美国氡标准范围多少正常
① 氡气超标
起氡气,许多人将其同氨气、甲醛混为一谈。事实上,氡气这种无色无味的放射性气体,已被国内外专家确认为仅次于吸烟的第二大致肺癌的诱因,世界卫生组织也将其列入使人致癌的19种主要物质之一。那么,氡气的危害到底有多大?怎样才知道居住环境中的氨气浓度超标了?人们应该如何预防氡气污染?
�夫妻二人同时患上癌症,家属怀疑室内空气污染严重
北京东南郊老君堂村有对伊姓夫妇,今年4至6月间,二人分别被诊断出癌症。伊先生的爱人4月份查出乳腺癌,而伊先生也于6月底查出了肺癌。伊先生家的亲戚觉得事情蹊跷,怀疑伊先生入住不到两年的房子存在严重的空气污染。
近日,记者跟随中国室内装饰协会绿色家居环境技术工作站的检测员,来到了伊先生家检测。伊先生家是一个独门独户的院落,内有两室一厅、厨房、卫生间和一个封闭的院子。所有的房间连在一起,但是,每个房间的窗户都很小。封闭小院内侧贴着建筑外墙所使用的瓷砖,所有房间的地面铺设的都是人造大理石。
�检测结果,氡气严重超标,污染严重
第一次来伊先生家,工作人员分别对甲醛、氨气、苯、总挥发性有机物、氡气这五项内容进行检测,发现除总挥发性有机物符合标准外,其他四项均高于标准,其中,氡气浓度超标最为严重,为476贝可/立方米。而根据我国1996年发布的《住房内氡浓度控制标准》:新建住房内氡浓度的控制标准为平衡当量氡浓度年平均值100贝可/立方米,已建住房内的氡浓度控制标准为平衡当量氡浓度年平均值200贝可/立方米。
工作人员称,氡气浓度如此之高的情况,还是第一次遇到。通常而言,氡气浓度在100贝可/立方米以上的,就十分少见了。工作人员看到客厅里有个大理石台面的茶几,建议不要使用这个茶几了。这位工作人员称:“大理石、花岗岩中的放射性元素分布不均匀,也许你铺一屋子大理石,也赶不上有放射性元素的,但是,也许就是茶几上一小块就聚集着这种元素。”
两周后,检测人员又来到伊先生家进行复查,这次主要测氡气。封闭小院中的氡气浓度为155.5贝可/立方米,而客厅中的氡气浓度降到70贝可/立方米。工作人员发现那个大理石茶几不见了。由此确定,室内的氡气应是大理石茶几释放出来的。
�氡气超标能够引发癌症,已经成为世界各地研究机构确认的结果
无独有偶,沈阳一对父子也双双患上了鼻咽癌,经过当地检测部门检测,其家中的建筑陶瓷放射性严重超标。这些案例,很容易使人们将癌症同氡气污染画等号。据有关人士介绍,近些年,国内外有关机构对室内氡与癌症关系研究,从未间断过。
1994年以来卫生部放射卫生监督检测所调查了14个城市的1524座写字楼和居室,发现室内氡浓度超标的占6.8%,氡含量最高的超过标准6倍。1999年,卫生部又对甘肃省平凉和庆阳两个地区在1994年1月至1998年4月期间被诊断为肺癌的1209名患者进行了调查,因为两个地区90%的人口都曾住过或正居住在氡水平较高的窑洞。结果发现,居民肺癌危险度随室内氡浓度的增高而上升。如果室内氡浓度增加到 100贝可/立方米,对肺癌的相对危险度就会从1增至1.19。
在国外,也有不少对氡气引发癌症的研究。美国Santiago de Compostela大学的研究人员曾对163名确诊为肺癌的患者家中的氡气水平进行了检测,并与241名健康人进行对比。研究结果显示:如果人们家中的氡气水平在10贝可/立方米到14贝可/立方米、15贝可/立方米到39贝可/立方米和超过40贝可/立方米,居住者发生肺癌的危险性分别增加2.73倍、2.48倍和2.96倍。
�地下室、别墅、封闭性较强的办公楼、使用了灰渣砖的房屋,室内氡浓度容易偏高
人们在日常生活中怎样才能准确知道室内氡浓度水平呢?专家建议,首先,要看一看自家的房屋是否属于容易发生室内氡浓度偏高的情况。通常情况,地下室、别墅、封闭性较强的办公楼、空调房间、使用了灰渣砖的房屋容易发生室内氡浓度偏高。其次,要找具备氡气检测能力的专业研究机构进行检测。再次,做好检测现场的配合工作。比如,按要求提前关闭住宅的门窗,提前同检测机构预约,并制定合理的检测方案。
�公众应从选址、选料、设计、通风、密封等方面入手防治室内氡气污染
认识到氡气的危害后,我国加强了对室内放射性污染的控制。去年7月,国家质量监督检验检疫总局颁布《室内装饰装修材料释放限量》十项强制性标准,其中,建筑材料放射性核素限量标准是一项重要内容。有关政府管理部门要通过这些强制性标准,避免放射性含量高的石材流入建材市场。因而,消费者在购买石材时,应当向商家索取放射性检测合格证明。
环保专家还建议,在室内氡气的防治问题上,公众应从选址、选料、设计、通风、密封等方面入手:
第一,在建房或者选址时,应该避开岩土中铀、镭放射性含量偏高的地区;购房前,可以请有关机构做氡气测试,从源头上控制预防。
第二,装修时尽可能封闭地面、墙体的缝隙,降低氡气的漏出量。
第三,尽管氡气是不可挥发的,但是经常通风,还是会临时降低室内氡浓度水平的。
第四,在室内装修时,尽量减少石材、瓷砖等容易产生辐射和氡气的材料。
第五,已经入住的房屋,如果认为有氡气超标的可能,可以委托专业部门进行检测,针对检测结果请专家提出合理的处理方案。
② 氡是什么,居室内氡安全标准
氡是天然存在的一种放射性惰性气体,无色无味。室内氡的主要来源是:(1)地基土壤;(2)建筑材料;(3)家庭生活用水;(4)室外大气中的氡通过空气交换进入室内;(5)天然气、煤气、沼气等气体燃料燃烧后氡将进入室内。
我国2002年建设部制定的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中,Ⅰ类民用建筑工程、Ⅱ类民用建筑工程室内氡浓度限值分别为200Bq/m3和400Bq/m3;2003年开始实施的卫生部、国家环境保护总局联合起草的《室内空气质量标准》标准中氡浓度控制标准为400 Bq/m3。
③ 环境氡的测量
氡气容易通过呼吸道进入人体,成为内照射的主要天然核素。根据流行病学调查统计,患肺癌死亡的总人数中有8.2%的人是吸入空气中氡造成的。氡被世界卫生组织(WHO)列为19种致癌物质之一,从而引起世界各国对空气中氡浓度的重视。
公众生活环境中的氡,主要来自大地(包括)岩石、土壤、地质构造和建筑材料,海水中含量很低。
决定氡在土壤中迁移的因素很多(在第六章已经作了论证)。当地下深部与地表,地表与大气之间存在压力差和氡浓度差的情况下,氡由土壤中析出进入大气。所以,大地是环境氡的主要来源。
图9-2-1 珠海市区γ射线(1m)剂量率等值图
(据王南萍等,2004)
(a)实测1m高γ射线剂量率等值图(剂量率仪);(b)γ能谱测量换算的剂量率等值图
表9-2-6 珠海市两种方法空气吸收剂量率统计数据 (nGy·h-1)
(据王南萍等,2004)
1984年美国宾夕法尼亚州环境资源部工作人员查看该州一所住房时,发现氡浓度高达100kBq/m3,高出美国环境保护署规定值148Bq/m3近700倍,又进一步调查该地2870所住房。1986年,在全国40个州完成了近5万户居室氡的抽样调查。Nero等(1986)发现,根据全国调查资料汇总的Rn浓度分布(如用对数坐标,则呈对数正态分布)如图9-2-2所示。统计结果显示全国居室氡浓度超过148Bq/m3的占7%,超过296Bq/m3的占2%。因此美国辐射防护与测量国家委员会[NCRP 103,1989]将148Bq·m-3(4pCi·L-1)作为行动水平(即控制标准),将296 Bq·m-3定为补救行动水平。我国部分省的测量统计(王作元,1992),室内氡平均值为26.2Bq·m-3。
图9-2-2 美国室内氡浓度分布图
为了维护人身健康,国际辐射防护委员会(ICRP)发表65号报告书,提出居室氡浓度安全限制标准。有关各国根据自己的国土地质条件,制订了居室内氡的限量标准。如加拿大限量标准为800Bq/m3,瑞典、奥地利、芬兰等为400Bq/m3,德国为300Bq/m3,澳大利亚、英国为200Bq/m3,中国为200Bq/m3,美国为140Bq/m3。
室内氡浓度与所处地区地质条件关系密切。1975年初瑞典地质调查局开展一项环境氡评价计划。地调局根据航空γ能谱测量和地面γ能谱测量数据,以及地质图资料进行综合处理,编制出1:5万比例尺的称为GEO辐射图;到1990年已编制出450幅,覆盖国土55%的面积。以这些图件资料为依据,圈出高氡浓度地区,再进行室内氡浓度测量,确定高氡浓度分区,如表9-2-7所示。
20世纪80年代后期,国际原子能机构(IAEA)和欧共体委员会(CEC)发起为期5年的“关于人类环境中居室氡协调研究计划(CRP)”,有50个国家参与。瑞士1987~1991年,在全国范围内实现了居室氡浓度调查;按居室氡浓度高低,将全国划分为四类地区。如图9-2-3所示。全国居室氡浓度平均值为60~70Bq·m-3,90%家庭不超过150Bq·m-3。
美国的编图设想与瑞士的做法不同,首先选择盐湖城地区作为试验区。这里居住60万人,地形有高有低,出露有寒武纪结晶岩和古生代沉积岩,有小块新生代火山岩散布,低地以第四纪冲积和湖相沉积物为主。
表9-2-7 瑞典氡等级分区及防护措施
图9-2-3 瑞士居室氡浓度分布图
航空γ能谱测量,用直升机携带GR-800γ能谱仪(256道,NaI晶体2304in3,1in=2.54cm),测线距3mile(1mile=1.6093km)。在本区发现5个放射性高值异常点。铀含量达(3.6~4.8)×10-6(5号异常为铀矿尾矿石堆)。
在铀异常地区和断裂带地区(尤其是活动断层),用地面γ能谱仪(四道GR-310)和射气仪(RDA-200)进行地面检查。铀含量与氡浓度的关系列于表9-2-8。
表9-2-8 岩性、铀含量与氡浓度关系
盐湖城地区试验测量的(见表9-2-8)结论如下:①前寒武片麻岩风化深,裂隙发育,氡的浓度最高。这类岩性分布区可能成为环境氡危害区。但要进行野外和室内氡详细测量。②第三纪花岗岩与前寒武片麻岩铀含量相似,但氡浓度很低。因为致密而无裂隙。③第三纪砾岩、砂岩有的地点铀含量较高,其中二叠纪磷灰岩纯铀含量较高,但氡浓度低。④断裂带上(沃萨奇断层)氡浓度平均14.4pci/L(163Bq/m3)与断层以外地区相比氡浓度很低。
基于上述试验,并经航空γ能谱测量取得的铀含量分布图为基础,开展了全国性氡浓度调查。1985~1990年大量进行室内氡测量,收集了17.5万户数据。综合研究了全国铀、钍分布;岩性和风化程度;地质构造和活断层;综合研究了各类岩石、土壤及其不同构造、结构体中氡的产生、迁移和析出。综合5种资料编制了全国氡浓度的地质潜势图。
考虑到各种因素,对氡析出的条件以打分形式衡量权重。具体打分规则如下:①室内氡浓度。平均值<74Bq/m3,打3~8分;浓度在(74~148)Bq/m3,打9~10分。②铀含量不同的岩石(地区)。如花岗岩,磷酸盐岩,炭质页岩等铀含量较高,打3分。如构造复杂,变化较大(易于氡析出)打2 分;铀含量低的石英砂岩等,打1分。③土壤的渗透性(通过灌水试验)。如渗透速度超过15.24cm/h,打3分;小于15.24cm/h,打1分;中间值打2分。④建筑物类型。混凝土地面,打1分;混合型,打2分;有地下室打3分。⑤野外现场状况。有利于氡析出打2分;一般情况打1分;不利条件打负1分。
总之,最低相加总分为3分;最高为17分。
编图说明:①3~8分,说明地下潜在氡浓度<74Bg/m3;②9~11分,为氡浓度中等;③12~17分,说明氡浓度较高。据此分为三等,制作完成美国国土氡地质潜势图。如图9-2-4所示。分成28个区域,分别研究地质、岩性特征和氡潜势远景。
图9-2-4 美国氡地质潜势图
(引自Alexander E.Gatesand Linda C.S.Gundersen)
由图可见,有三分之一地区属高氡地质远景,有可能引起室内氡浓度超148Bq/m3。
④ 室内空气中氡浓度国家标准是多少
国标GB50325 氡浓度限值是200Bq/m3(I类民用建筑工程:住宅、医院、老年公寓、幼儿园、学校教师等)
⑤ pci/l是什么意思
国内使用的氡气国际标准单位为贝克每立方米空气(Bq/m3)但美国氡浓度常用的
单位是微微居里每公升空气(pCi/L)。户外空气中的氡的水准是大约4 Bq/m3(0.1
pCi / L)。平均室内的氡水准是大约10Bq/m3( pCi / L)。国内目前建议居家室内氡
气感善浓度为150 Bq/m3 与美国环保署建议值(4.0 pCi/L)相当。世界卫生组织建
议国家干预的标准不宜高过300 Bq/m3,基于健康考量可设定100 Bq/m3 为改善
目标。当今的降低氡浓度的技术,一般能轻易把氡水准降低到150 Bq/m3 以下,
至于能降到多低,则需视当地地质条件与气候环境等因素而定。不过,因为这是
一个自然环境的现象,要降到0 Bq/m3 是不可能的。
⑥ 氡气含量是多少才算安全
标准为400 Bq/m3。
氡气,化学式为Rn,是一种稀有气体,无色、无臭、无味,具放射性。氡气无色、无臭、无味。在标准温度和压力下,氡是一种单原子气体,密度为9.73 kg/m3,约为海平面地球大气密度(1.217 kg/m3)的8倍。
氡是密度最高的稀有气体,也是室温下密度最高的气体之一。虽然在标准温度和压力下无色,但它在冷却至冰点202 K以下后会因放射性发光,随温度降低而从黄色渐变为橘红色。在凝结之后,氡同样会因放射性发光。
氡作为稀有气体,其化学活性很低,但在稀有气体中的活性可能与氙类似。不过,氡-222同位素的半衰期为3.8天,适合做物理科学中的放射性示踪剂。
氡属于稀有气体。它对于多数常见化学反应呈惰性,例如燃烧反应,因为其拥有8个外层价电子。这种电子排布会形成稳定的低能量状态,此时外层电子紧紧束缚在原子中。其第一电离能为1037 kJ/mol。但根据元素周期表的趋势,氡的电负性比位于上一周期的元素氙要低,所以化学活性会比氙高。
氡略溶于水,其可溶性相对比它轻的稀有气体高。在有机化合物液体中,氡的可溶性则高得多。早期研究发现,水合氡的稳定程度应该与氯(Cl2)和二氧化硫(SO2)的水合物相当,且明显比硫化氢(H2S)的水合物高。
由于价格高、放射性强,所以科学家不常进行氡的化学研究。已知的氡化合物很少,都属于氟化物或氧化物。氡可以被氟等强氧化剂氧化,形成挥发性低的二氟化氡。
⑦ 环境中氡气的来源及其防护
胡省英刘庆成朱立
(中国地质科学院生物环境地球化学研究中心,北京100037)
摘要本文从放射性元素氡的特性及其来源方面出发,阐明了氡对环境的影响和对人体的危害,指出要提高人们的生活质量、保障人们的健康水平,就必须从各方面切实做好氡的防护工作。
关键词氡来源防护
自然界中氡广泛存在,是铀系、钍系、锕系三个天然放射性衰变系列的中间产物。铀系的衰变过程是238U→226Ra→222Rn→210b→206Pb,其中222Rn的半衰期为3.824天;钍系的衰变过程是232Th→228Ra→224Ra→220Rn→208Pb,其中220Rn的半衰期为55.6s;锕系的衰变过程是235U→223Ra→219Rn→207Pb,219Rn的半衰期为4s。由于235U在自然界中含量很少,同时219Rn及其子体的半衰期都很短,对人体危害不大。238U和232Th在地壳中广泛存在,但由于222Rn和220Rn半衰期的差异,而且222Rn在大气中的储量是220Rn的100倍,造成220Rn对人体的危害远不及220Rn。因此,研究中对这三个天然放射性衰变系列,主要考虑铀系衰变形成的222Rn及其短寿命子体的生物学效应,对钍系、锕系的衰变产物不予考虑。
1氡的特性及来源
氡(222Rn)由226Ra衰变而来,226Ra的半衰期为1602年,故相对来说可以把226Ra的含量看成是稳定的。由222Rn衰变到206Pb,有如下过程:
地球化学环境:农业·健康
其中:a——年;d——日;m1n——分;μs——微秒。
210Pb的半衰期相对较长(22.3年),从生物学角度考虑,对人体产生照射的主要是衰变到210Pb以前的短寿命子体。
1.1特性
氡是一种惰性放射性元素,本身不参加化学反应,但它衰变产生的射线及其子体对人体具有危害作用。
(1)氡及其子体具有很强的吸附性。氡经α衰变后产生的子体90%以上都要被吸附在空气中的气溶胶离子上,呈游离状态,它们能被许多物质(木炭、硅酸、粘土等)吸附,其中以活性炭吸附力最强,沉降速度缓慢,吸附粒子的平均存留时间为1.4小时。
(2)氡具有一定的溶解度,能够溶于水、脂肪和各种有机溶剂中。氡在脂肪中的溶解度为水中的125倍,因此,一旦空气中的氡被吸入肺部,能随着血液遍布人体的各个组织,如呼吸系统、神经系统、血液系统都可能检测到氡的子体。
(3)氡衰变时能放出α射线,对人体具有照射效应,同时氡及其子体难于被排出体外,其后果是有可能使人体组织形成肿瘤。
1.2来源
岩石、土壤、地下水等各种介质中不同程度地含有238U和226Ra,区域性分异明显,由此衰变而产生的氡浓度不尽一致。这三种介质对空气氡含量的贡献较大,为氡的主要来源。从氡的分布范围来看,室外氡主要由岩石、土壤、地下(热)水、矿山、煤等介质提供,室内氡则主要由地基、土壤、建材、生活用水、燃气和燃煤等介质产生。
下面分别对室内外氡的来源作一讨论。
2室外氡的来源及变化规律
2.1来源
(1)岩石
铀元素在地壳、各类岩石中含量不同。
表1铀元素在地壳、岩石中的分布(10-6)
注:火成岩、地壳丰度均据维诺格拉多夫1962年资料,沉积岩据涂里干和魏德波1961年资料。
由表1可见,各类岩石铀含量差异较大。火成岩中的酸性岩、沉积岩中的页岩铀含量为最高,超基性岩中含量最低。变质岩中铀含量则取决于原岩中铀的含量。从元素地球化学角度来看,铀是亲石元素,与氡元素亲和力强,多组成氧化物,易在酸性岩中富集;另外,铀具有吸附性;常常被炭质、泥质、有机质所吸附,使得页岩,特别是炭质页岩中铀含量较高。
岩石中氡的浓度除受控于岩石本身铀(镭)的含量外,还取决于岩石结构、地质构造特点。断裂、裂隙、岩溶系统发育的地区为氡向上运移提供了良好的通道,致使氡浓度增高,也为大气氡提供了有利的物质来源,形成大气中局部高氡异常。
我国华南地区出露有大面积的花岗岩,根据形成花岗岩的主要物质来源,可将其划分为三个成因系列:陆壳改造型、同熔型、幔源型。同熔型花岗岩主要分布在浙闽粤沿海地区;改造型花岗岩分布在大陆内部地区,具体地说分布在浙闽粤沿海以西地区,形成时代在前中生代和中生代时期;幔源型花岗岩分布范围极其有限。改造型花岗岩中铀含量普遍较高,因为提供铀元素的地层主要是富铀的震旦—寒武纪黑色页岩建造,在花岗岩形成时继承了围岩中丰富的铀,含量甚至可达30×10-6以上;而同熔型花岗岩中铀含量则低得多(表2)。
表2华南不同时代两类花岗岩的铀含量表
①属幔源型花岗岩。
由表2可知:改造型花岗岩总的来说铀含量较高,各时代岩石平均含量达13.8×10-6,变化幅度为5.0×10-6~24.1×10-6,从加里东期到燕山晚期,铀含量逐步增高;同熔型花岗岩的铀含量普遍较低,各时代岩体平均铀含量为6.6×10-6,变化幅度为2.5×10-6~13.9×10-6,从四堡期到燕山晚期,铀含量逐步升高,总体上含铀性较差。可见,不同时代、不同成因、不同地区的花岗岩中铀含量不同,改造型花岗岩分布范围广且铀含量高,在断裂、裂隙发育区,铀及其衰变产物极易从岩石中逸出,造成大气氡浓度增高,因此,要注意该类型的花岗岩区内大气氡的分布状况。
另外,在长江以南地区,下寒武统底部普遍为黑色页岩、板岩及硅质岩相,层位稳定,相当于贵州的渣拉沟群、浙江的荷塘组,岩层厚度不等(30~300m),炭质含量很高,并含有多金属稀有元素,尤以贵州东部及湖南西部含量更高。其形成时为还原及水流停滞的环境,属海相沉积。其形成时海底火山活动频繁,沉积盆地内溶解有大量的磷,并伴生有V、Co、Mo、Ni、Cu等元素,磷元素的离子半径较大,易被铀等大离子所置换,形成共生关系,同时炭质具有较大的吸附性,促使铀等稀有金属富集。当炭质含量超过炭质页岩标准时,形成石煤层。如黔东、湘西、赣北、皖南、浙西一线,湖南、湖北、广西、广东北部等地石煤层分布广泛。由于当地老百姓用炭质板岩、炭质页岩烧制砖块,可以节省燃料30%,使得铀释放出来从而造成空气中氡浓度过高,这是当地肺癌发病率较高的主要因素。另一个因素是在农业上应用磷矿资源,使得铀(镭)经农作物进入人体内,产生内辐射,引发肺癌。这些因素都应当引起有关部门的高度重视。
从元素迁移转化角度来看,空气中氡浓度取决于岩石、土壤中的氡浓度,而岩石、土壤氡浓度不仅取决于母质中铀含量,还与岩石的构造特点有关。当岩石中铀含量高、裂隙发育时,氡浓度高;当裂隙不发育时,即使岩石中铀含量高,由于缺乏铀运移的通道,则氡浓度不一定高。因此,工作中,应首先查明含铀岩石及铀元素的分布状况,其次了解岩石结构、裂隙发育情况,最后探讨有关氡浓度问题。
(2)土壤
空气中的氡绝大多数来自土壤中的镭。土壤是岩石的风化产物,由于岩石铀、镭含量不同,导致土壤中铀、镭含量也不相同,与岩石具有相似的分布规律。土壤中226Ra一般为10~100Bq·kg-1,222Rn的发射率为16mBq·m-2·s-1。假定氡气存在于地面上1~3km的范围内,那么地表空气中氡的浓度约为2.7Bq·m-3。
(3)地下(热)水
地下水中氡的富集程度主要取决于水循环过程中岩石的镭含量和岩石的射气系数。岩石中裂隙发育,其射气系数可大大提高,会造成水氡富集。
我国酸性侵入岩及喷发岩的裂隙水中氡浓度大多数超过100Bq·L-1,平均210Bq·L-1,变化范围为10.3~1470Bq·L-1,占总数50%左右的裂隙水中氡大于135Bq·L-1。
沉积岩中水氡浓度较低,一般小于200Bq·L-1,占总数50%~80%的岩石中水氡浓度小于45Bq·L-1。砂岩、砾岩等碎屑岩中水氡平均为40Bq·L-1,变化范围0.81~355Bq·L-1;碳酸盐岩含水层中含氡量平均小于45Bq·L-1,变化范围1.59~143.4Bq·L-1。
变质岩地区地下水中氡含量起伏较大,随岩石放射性元素含量不同而不同,平均为90Bq·L-1,变化范围0.007~232.5Bq·L-1,小于45Bq·L-1的约占总数的40%o
由此可见,地下水氡的富集对岩性的选择顺序是:酸性岩(含喷出岩)类→变质岩类→碳酸盐岩、砂岩、砾岩。从区域分布来看,我国地下水氡含量异常区(>135Bq·L-1)主要分布在东南沿海(福建、广东、海南等省)、湖南北部、湖北南部、河南西部、辽东半岛、山东半岛等酸性岩浆岩(尤其是花岗岩)分布地区,说明岩石中高铀含量对地下水氡提供了丰富的物质来源。
地下水流出地面后,溶解在水中的氡会很快扩散到空气中,估计大约有30%~90%的水氡进入环境。
(4)矿山的开采
人们对开采铀矿山和非铀矿山所造成的氡问题,是20世纪才逐步认识到的。16世纪末,德国第一次报道铀矿工死于一种矿山病,死亡率非常高,19世纪后期才发现死因是肺部恶性肿瘤。20世纪30年代起,主管部门才开始重视铀矿工的职业病问题,同时也开展了井下氡气的监测工作。第二次世界大战之后直到50年代和70年代初,因大量开采铀,使肺癌发病率急剧上升。80年代以后,世界各地井下工作条件有了显着的改善。流行病学研究表明,矿工肺癌与Rn的累积暴露量WLM呈现明显的正相关关系。
我国铀矿山氡子体水平一般在0.22~1.4WL范围内,多数超过我国规定的标准。近年来,由于采取通风降氡技术和监测防护工作,铀矿井下的工作条件已得到改善,与国外相比,我国铀矿工的肺癌问题并不很突出。但要注意的是,我国非铀矿——云南个1日锡矿(有色金属矿)自20世纪60年代初以后肺癌人数增加,80年代后,年死亡人数达80~100例,成为肺癌的高发区,井下氡浓度平均为28.80kBq·m-3,估算矿工累积暴露量为161~840WLM,因此井下氡子体问题比氡更为突出。
铀矿井下氡的来源主要以暴露表面的铀矿体、铀矿石、地下水中氡的析出为主。非铀矿山一般没有铀矿体或只有少量、零星的铀矿体,大多数在围岩和矿体内含有极少量的铀(镭),但因暴露面积大而成为氡的主要来源。另外,采空区和废弃巷道都会成为氡逸出的主要通道。
(5)燃煤
煤是强还原环境的生成产物,含有大量的有机成分和高含量铀、镭。据测定,每燃烧1kg煤可产生36Bq的222Rn,因此燃煤是城市环境氡污染的重要来源。发电厂及北方地区冬季因取暖而燃烧大量的煤,它们向大气环境提供的氡污染总量不可轻视。例如,天津市因工业、家庭、机关等用煤,经计算每年大气环境中氡的总污染量可达560GBq;北京的燃料结构以煤为主,年用量达2800万t,仅冬季采暖用煤就达800万t,合并汽车尾气排放因素,造成大气污染(尤其在城区)甚为严重,一年当中有4个月空气质量在Ⅳ级以上,冬季大气能见度比其他季节更差,为呼吸道疾病的高发时期。燃煤不仅产生大量的二氧化硫和氡气,而且其飘尘成为大量病毒、细菌和微生物的载体,极易沉积在人体的肺部,危害人们的身体健康。
2.2变化规律
(1)四季的浓度变化。我国各省市的调查结果基本一致:冬季出现最大值,夏季为最小值,春秋季接近年平均值。环境空气中氡浓度取决于地面氡的析出率及在大气中的迁移和扩散。冬季气温低和取暖用煤(尤其在北方城市),是造成大气中氡浓度偏高的重要原因。
(2)距地面高度的变化。大气中氡浓度在对流层中随高度增加而降低。假设距地表0.01m处氡浓度为100%,那么,1、10、100、1000m处各为95%、87%、69%、38%,7000m处则降至7%。在自然通风条件下,居室内氡浓度变化也具有相同的规律,即平房室内氡浓度高于高层建筑。
(3)大气压的影响。气压与土壤等介质中氡的释放呈负相关关系,气压降低,介质中氡的发射率增高,释放到空气中的氡浓度增大。一般地说,气压降低1%,氡的发射率可增加一倍。
综上所述,影响环境氡的因素很多,氡的区域性分异明显,不同的地区环境氡呈现出不同的特点,探讨氡问题时要结合当地实际情况。
3室内氡
由于人们大部分时间都在室内工作、学习、生活,因此,了解居室氡浓度及其分布规律就显得极为重要。室内氡浓度与地质环境、建材、燃煤(气)和水等因素密切相关。
3.1地质环境
根据我中心“八五”期间对青岛、北京等地的研究成果,发现影响室内氡的地质因素主要是基岩岩性及由其风化形成的土壤、构造断裂。
表3青岛地区土壤放射性核素平均水平(Bq·kg-1)
表4我国部分地区室内氡浓度对比(Bq·m-3)
青岛地区燕山期岩浆活动频繁,形成规模巨大的花岗岩侵入体,地表覆盖层较薄,许多房屋就建在基岩上。因此该地区的花岗岩中放射性核素水平高于山东省和世界均值(表3和表4)。
由表3可知,除137Cs外,青岛地区的其他几种放射性核素水平都不同程度地大于山东省和世界均值,而土壤核素水平是由其基岩所决定的,这就说明花岗岩中核素含量高。由于氡是直接从铀(镭)衰变而来的,放射性核素的高含量影响到氡浓度,因而呈现出高值特点。从表4可见,青岛地区虽然居室通风良好,但室内氡水平仍然高于我国许多城市和世界均值,岩石7辐射空气吸收剂量率均值为22.6×10-8Gy·h-1,高于全国(8.15×10-8Gy·h-1)和山东省(6.5×10-8Gy·h-1)的平均水平。
房屋如果建在高氡浓度地区,其室内氡浓度不可避免地呈现出高值特点。大多数情况下,建筑物下的土壤地基是室内氡的主要来源。土壤中的氡气能够经土壤孔隙、地基裂隙、墙壁、管道缝隙等各种通道进入室内,造成空气氡浓度升高。地基如果是未加处理的土壤地面,氡则极易在室内聚集,水泥地板下氡气扩散进入室内的浓度要比无地板时减弱5~20倍。
3.2建材
建材中放射性核素含量随建材种类及地区不同而有较大的变化。一般说来,木制品、熟石膏、金属、水泥中含量较低,而花岗岩、浮石、粘土砖以及工业副产物如人造石膏、火力发电厂飞灰制的混凝土、工业废渣中含量较高。据湖南郴州测定,使用镭含量高达341Bq·kg-1的石煤渣砖建成的住宅,室内氡浓度达473~1310Bq·m-3,已大大超过国标规定;香港1993年报道,由于使用含镭较高的当地花岗岩,使住宅内氡浓度达280Bq·m-3。实际上,当建材中的镭含量超过500Bq·kg-1时,建材氡就成为室内氡的主要来源。
我中心于1994~1995年对安徽省黄山地区使用碳化砖等建材建造的房屋测定了氡浓度,统计结果见表5。
表5黄山地区房屋中氡浓度均值(Bq·m-3)
注:样品测定均由卫生部工卫所尚兵测定。
黄山地区的碳化砖取材于当地的下寒武统炭质页岩、板岩,由于该类岩石中铀含量较高,导致烧制出砖块后建造房屋的室内氡浓度超出背景值,其范围是78~331.4Bq·m-3。在同一地区,使用不同的建材建造的房屋,室内氡浓度存在一定的差异,如蓝田碳化砖房屋的室内氡浓度为青砖房屋的1.8倍,黟县则为空心砖房屋的1.3倍。值得注意的是,平房或土木结构的房屋,其室内氡浓度也很高,这是因为当地土壤中氡浓度高,氡未经阻挡就进入室内,使得空气氡浓度甚至高于用碳化砖建成的房屋。由此可见,建材类型对室内氡浓度的影响很大。
1986年美国环境保护署(EPA)把室内氡行动水平定为148Bq·m-3(4pCi·L-1),而黄山地区碳化砖、土房等建筑的室内氡浓度普遍高于或接近氡行动水平,对此卫生部门应采取必要的干预措施。
3.3生活用水
氡在水中具有一定的溶解度。由于氡的半衰期为3.824天,自来水在由水厂经营道进入居室之前,氡仍有大部分未衰变完毕,因此,水中氡的释放也是向室内提供氡的一个因素。如果生活用水来自地下,那么水中氡浓度高于地表水的可能性更大。当水中氡浓度大于10kBq·m-3时,水使室内氡浓度增加的作用不可忽视。
3.4燃煤及燃气
煤、燃气(天然气、液化石油气、煤制气)中含有较高浓度的铀、镭元素。我国广大农村及城镇仍然以煤作为主要燃料,目前已有许多城市改用燃气作为能源。经测定,天然气中氡含量在生产井口约为0~50kBq·m-3,经混合运输后,在管道中为0.04~2kBq·m-3,如果管道中氡含量为1kBq·m-3,假设每天用气2m3,则可向室内排放2000Bq氡气。液化石油气、煤制气中铀、镭元素变化情况与天然气基本一致。
综上所述,造成居室内氡污染的介质主要是土壤和建材。如果住房通风良好,室内空气可与室外交换,氡浓度可降至大气氡水平;相反,居室使用空调设备、保温隔热材料,或循环空气方式,使居室处于相对封闭的环境,室内氡不能及时排出室外,通风率的降低会使氡暴露量增加2~8倍,导致肺癌发病率大大增高。
4氡及其子体的危害与防护
4.1氡及其子体的危害
研究成果表明,吸入氡比食人氡所占的比例更大,氡子体比氡气本身对人体危害更大。氡子体以气溶胶的形式由呼吸道进入肺部后,大部分沉积在肺部,少部分可向上通过气管排出体外,溶解度高的物质被组织液溶解透过肺泡膜进入血液,难溶的微粒也可不经任何中间媒介直接进入淋巴结和血液。根据ICRP(国际放射防护委员会)“肺模型”实验证明,10μm粒子80%被阻留在鼻咽部,3~5μm粒子几乎全部阻留在上呼吸道,1~1.5μm的微粒90%阻留在肺支气管中,直径小的微粒则可吸入呼吸道深部。氡及其子体进入人体后,放出a射线,使人体接受一定量的内照射剂量。由于人们在室内停留时间长,同时室内氡浓度高于室外,因此室内空气中氡及其子体对人体产生的天然辐射剂量远远大于室外。
美国环境保护署(EPA)估计,每年因居室氡暴露而死亡的人数有7000~30000例,仅次于酒后驾车而高于溺水、火灾、飞机坠毁所致的死亡数。如果合并吸烟,则目前吸烟者的氡危险是不吸烟者的15~20倍。国际癌症研究署(IARC)承认氡及其短寿命子体是人类致癌因子,无阈值。
4.2氡子体照射的限值和氡行动水平
为了减少氡及其子体对人体的危害,我国和国际上制定了相应的标准。
对于矿井,英国NPRB(国家辐射防护局)建议限制洞穴和废弃矿井中氡的照射,提出年限值为106Bq·m-3·h(222Rn,取平衡因子为0.4),相当于1WLM。1981年ICRP-32报告中定为每年4.8WLM,我国GB4792.84和GB8703.88都采用该值;1993年ICRP-65报告中采用流行病学资料,确定矿工工作5年,每年平均为4WLM(与1971年数值一致),即每年工作2000小时,平衡因子取0.4,相当于3000Bq·L-1,如果工作一年,可将限值放宽到10WLM。
对于居室氡,英国于1987年首先提出了行动水平概念,即当居室氡浓度超过行动水平时,户主应立刻采取行动降低氡浓度。为此,世界上许多国家制定了相应的标准(表6)。
表6国际上住房内氡控制水平(Bq·m-3)
另外,我国于1996年对地下建筑、地热水制定了卫生防护标准:已建地下建筑的行动水平为400Bq·m-3,待建地下建筑的上限值为200Bq·m-3;民用地热水的水中氡的控制水平为50kBq·m-3,工业用水为100kBq·m-3,医疗用水为300kBq.m-3。
4.3氡的防护
要减少氡及其子体被吸入人体内部,就要降低空气中氡的浓度,而问题的关键是要尽可能使提供氡源的物质中所释放出的氡浓度下降到最低限度,要根据实际情况采取不同的防氡降氡手段。
在铀矿和非铀矿区以及地下场所,改善通风系统,安装降氡除尘设备,配合氡的监测与防护工作,就可以有效地使氡及其子体水平降下来。如法国加强对氡的治理后,使井下氡子体平均浓度从1971~1973年的0.18WL下降到1975年的0.11WL,受高达0.3WL照射的工作人员的比例从22%下降到5%。
在应用地热水、温泉水的医疗、工业单位,工作人员应参照职业人员防护限值加强自我保护意识,必要时佩戴高效防护口罩。在工作场所可以采用多种办法来降氡,如采取局部通风;将管道水密闭循环使用;应用加热排氡和水氡分离法人为地将氡从水中驱出;用活性炭、超纤维滤膜过滤吸附装置将氡及其子体吸附等等,都能达到降氡除氡的目的。
室内氡污染问题则是全体公众都应该关心的事情。在待建房屋区,应首先调查该地区是否为高氡分布区,要选择低氡区作为房屋的建设基地,如果不能避开高氡区,则要尽可能地使用含铀、镭量低的砖块和建筑材料,房屋地面要采用密封性能良好的材料。如水泥地面就比木制地板防氡效果好,对于墙壁、地面、管道等处可能存在的缝隙要用材料封闭,阻断氡进入居室的通道;在已建房屋内,应多采用开窗换气、机械通风(如换气扇、电扇)、空气净化器、空气清新器等方法,即使在安装有空调的房间里也应定期开窗换气,使用燃气或煤时,要同时使用换气扇或抽油烟机,把氡气和油烟排出室外。总而言之,要经常性地进行室内外空气的交换,以达到降低室内氡污染水平的目的。
美国、英国、加拿大等国家于20世纪90年代相继开展了大规模的室内氡调查工作,对推动室内氡的防护工作起到了积极作用;我国室内氡的工作刚刚起步,1995年6月由卫生部、地质矿产部联合成立了“氡监测和防治领导小组”,该组将负责协调全国氡气转移调查、室内氡监测、氡危害评估、氡防治研究和咨询,并为区域性和国际性合作收集有关信息,因此,它将大大推动我国的室内氡的防治、提高生活质量、保护公众健康的工作。
本稿在成文过程中得到了曾太文高级工程师、黄怀曾研究员等同志的大力支持和帮助,在此深表谢意!
参考文献
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