊紀磷灰岩純鈾含量較高,但氡濃度低。④斷裂帶上(沃薩奇斷層)氡濃度平均14.4pci/L(163Bq/m3)與斷層以外地區相比氡濃度很低。
基於上述試驗,並經航空γ能譜測量取得的鈾含量分布圖為基礎,開展了全國性氡濃度調查。1985~1990年大量進行室內氡測量,收集了17.5萬戶數據。綜合研究了全國鈾、釷分布;岩性和風化程度;地質構造和活斷層;綜合研究了各類岩石、土壤及其不同構造、結構體中氡的產生、遷移和析出。綜合5種資料編制了全國氡濃度的地質潛勢圖。
考慮到各種因素,對氡析出的條件以打分形式衡量權重。具體打分規則如下:①室內氡濃度。平均值<74Bq/m3,打3~8分;濃度在(74~148)Bq/m3,打9~10分。②鈾含量不同的岩石(地區)。如花崗岩,磷酸鹽岩,炭質頁岩等鈾含量較高,打3分。如構造復雜,變化較大(易於氡析出)打2 分;鈾含量低的石英砂岩等,打1分。③土壤的滲透性(通過灌水試驗)。如滲透速度超過15.24cm/h,打3分;小於15.24cm/h,打1分;中間值打2分。④建築物類型。混凝土地面,打1分;混合型,打2分;有地下室打3分。⑤野外現場狀況。有利於氡析出打2分;一般情況打1分;不利條件打負1分。
總之,最低相加總分為3分;最高為17分。
編圖說明:①3~8分,說明地下潛在氡濃度<74Bg/m3;②9~11分,為氡濃度中等;③12~17分,說明氡濃度較高。據此分為三等,製作完成美國國土氡地質潛勢圖。如圖9-2-4所示。分成28個區域,分別研究地質、岩性特徵和氡潛勢遠景。
圖9-2-4 美國氡地質潛勢圖
(引自Alexander E.Gatesand Linda C.S.Gundersen)
由圖可見,有三分之一地區屬高氡地質遠景,有可能引起室內氡濃度超148Bq/m3。
④ 室內空氣中氡濃度國家標準是多少
國標GB50325 氡濃度限值是200Bq/m3(I類民用建築工程:住宅、醫院、老年公寓、幼兒園、學校教師等)
⑤ pci/l是什麼意思
國內使用的氡氣國際標准單位為貝克每立方米空氣(Bq/m3)但美國氡濃度常用的
單位是微微居里每公升空氣(pCi/L)。戶外空氣中的氡的水準是大約4 Bq/m3(0.1
pCi / L)。平均室內的氡水準是大約10Bq/m3( pCi / L)。國內目前建議居家室內氡
氣感善濃度為150 Bq/m3 與美國環保署建議值(4.0 pCi/L)相當。世界衛生組織建
議國家干預的標准不宜高過300 Bq/m3,基於健康考量可設定100 Bq/m3 為改善
目標。當今的降低氡濃度的技術,一般能輕易把氡水準降低到150 Bq/m3 以下,
至於能降到多低,則需視當地地質條件與氣候環境等因素而定。不過,因為這是
一個自然環境的現象,要降到0 Bq/m3 是不可能的。
⑥ 氡氣含量是多少才算安全
標准為400 Bq/m3。
氡氣,化學式為Rn,是一種稀有氣體,無色、無臭、無味,具放射性。氡氣無色、無臭、無味。在標准溫度和壓力下,氡是一種單原子氣體,密度為9.73 kg/m3,約為海平面地球大氣密度(1.217 kg/m3)的8倍。
氡是密度最高的稀有氣體,也是室溫下密度最高的氣體之一。雖然在標准溫度和壓力下無色,但它在冷卻至冰點202 K以下後會因放射性發光,隨溫度降低而從黃色漸變為橘紅色。在凝結之後,氡同樣會因放射性發光。
氡作為稀有氣體,其化學活性很低,但在稀有氣體中的活性可能與氙類似。不過,氡-222同位素的半衰期為3.8天,適合做物理科學中的放射性示蹤劑。
氡屬於稀有氣體。它對於多數常見化學反應呈惰性,例如燃燒反應,因為其擁有8個外層價電子。這種電子排布會形成穩定的低能量狀態,此時外層電子緊緊束縛在原子中。其第一電離能為1037 kJ/mol。但根據元素周期表的趨勢,氡的電負性比位於上一周期的元素氙要低,所以化學活性會比氙高。
氡略溶於水,其可溶性相對比它輕的稀有氣體高。在有機化合物液體中,氡的可溶性則高得多。早期研究發現,水合氡的穩定程度應該與氯(Cl2)和二氧化硫(SO2)的水合物相當,且明顯比硫化氫(H2S)的水合物高。
由於價格高、放射性強,所以科學家不常進行氡的化學研究。已知的氡化合物很少,都屬於氟化物或氧化物。氡可以被氟等強氧化劑氧化,形成揮發性低的二氟化氡。
⑦ 環境中氡氣的來源及其防護
胡省英劉慶成朱立
(中國地質科學院生物環境地球化學研究中心,北京100037)
摘要本文從放射性元素氡的特性及其來源方面出發,闡明了氡對環境的影響和對人體的危害,指出要提高人們的生活質量、保障人們的健康水平,就必須從各方面切實做好氡的防護工作。
關鍵詞氡來源防護
自然界中氡廣泛存在,是鈾系、釷系、錒系三個天然放射性衰變系列的中間產物。鈾系的衰變過程是238U→226Ra→222Rn→210b→206Pb,其中222Rn的半衰期為3.824天;釷系的衰變過程是232Th→228Ra→224Ra→220Rn→208Pb,其中220Rn的半衰期為55.6s;錒系的衰變過程是235U→223Ra→219Rn→207Pb,219Rn的半衰期為4s。由於235U在自然界中含量很少,同時219Rn及其子體的半衰期都很短,對人體危害不大。238U和232Th在地殼中廣泛存在,但由於222Rn和220Rn半衰期的差異,而且222Rn在大氣中的儲量是220Rn的100倍,造成220Rn對人體的危害遠不及220Rn。因此,研究中對這三個天然放射性衰變系列,主要考慮鈾系衰變形成的222Rn及其短壽命子體的生物學效應,對釷系、錒系的衰變產物不予考慮。
1氡的特性及來源
氡(222Rn)由226Ra衰變而來,226Ra的半衰期為1602年,故相對來說可以把226Ra的含量看成是穩定的。由222Rn衰變到206Pb,有如下過程:
地球化學環境:農業·健康
其中:a——年;d——日;m1n——分;μs——微秒。
210Pb的半衰期相對較長(22.3年),從生物學角度考慮,對人體產生照射的主要是衰變到210Pb以前的短壽命子體。
1.1特性
氡是一種惰性放射性元素,本身不參加化學反應,但它衰變產生的射線及其子體對人體具有危害作用。
(1)氡及其子體具有很強的吸附性。氡經α衰變後產生的子體90%以上都要被吸附在空氣中的氣溶膠離子上,呈游離狀態,它們能被許多物質(木炭、硅酸、粘土等)吸附,其中以活性炭吸附力最強,沉降速度緩慢,吸附粒子的平均存留時間為1.4小時。
(2)氡具有一定的溶解度,能夠溶於水、脂肪和各種有機溶劑中。氡在脂肪中的溶解度為水中的125倍,因此,一旦空氣中的氡被吸入肺部,能隨著血液遍布人體的各個組織,如呼吸系統、神經系統、血液系統都可能檢測到氡的子體。
(3)氡衰變時能放出α射線,對人體具有照射效應,同時氡及其子體難於被排出體外,其後果是有可能使人體組織形成腫瘤。
1.2來源
岩石、土壤、地下水等各種介質中不同程度地含有238U和226Ra,區域性分異明顯,由此衰變而產生的氡濃度不盡一致。這三種介質對空氣氡含量的貢獻較大,為氡的主要來源。從氡的分布范圍來看,室外氡主要由岩石、土壤、地下(熱)水、礦山、煤等介質提供,室內氡則主要由地基、土壤、建材、生活用水、燃氣和燃煤等介質產生。
下面分別對室內外氡的來源作一討論。
2室外氡的來源及變化規律
2.1來源
(1)岩石
鈾元素在地殼、各類岩石中含量不同。
表1鈾元素在地殼、岩石中的分布(10-6)
註:火成岩、地殼豐度均據維諾格拉多夫1962年資料,沉積岩據塗里乾和魏德波1961年資料。
由表1可見,各類岩石鈾含量差異較大。火成岩中的酸性岩、沉積岩中的頁岩鈾含量為最高,超基性岩中含量最低。變質岩中鈾含量則取決於原岩中鈾的含量。從元素地球化學角度來看,鈾是親石元素,與氡元素親和力強,多組成氧化物,易在酸性岩中富集;另外,鈾具有吸附性;常常被炭質、泥質、有機質所吸附,使得頁岩,特別是炭質頁岩中鈾含量較高。
岩石中氡的濃度除受控於岩石本身鈾(鐳)的含量外,還取決於岩石結構、地質構造特點。斷裂、裂隙、岩溶系統發育的地區為氡向上運移提供了良好的通道,致使氡濃度增高,也為大氣氡提供了有利的物質來源,形成大氣中局部高氡異常。
我國華南地區出露有大面積的花崗岩,根據形成花崗岩的主要物質來源,可將其劃分為三個成因系列:陸殼改造型、同熔型、幔源型。同熔型花崗岩主要分布在浙閩粵沿海地區;改造型花崗岩分布在大陸內部地區,具體地說分布在浙閩粵沿海以西地區,形成時代在前中生代和中生代時期;幔源型花崗岩分布范圍極其有限。改造型花崗岩中鈾含量普遍較高,因為提供鈾元素的地層主要是富鈾的震旦—寒武紀黑色頁岩建造,在花崗岩形成時繼承了圍岩中豐富的鈾,含量甚至可達30×10-6以上;而同熔型花崗岩中鈾含量則低得多(表2)。
表2華南不同時代兩類花崗岩的鈾含量表
①屬幔源型花崗岩。
由表2可知:改造型花崗岩總的來說鈾含量較高,各時代岩石平均含量達13.8×10-6,變化幅度為5.0×10-6~24.1×10-6,從加里東期到燕山晚期,鈾含量逐步增高;同熔型花崗岩的鈾含量普遍較低,各時代岩體平均鈾含量為6.6×10-6,變化幅度為2.5×10-6~13.9×10-6,從四堡期到燕山晚期,鈾含量逐步升高,總體上含鈾性較差。可見,不同時代、不同成因、不同地區的花崗岩中鈾含量不同,改造型花崗岩分布范圍廣且鈾含量高,在斷裂、裂隙發育區,鈾及其衰變產物極易從岩石中逸出,造成大氣氡濃度增高,因此,要注意該類型的花崗岩區內大氣氡的分布狀況。
另外,在長江以南地區,下寒武統底部普遍為黑色頁岩、板岩及硅質岩相,層位穩定,相當於貴州的渣拉溝群、浙江的荷塘組,岩層厚度不等(30~300m),炭質含量很高,並含有多金屬稀有元素,尤以貴州東部及湖南西部含量更高。其形成時為還原及水流停滯的環境,屬海相沉積。其形成時海底火山活動頻繁,沉積盆地內溶解有大量的磷,並伴生有V、Co、Mo、Ni、Cu等元素,磷元素的離子半徑較大,易被鈾等大離子所置換,形成共生關系,同時炭質具有較大的吸附性,促使鈾等稀有金屬富集。當炭質含量超過炭質頁岩標准時,形成石煤層。如黔東、湘西、贛北、皖南、浙西一線,湖南、湖北、廣西、廣東北部等地石煤層分布廣泛。由於當地老百姓用炭質板岩、炭質頁岩燒制磚塊,可以節省燃料30%,使得鈾釋放出來從而造成空氣中氡濃度過高,這是當地肺癌發病率較高的主要因素。另一個因素是在農業上應用磷礦資源,使得鈾(鐳)經農作物進入人體內,產生內輻射,引發肺癌。這些因素都應當引起有關部門的高度重視。
從元素遷移轉化角度來看,空氣中氡濃度取決於岩石、土壤中的氡濃度,而岩石、土壤氡濃度不僅取決於母質中鈾含量,還與岩石的構造特點有關。當岩石中鈾含量高、裂隙發育時,氡濃度高;當裂隙不發育時,即使岩石中鈾含量高,由於缺乏鈾運移的通道,則氡濃度不一定高。因此,工作中,應首先查明含鈾岩石及鈾元素的分布狀況,其次了解岩石結構、裂隙發育情況,最後探討有關氡濃度問題。
(2)土壤
空氣中的氡絕大多數來自土壤中的鐳。土壤是岩石的風化產物,由於岩石鈾、鐳含量不同,導致土壤中鈾、鐳含量也不相同,與岩石具有相似的分布規律。土壤中226Ra一般為10~100Bq·kg-1,222Rn的發射率為16mBq·m-2·s-1。假定氡氣存在於地面上1~3km的范圍內,那麼地表空氣中氡的濃度約為2.7Bq·m-3。
(3)地下(熱)水
地下水中氡的富集程度主要取決於水循環過程中岩石的鐳含量和岩石的射氣系數。岩石中裂隙發育,其射氣系數可大大提高,會造成水氡富集。
我國酸性侵入岩及噴發岩的裂隙水中氡濃度大多數超過100Bq·L-1,平均210Bq·L-1,變化范圍為10.3~1470Bq·L-1,占總數50%左右的裂隙水中氡大於135Bq·L-1。
沉積岩中水氡濃度較低,一般小於200Bq·L-1,占總數50%~80%的岩石中水氡濃度小於45Bq·L-1。砂岩、礫岩等碎屑岩中水氡平均為40Bq·L-1,變化范圍0.81~355Bq·L-1;碳酸鹽岩含水層中含氡量平均小於45Bq·L-1,變化范圍1.59~143.4Bq·L-1。
變質岩地區地下水中氡含量起伏較大,隨岩石放射性元素含量不同而不同,平均為90Bq·L-1,變化范圍0.007~232.5Bq·L-1,小於45Bq·L-1的約占總數的40%o
由此可見,地下水氡的富集對岩性的選擇順序是:酸性岩(含噴出岩)類→變質岩類→碳酸鹽岩、砂岩、礫岩。從區域分布來看,我國地下水氡含量異常區(>135Bq·L-1)主要分布在東南沿海(福建、廣東、海南等省)、湖南北部、湖北南部、河南西部、遼東半島、山東半島等酸性岩漿岩(尤其是花崗岩)分布地區,說明岩石中高鈾含量對地下水氡提供了豐富的物質來源。
地下水流出地面後,溶解在水中的氡會很快擴散到空氣中,估計大約有30%~90%的水氡進入環境。
(4)礦山的開采
人們對開采鈾礦山和非鈾礦山所造成的氡問題,是20世紀才逐步認識到的。16世紀末,德國第一次報道鈾礦工死於一種礦山病,死亡率非常高,19世紀後期才發現死因是肺部惡性腫瘤。20世紀30年代起,主管部門才開始重視鈾礦工的職業病問題,同時也開展了井下氡氣的監測工作。第二次世界大戰之後直到50年代和70年代初,因大量開采鈾,使肺癌發病率急劇上升。80年代以後,世界各地井下工作條件有了顯著的改善。流行病學研究表明,礦工肺癌與Rn的累積暴露量WLM呈現明顯的正相關關系。
我國鈾礦山氡子體水平一般在0.22~1.4WL范圍內,多數超過我國規定的標准。近年來,由於採取通風降氡技術和監測防護工作,鈾礦井下的工作條件已得到改善,與國外相比,我國鈾礦工的肺癌問題並不很突出。但要注意的是,我國非鈾礦——雲南個1日錫礦(有色金屬礦)自20世紀60年代初以後肺癌人數增加,80年代後,年死亡人數達80~100例,成為肺癌的高發區,井下氡濃度平均為28.80kBq·m-3,估算礦工累積暴露量為161~840WLM,因此井下氡子體問題比氡更為突出。
鈾礦井下氡的來源主要以暴露表面的鈾礦體、鈾礦石、地下水中氡的析出為主。非鈾礦山一般沒有鈾礦體或只有少量、零星的鈾礦體,大多數在圍岩和礦體內含有極少量的鈾(鐳),但因暴露面積大而成為氡的主要來源。另外,采空區和廢棄巷道都會成為氡逸出的主要通道。
(5)燃煤
煤是強還原環境的生成產物,含有大量的有機成分和高含量鈾、鐳。據測定,每燃燒1kg煤可產生36Bq的222Rn,因此燃煤是城市環境氡污染的重要來源。發電廠及北方地區冬季因取暖而燃燒大量的煤,它們向大氣環境提供的氡污染總量不可輕視。例如,天津市因工業、家庭、機關等用煤,經計算每年大氣環境中氡的總污染量可達560GBq;北京的燃料結構以煤為主,年用量達2800萬t,僅冬季採暖用煤就達800萬t,合並汽車尾氣排放因素,造成大氣污染(尤其在城區)甚為嚴重,一年當中有4個月空氣質量在Ⅳ級以上,冬季大氣能見度比其他季節更差,為呼吸道疾病的高發時期。燃煤不僅產生大量的二氧化硫和氡氣,而且其飄塵成為大量病毒、細菌和微生物的載體,極易沉積在人體的肺部,危害人們的身體健康。
2.2變化規律
(1)四季的濃度變化。我國各省市的調查結果基本一致:冬季出現最大值,夏季為最小值,春秋季接近年平均值。環境空氣中氡濃度取決於地面氡的析出率及在大氣中的遷移和擴散。冬季氣溫低和取暖用煤(尤其在北方城市),是造成大氣中氡濃度偏高的重要原因。
(2)距地面高度的變化。大氣中氡濃度在對流層中隨高度增加而降低。假設距地表0.01m處氡濃度為100%,那麼,1、10、100、1000m處各為95%、87%、69%、38%,7000m處則降至7%。在自然通風條件下,居室內氡濃度變化也具有相同的規律,即平房室內氡濃度高於高層建築。
(3)大氣壓的影響。氣壓與土壤等介質中氡的釋放呈負相關關系,氣壓降低,介質中氡的發射率增高,釋放到空氣中的氡濃度增大。一般地說,氣壓降低1%,氡的發射率可增加一倍。
綜上所述,影響環境氡的因素很多,氡的區域性分異明顯,不同的地區環境氡呈現出不同的特點,探討氡問題時要結合當地實際情況。
3室內氡
由於人們大部分時間都在室內工作、學習、生活,因此,了解居室氡濃度及其分布規律就顯得極為重要。室內氡濃度與地質環境、建材、燃煤(氣)和水等因素密切相關。
3.1地質環境
根據我中心「八五」期間對青島、北京等地的研究成果,發現影響室內氡的地質因素主要是基岩岩性及由其風化形成的土壤、構造斷裂。
表3青島地區土壤放射性核素平均水平(Bq·kg-1)
表4我國部分地區室內氡濃度對比(Bq·m-3)
青島地區燕山期岩漿活動頻繁,形成規模巨大的花崗岩侵入體,地表覆蓋層較薄,許多房屋就建在基岩上。因此該地區的花崗岩中放射性核素水平高於山東省和世界均值(表3和表4)。
由表3可知,除137Cs外,青島地區的其他幾種放射性核素水平都不同程度地大於山東省和世界均值,而土壤核素水平是由其基岩所決定的,這就說明花崗岩中核素含量高。由於氡是直接從鈾(鐳)衰變而來的,放射性核素的高含量影響到氡濃度,因而呈現出高值特點。從表4可見,青島地區雖然居室通風良好,但室內氡水平仍然高於我國許多城市和世界均值,岩石7輻射空氣吸收劑量率均值為22.6×10-8Gy·h-1,高於全國(8.15×10-8Gy·h-1)和山東省(6.5×10-8Gy·h-1)的平均水平。
房屋如果建在高氡濃度地區,其室內氡濃度不可避免地呈現出高值特點。大多數情況下,建築物下的土壤地基是室內氡的主要來源。土壤中的氡氣能夠經土壤孔隙、地基裂隙、牆壁、管道縫隙等各種通道進入室內,造成空氣氡濃度升高。地基如果是未加處理的土壤地面,氡則極易在室內聚集,水泥地板下氡氣擴散進入室內的濃度要比無地板時減弱5~20倍。
3.2建材
建材中放射性核素含量隨建材種類及地區不同而有較大的變化。一般說來,木製品、熟石膏、金屬、水泥中含量較低,而花崗岩、浮石、粘土磚以及工業副產物如人造石膏、火力發電廠飛灰制的混凝土、工業廢渣中含量較高。據湖南郴州測定,使用鐳含量高達341Bq·kg-1的石煤渣磚建成的住宅,室內氡濃度達473~1310Bq·m-3,已大大超過國標規定;香港1993年報道,由於使用含鐳較高的當地花崗岩,使住宅內氡濃度達280Bq·m-3。實際上,當建材中的鐳含量超過500Bq·kg-1時,建材氡就成為室內氡的主要來源。
我中心於1994~1995年對安徽省黃山地區使用碳化磚等建材建造的房屋測定了氡濃度,統計結果見表5。
表5黃山地區房屋中氡濃度均值(Bq·m-3)
註:樣品測定均由衛生部工衛所尚兵測定。
黃山地區的碳化磚取材於當地的下寒武統炭質頁岩、板岩,由於該類岩石中鈾含量較高,導致燒制出磚塊後建造房屋的室內氡濃度超出背景值,其范圍是78~331.4Bq·m-3。在同一地區,使用不同的建材建造的房屋,室內氡濃度存在一定的差異,如藍田碳化磚房屋的室內氡濃度為青磚房屋的1.8倍,黟縣則為空心磚房屋的1.3倍。值得注意的是,平房或土木結構的房屋,其室內氡濃度也很高,這是因為當地土壤中氡濃度高,氡未經阻擋就進入室內,使得空氣氡濃度甚至高於用碳化磚建成的房屋。由此可見,建材類型對室內氡濃度的影響很大。
1986年美國環境保護署(EPA)把室內氡行動水平定為148Bq·m-3(4pCi·L-1),而黃山地區碳化磚、土房等建築的室內氡濃度普遍高於或接近氡行動水平,對此衛生部門應採取必要的干預措施。
3.3生活用水
氡在水中具有一定的溶解度。由於氡的半衰期為3.824天,自來水在由水廠經營道進入居室之前,氡仍有大部分未衰變完畢,因此,水中氡的釋放也是向室內提供氡的一個因素。如果生活用水來自地下,那麼水中氡濃度高於地表水的可能性更大。當水中氡濃度大於10kBq·m-3時,水使室內氡濃度增加的作用不可忽視。
3.4燃煤及燃氣
煤、燃氣(天然氣、液化石油氣、煤制氣)中含有較高濃度的鈾、鐳元素。我國廣大農村及城鎮仍然以煤作為主要燃料,目前已有許多城市改用燃氣作為能源。經測定,天然氣中氡含量在生產井口約為0~50kBq·m-3,經混合運輸後,在管道中為0.04~2kBq·m-3,如果管道中氡含量為1kBq·m-3,假設每天用氣2m3,則可向室內排放2000Bq氡氣。液化石油氣、煤制氣中鈾、鐳元素變化情況與天然氣基本一致。
綜上所述,造成居室內氡污染的介質主要是土壤和建材。如果住房通風良好,室內空氣可與室外交換,氡濃度可降至大氣氡水平;相反,居室使用空調設備、保溫隔熱材料,或循環空氣方式,使居室處於相對封閉的環境,室內氡不能及時排出室外,通風率的降低會使氡暴露量增加2~8倍,導致肺癌發病率大大增高。
4氡及其子體的危害與防護
4.1氡及其子體的危害
研究成果表明,吸入氡比食人氡所佔的比例更大,氡子體比氡氣本身對人體危害更大。氡子體以氣溶膠的形式由呼吸道進入肺部後,大部分沉積在肺部,少部分可向上通過氣管排出體外,溶解度高的物質被組織液溶解透過肺泡膜進入血液,難溶的微粒也可不經任何中間媒介直接進入淋巴結和血液。根據ICRP(國際放射防護委員會)「肺模型」實驗證明,10μm粒子80%被阻留在鼻咽部,3~5μm粒子幾乎全部阻留在上呼吸道,1~1.5μm的微粒90%阻留在肺支氣管中,直徑小的微粒則可吸入呼吸道深部。氡及其子體進入人體後,放出a射線,使人體接受一定量的內照射劑量。由於人們在室內停留時間長,同時室內氡濃度高於室外,因此室內空氣中氡及其子體對人體產生的天然輻射劑量遠遠大於室外。
美國環境保護署(EPA)估計,每年因居室氡暴露而死亡的人數有7000~30000例,僅次於酒後駕車而高於溺水、火災、飛機墜毀所致的死亡數。如果合並吸煙,則目前吸煙者的氡危險是不吸煙者的15~20倍。國際癌症研究署(IARC)承認氡及其短壽命子體是人類致癌因子,無閾值。
4.2氡子體照射的限值和氡行動水平
為了減少氡及其子體對人體的危害,我國和國際上制定了相應的標准。
對於礦井,英國NPRB(國家輻射防護局)建議限制洞穴和廢棄礦井中氡的照射,提出年限值為106Bq·m-3·h(222Rn,取平衡因子為0.4),相當於1WLM。1981年ICRP-32報告中定為每年4.8WLM,我國GB4792.84和GB8703.88都採用該值;1993年ICRP-65報告中採用流行病學資料,確定礦工工作5年,每年平均為4WLM(與1971年數值一致),即每年工作2000小時,平衡因子取0.4,相當於3000Bq·L-1,如果工作一年,可將限值放寬到10WLM。
對於居室氡,英國於1987年首先提出了行動水平概念,即當居室氡濃度超過行動水平時,戶主應立刻採取行動降低氡濃度。為此,世界上許多國家制定了相應的標准(表6)。
表6國際上住房內氡控制水平(Bq·m-3)
另外,我國於1996年對地下建築、地熱水制定了衛生防護標准:已建地下建築的行動水平為400Bq·m-3,待建地下建築的上限值為200Bq·m-3;民用地熱水的水中氡的控制水平為50kBq·m-3,工業用水為100kBq·m-3,醫療用水為300kBq.m-3。
4.3氡的防護
要減少氡及其子體被吸入人體內部,就要降低空氣中氡的濃度,而問題的關鍵是要盡可能使提供氡源的物質中所釋放出的氡濃度下降到最低限度,要根據實際情況採取不同的防氡降氡手段。
在鈾礦和非鈾礦區以及地下場所,改善通風系統,安裝降氡除塵設備,配合氡的監測與防護工作,就可以有效地使氡及其子體水平降下來。如法國加強對氡的治理後,使井下氡子體平均濃度從1971~1973年的0.18WL下降到1975年的0.11WL,受高達0.3WL照射的工作人員的比例從22%下降到5%。
在應用地熱水、溫泉水的醫療、工業單位,工作人員應參照職業人員防護限值加強自我保護意識,必要時佩戴高效防護口罩。在工作場所可以採用多種辦法來降氡,如採取局部通風;將管道水密閉循環使用;應用加熱排氡和水氡分離法人為地將氡從水中驅出;用活性炭、超纖維濾膜過濾吸附裝置將氡及其子體吸附等等,都能達到降氡除氡的目的。
室內氡污染問題則是全體公眾都應該關心的事情。在待建房屋區,應首先調查該地區是否為高氡分布區,要選擇低氡區作為房屋的建設基地,如果不能避開高氡區,則要盡可能地使用含鈾、鐳量低的磚塊和建築材料,房屋地面要採用密封性能良好的材料。如水泥地面就比木製地板防氡效果好,對於牆壁、地面、管道等處可能存在的縫隙要用材料封閉,阻斷氡進入居室的通道;在已建房屋內,應多採用開窗換氣、機械通風(如換氣扇、電扇)、空氣凈化器、空氣清新器等方法,即使在安裝有空調的房間里也應定期開窗換氣,使用燃氣或煤時,要同時使用換氣扇或抽油煙機,把氡氣和油煙排出室外。總而言之,要經常性地進行室內外空氣的交換,以達到降低室內氡污染水平的目的。
美國、英國、加拿大等國家於20世紀90年代相繼開展了大規模的室內氡調查工作,對推動室內氡的防護工作起到了積極作用;我國室內氡的工作剛剛起步,1995年6月由衛生部、地質礦產部聯合成立了「氡監測和防治領導小組」,該組將負責協調全國氡氣轉移調查、室內氡監測、氡危害評估、氡防治研究和咨詢,並為區域性和國際性合作收集有關信息,因此,它將大大推動我國的室內氡的防治、提高生活質量、保護公眾健康的工作。
本稿在成文過程中得到了曾太文高級工程師、黃懷曾研究員等同志的大力支持和幫助,在此深表謝意!
參考文獻
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