室内氡的来源_水平和控制_任天山

　第21卷　第5期　2001年　9月

辐射防护RadiationProtection

　No.5　Vol.21

　Sep.　2001

室内氡的来源、水平和控制

任天山

(卫生部工业卫生实验所,北京,100088)

摘　要　本文介绍室内氡的来源、水平和控制方法。根据文献资料汇集得出了截至1994年中国室内、室外和地下室氡浓度的平均值(分别为23.7、12.6和373Bq/m3)、氡子体平衡因子(分别为0.47、0.59和0.43)以及室内氡浓度水平的地区分布,室内氡的季节变化和昼夜变化。讨论了室内氡浓度控制的必要性、控制依据和控制措施,指出了建筑材料按放射性比活度分类对控制室内氡的意义。关键词　室内氡　来源　水平　控制　建筑材料　天然放射性　比活度　限值

1　引言

人们越来越重视自己的生活环境质量,特别是室内空气的质量。室内有许多化学污染物,如室内装修残留的化学污染物,燃煤(天然气)

烧饭释放的硫化物、氮化物、碳化物等。但是,从放射卫生的角度看,在评价室内空气质量时,千万不要忘记建筑物内的氡。氡及其衰变子体广泛存在于我们的生活空间,人吸入后,它们发射的α粒子会对呼吸道产生照射,可能诱发肺癌。矿井环境下高氡浓度照射导致矿工肺癌发病率增加已是公认的事实,某些条件下室内氡浓度也可累积到较高的水平,因此,室内氡成为世界各国科学界、媒体的热门话题已经十多年了。本文主要讨论室内氡的来源、水平和控制。

(镭),而在花岗岩中的含量最高,其次是页岩、石灰岩、土壤、火成岩和砂岩。有镭的地方就

有氡,虽然氡从岩石、土壤析出到空气中受诸如岩土中镭含量、孔隙度、水分以及气压、温度等许多因素的影响。全球来讲,环境空气中的氡主要来源于陆地表面释放(7.6×1019Bq/a,占环境空气中氡的全部来源的77.7%)[2],陆地植物与地下水载带(1×10Bq/a,占10.2%

[4]

19

[3]

[1]

),

其余为核工业释放、磷酸盐工业释放、建筑物释放以及燃煤和燃天然气释放等的贡献。

室内空气中的氡主要来源于以下几个方面:建筑物地基和周围土壤,建筑材料,家用燃料,生活用水以及室外环境空气中的氡。具体一幢建筑物内,哪种氡来源最主要,因地而异。世界平均而言,来源于建筑物地基和周围土壤的约占室内氡的60.4%,来自建筑材料和室外空气的分别占19.5%和17.8%[5](见表1)。我国发表的室内氡来源的资料很少,林莲卿曾发表对北京地区各类建筑物室内氡进入率的研究结果

[6]

2　室内氡的来源

自然界中氡有三种同位素(222Rn、220Rn和Rn),它们分别来源于三个天然放射系:铀

系、钍系和锕系。因为219Rn母体(235U)在地壳中的丰度很小,加之

219

219

Rn本身的半衰期很短

,平均而言,北京地区室内氡约有56.3%、

(3.9s),故在环境空气中几乎显示不出它的存

在,现在人们常说的氡是指222Rn和220Rn,本文讨论的范围主要是222Rn。铀(镭)是自然界中广泛分布的微量元素,陆地岩石、土壤中都含铀

20.5%和20.5%分别来自地基岩土、建筑材料

和室外空气,来自燃料和用水的氡合起来占不到3%。由表1可以看出,北京地区房基及其周围土壤、建筑材料、室外空气等的相对贡献与世

:,男,,1962,。

界平均较一致。北京地区调查的建筑物类型是有代表性的,但北京土壤中226Ra比活度的算术平均值(18.6Bq/kg)比全国(37.6Bq/kg)[7]低,因此,全国平均,建筑物地基和周围土壤在室内氡进入率中占的份额很可能高一些,特别是在土壤226Ra比活度高的地区。我国大城市自来水中氡浓度的平均值为9.5±13.1kBq/m,水氡浓度转移因子约0.7×10,由此估算的生活用水对室内氡浓度的贡献约为0.67Bq/m

3[8]

-4

3

报告给出的世界室内氡浓度的人口加权平均值为39Bq/m3,几何平均值为30Bq/m3,最大值为1200Bq/m3。图1为世界各国或地区室内氡浓度算术平均值的比较。可以看出,平均值最高的为捷克,高达140Bq/m,伊朗及一些欧洲国家都比较高。最低的是埃及,平均值为9Bq/m,澳大利亚其次。测量的室内氡浓度的最大值高达65000Bq/m3(挪威),捷克、芬兰、西班牙、德国、英国也都在10000Bq/m或以上。世界平均室外氡浓度的算术平均值为10Bq/m,室内、外氡子体平衡因子分别为0.4和0.6,采用UNSCEAR[5]的有效剂量转换系数9nSv(Bq·h·m),估计的世界平均氡致年有效剂量为1.15mSv,其中室内和室外分别为1.056和0.097mSv。

-3-1

3

3

3

3

[5]

,占室内氡浓度的2.8%。

3　室内氡浓度的水平与分布

3.1　世界各地室内氡浓度

世界许多国家或地区开展了室内氡浓度调查并公布了大量调查结果。UNSCEAR2000年

表1　室内空气中氡的来源　SourceofindoorradonTab.1

北京地区[6]

氡　　源

进入率

(Bq·m-3·h-1)

27.5101010.348.8

相对份额

(%)56.320.520.520.7100

世界平均[5]

进入率(Bq·m-3·h-1)

34111010.356.3

相对份额

(%)60.419.517.81.80.5100

房基及其周围土壤

建筑材料室外空气供　水家用燃料合　计

图1　世界各国或地区室内氡浓度算术平均值比较

Fig.1　Thepopulation-weightedarithmeticmeanofradonindwellingsintheworld

3.2　我国室内氡浓度

表2列出了根据公开发表的文献资料[9～

36]

汇总的我国室内氡监测结果(截至1994年)。我国室内氡浓度的算术平均值为23.7Bq/m3,与

世界平均值相比属于较低的行列;室外和地下室内氡浓度分别为12.6和373Bq/m3;室内氡

子体浓度为3.67mWL;室内、室外及地下室氡子体平衡因子分别为0.47、0.59和0.43。根据表2的室内氡和子体浓度推算的室内氡子体平衡因子约为0.57,而不是表2所列的0.47,差异的原因在于调查中测量氡浓度和子体浓度的样品数不一样(见表2),表2中的F值是根据同时进行氡浓度及子体浓度测量且报告其F值的文献资料汇总的[9～

12,15～25,29,30,32～36]

每天生活和工作在地下室环境的人员(假如居留因子取0.77),氡及其子体所致年有效剂量将为10.2mSv。

表2所列数据大部分是用闪烁瓶、气球、双

滤膜等瞬时采样方法在白天测量的,少数是用活性炭吸附法测量的[9～

36]

,有些地区做了氡浓

度季节变化和昼夜变化校正(如文献[9]),多数地方没有进行类似校正,而我国室内氡浓度算术平均值的季节和昼夜变化明显(见图3):四季中室内氡浓度以春季最高,夏、秋、冬季和春季的比值分别为0.45、0.86和0.92;春、夏、秋和冬季室内氡浓度昼夜变化极值比(最大值/最小值)分别为1.96、4.91、2.93和1.51。在春、夏、秋和冬季的上午9点至下午8点测量的室内氡浓度的平均值与春、夏、秋和冬四季的平均值之比分别为0.89、0.78、0.80和0.98(见表3),平均比值为0.86。因为瞬时测量大部分是在上午9点至下午8点进行的,因此表2中数据可能低估了我国室内氡浓度。

。

图2给出了按室内氡浓度递增顺序排列的我国部分地区室内、外氡浓度的排序比较。室内氡浓度较高的地区为福建、陕西、湖南,较低的地区为吉林、西藏等,分布趋势不明显。根据表2所列的室内、室外氡浓度、平衡因子和居留因子的算术平均值和UNSCEAR的有效剂量转换系数[对氡子体和氡气体分别为9和0.17nSv(Bq·h·m)],估算的我国居民受氡及其子体所致平均年有效剂量为0.84mSv,其中室内和室外分别为0.70和0.14mSv。但是对于

-3

-1

[5]

表2　我国室内外氡监测结果汇总(截至1994年)1)

　222Rnlevelsmeasuredofindoors,outdoorsandinbasementsinChina(by1994)Tab.2

氡浓度

场　所室内室外地下室内

样本数[1**********]0

平均值(Bq/m)

23.712.6373

3

子体浓度

样本数5428

平均值(mWL)

3.67

平衡因子2)

0.470.590.43

居留因子0.770.23

　　1)表中数据是根据公开发表的文献[9～36]汇总的;2)平衡因子是根据文献[9～12,15～25,29,30,32～36]汇总的

。

图2　我国各地区室内外氡浓度比较

Fig.2　Indoorandoutdoor

222

RnconcentrationsindifferentregionsofChina

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　辐射防护　　　　　　　　　　　　　　第21卷　第5期·294·

图3　我国室内氡浓度算术平均值的季节和昼夜变化

　Averagedseasonalandround-the-Fig.3clockvariationsofindoor

222

Rnconcentration

表3　不同季节瞬时方法测量的氡浓度与日平均值的比较

Tab.3　Comparisonof

222

Rnconcentrationsmeasuredusinggrabsamplingmethodsatdaytimewithdailyaverage

春　　季

夏　　季5.3～26.015.812.40.78

秋　　季15.8～46.3

30.524.30.80

冬　　季27.4～41.7

32.532.00.98

范围值(Bq/m3)按季节的平均值A(Bq/m3)按9～20h测量的平均值D(Bq/m3)

D/A

24.2～47.4

35.331.30.89

4　室内氡浓度的控制

氡和人类的关系是密切的。它很早就、现在仍然被一些人用于治疗风湿、缓解疼痛等医疗实践,但是,现在人们提到氡首先想到的是其危害的一面。采矿情况下高浓度氡致矿工肺癌已是不争的事实。在日常居住条件下长期在高氡浓度房子里生活结果如何目前虽尚未完全定论,但是,一般认为氡致肺癌的危险程度与室内氡浓度的高低、受氡照射时间长短和初始受照年龄等因素有关;室内氡浓度越高、受照时间越长、初始受照年龄越小危险程度越高。美国科学

[37]

院在其BEIRⅥ报告中明确指出室内氡照射可能在公众中导致肺癌,并用暴露量-年龄-暴露持续时间(Exposure-Age-Duration)模式和暴露量-年龄-浓度(Exposure-Age-Concen-tration)模式估计了室内氡照射的危险。它们用这两种模式估算的美国室内氡诱发公众肺癌例数分别占全部肺癌的1/7和1/10。减少室内氡对广大人群危害的最好办法是控制室内氡浓度,将其危害降到可合理达到的最低水平。4.许多国际组织和国家已经制定了室内氡浓度行动水平(见表4)。国家质量技术监督

局和国家卫生部1996年发布的“住房内氡浓度控制标准”(GB/T16146-1995)是根据我国当时的国情制定的,其值也列于表4。由于我国尚无室内氡浓度控制的立法,该标准可以作为室内氡浓度控制依据。

国标GB/T16146规定:对已建住房,可考虑采取简单补救行动,使住房内平衡当量氡浓度(EEC)的年平均值不超过200Bq/m3;对新建住房,应在设计和建造时加以控制,使住房内平衡当量氡浓度的年平均值不超100Bq/m。应特别注意几点:(1)标准规定的控制限值的量是平衡当量氡浓度,而不是氡浓度的实测值,根据测量结果评价时必须考虑氡子体平衡因子;(2)标准规定的是年平均值而不是瞬间或短时间内的实测值,根据瞬时或短时间内的实测值评价时应考虑氡浓度的实际季节变化和昼夜变化;(3)标准规定的是“采取简单补救行动”使住房内平衡当量氡浓度不超过200Bq/m3,一所3

[39]

[38～46]

任天山:室内氡的来源、水平和控制

·295·

Bq/m,意味着应采取适当的补救行动使氡浓

度降到限值以下,而不能理解成“房子不能住了”。

国家标准“地下建筑氡及其子体控制标准”(GB16356-1996)[47]是与国标GB/T16146配

3

套的氡浓度控制标准,它明确规定“已用地下建筑”空气中平衡当量氡浓度年平均值超过行动水平400Bq/m3时,应采取补救行动;对“待建地下建筑”应在设计建造中采取合理控制措施,使其平衡当量氡浓度不超过200Bq/m3。

表4　我国室内氡浓度控制标准与国际类似标准的比较Tab.4　Standardsforcontrollingradonconcentrationindwellings

国家或机构

(发布时间)中国(1995)ICRP(1993)IAEA(1994)UKNRPA(1990)德国SSK(1994)瑞典(1988)

瑞士USEPA(1986)CEC(1990)

现有住房(Bq/m3)200(年平均EEC)

400(F=0.5时相当的年平均氡浓度)

新建住房(Bq/m3)100(年平均EEC)

200(F=0.5时相当的年平均氡浓度)

目　　的采取简单降氡措施

行动水平优化行动水平

参考文献[39][40][41][42][43][44][45][38][46]

200～600

200～600(年平均浓度)

200200～1000400>1000150400

200

行动水平采取简单降氡措施

管理水平采取有效补救措施

行动水平行动水平

4.2　已建住房室内氡浓度的控制

控制室内氡的第一步是对怀疑氡高的住房进行室内氡浓度监测,确定需要采取降氡措施的房间。控制已建住房室内氡的基本方法有:

(1)查找、消除室内氡源,堵塞或密封氡从地基和周围土壤进入建筑内的所有通道、空隙,避免氡气经地基岩土和墙壁、地板等处进入室内,防止富氡地下水渗入,必要时可以喷涂防氡涂料、水泥;国家标准“地热水应用中放射卫生防护标准”(GB16369-1996)

[48]

射性核素

226

Ra或

238

U含量高的地段和地质构

造断裂地段建造住房。最好的办法是实际测量该处土壤中的226Ra或238U含量。应避免在住房内高氡浓度比例高的地段建造住宅,如果做不到,住宅建造计划中应包括明确的防氡、降氡措施。

4.3.2　新建住房防氡设计和施工

新建低层住宅、平房和地下室应符合国家质量技术监督局发布的“新建低层住宅建筑设计与施工中氡控制导则”(GB/T17785-1999)

[49]

可作为控制富

氡地下水进入室内的控制依据;(2)采取适当的

通风措施,使室内外空气交换,降低室内空气中氡及其子体浓度,自然通风若不够,可采取适当机械通风;(3)采取净化技术清除室内空气中氡及其子体。4.3　新建住房室内氡浓度的控制

新建住房室内氡控制的基本方法仍然一是消除氡源,避免氡气进入室内;二是采取通风和各种净化技术将氡去除。4.3.1　新建住房选址

新建防氡住房的第一步是查明拟建住宅处的氡的潜势,尽量避免在土壤或岩石中天然放

的要求。该导则是根据美国的成功经

验结合我国国情制定的,提出了较有效、可靠的降氡技术措施,例如,关于防止氡气从地基和周围土壤进入低层建筑室内的隔离屏障方法,设置减压或增压系统降氡方法,施工完成后设置附加降氡系统的方法,地下室降氡的底板减压和底板增压方法以及检测地沟设计和施工方法等。新建高层建筑的地下室防氡也应参考GB/

。T17785-1999

4.3.3　选用符合国家标准的建筑材料

设计、施工中要注意选用符合国家标准“建([50]

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　辐射防护　　　　　　　　　　　　　　第21卷　第5期·296·

的材料:只有内照射指数MRa和外照射指数Mr同时不大于1的建筑材料才能用于住宅建设和内装修。这里Mr=SRa/370+

STh/260+

SK/4000,MRa=SRa/200,分别用于控制室内建材所致的外照射和氡的内照射水平,式中,SRa、STh和SK分别是建材中核素

226

比。我国某些掺工业废渣的建筑材料和天然

石材中226Ra含量高(分别见表5和表6),其内照射指数MRa超过或接近国家标准“建筑材料放射卫生防护标准”(GB6566-2000)和“天然石材产品放射防护分类控制标准”(JC518-1993)规定的A级建筑材料放射性比活度控制标准。根据国家标准,只有A级建筑材料才允许用于住宅建设和室内装修,因此,建筑材料按放射性比活度分类使用对室内氡控制的意义是十分明显的。

一般说,房子建成后的室内氡浓度住户能够控制的就剩下选择装修的风格和材料,因此,理论上控制室内氡浓度的主要方面在建筑商和建材供应商,后者应向社会提供符合放射性比活度控制标准的建材,出售放射性比活度可能高的石材、掺工业废渣等建材时,应有放射性监测数据或放射性比活度分类级别标签。建筑商在住宅选址、设计和施工中应按有关防氡、降氡设计和施工标准执行,应拒绝使用放射性核素比活度超标的建筑材料,以避免住房建成后因室内氡浓度超标而引起的纠纷和蒙受损失,而这一点在某些地方是有教训的。

[52]

Ra、

232

Th、K的

[51]

40

比活度(Bq/kg)。建材行业标准“天然石材产品放射防护分类控制标准”(JC518-1993)有类似规定。这两个标准是与国标GB/T16146配套的,对已有住房内装修和新建住房设计、施工时选取合格建材有指导意义。对于新建高层建筑,使用放射性比活度合格的建筑材料更为重要,因为高层建筑(特别是其中、高楼层)空气中的氡主要来源于建筑材料,此外,在施工中应避免裂缝和没必要的孔、洞。

5　建筑材料按放射性比活度分类使用对室内氡控制的意义

建筑材料中

226

Ra衰变产生的氡有一部分

通过扩散、渗流进入室内。建筑材料对室内氡的贡献可用其表面氡析出率[Bq/(m2·s)]描述。氡析出率与建筑材料中226Ra的比活度成正

表5　我国部分建筑材料的放射性比活度(Bq/kg)[53]

Tab.5　Specificactivitiesofradionuclidesinsomebuildingmaterials

类　　别石煤渣砖瓦

产　　地浙江湖北湖南华东

平均煤渣砖砌块

成都浙江福建云南广西湖南华东

平均粉煤灰砖、砌块

平均磷矿渣砖高炉渣砖

云南鞍钢京、津、陕、湘

云南

226Ra

232

Th40KMRa4.24.53.50.53.20.50.50.30.80.80.50.30.50.41.10.80.80.4

[***********][***********][1**********]4

[***********][***********]

[***********][***********][**************]9

任天山:室内氡的来源、水平和控制

表6　某些品牌花岗岩天然石材中226Ra比活度(Bq/kg)

Tab.6　226Raspecificactivitiesofradionuclidesinsomenaturalstonebuildingmaterials

品　　牌哈密翠天山兰柳　红长青红博罗红香山红

226

·297·

Ra

品　　牌三峡绿中国红白瑜兴山红长青白GR-1

226

Ra

33.7166.8229.1341.1445.2530

96.6202.3329.6435.1456550.2

　　住户在购房、租房时对住房内氡浓度应享有知情权,坚持租、购室内氡浓度符合控制标准的房子。在室内装修时一定要购买放射性比活度为A级的建筑材料。政府部门应考虑制定相

关的立法或条例,协调各方面责任和利益,让社会各方面都能各负其责。如果真能如此,我国室内氡浓度一定能控制到令人满意的水平。

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护标准.GB6566-2000.编制说明

(编辑部收稿日期2000年12月29日)

任天山:室内氡的来源、水平和控制

·299·

SOURCE,LEVELANDCONTROLOFINDOORRADON

RenTianshan

(LaboratoryofIndustrialHygiene,MinistryofHealth,Beijing,100088)

　　Source,levelandcontrolofindoorradoninChinaarediscussed.TheaveragevaluesAbstract

2223

Rnconcentrationsofindoors,outdoorsandinbasement,being23.7,12.6and373Bq/m,re-spectively,arelistedtogheterwiththeradondaughterequilibriumfactors,being0.47,0.59and0.43,respectively.Theregionalvariationsofindoor,outdoor

222

222

Rnconcentrationsandthesea-

sonalandround-the-clockvariationsofindoorsRnarepictured.Discussionsonthenecessity,

222

actionlevelandmeasuresforcontrollinghigh-levelindoorRnarepresented.Alsopresentedisthediscussionontheradioactivityofbuildingmaterialsandtheircontroloftheusage.

(KeyWords:IndoorRadon,SourceLevelControl,BuildingMaterials,NaturalRadioactivity,SpecificActivity,Limits)

(上接第274页,Continuedfrompage274)

Abstract　　Healthriskassessmentsbasedoncancermortalitystudyinahighbackgroundradia-tionarearaiseddifficultissuesinepidemiologyconcerningstatisticalpowertodetectlowdoseef-fects,causationanalysiswithdifferentiationbetweeninonzingradiationandotherconfoundingfactors.Inthispaper,theauthorsbrieflydescribedwhatstrategytheyhavetakenandwhatmethodologytheyhaveadoptedfortheabove-mentionedassessments.Preliminaryresultsoftheseassessmentsarereported.

(KeyWords:NaturalBackgroundRadiation,HealthRiskAssessment,CancerMortalityStudy,LowDoseEffectsofIonizingRadiation)

(上接第277页,Continuedfrompage277)

Observatory.Furthermore,informationonambientgammaradiationdoseratesisissuedtothepublicdailywhilemoredetailedresultsarepublishedbytheObservatoryinmonthlybulletinsandannualreports.Withtheadvanceininformationtechnology,theHongKongObservatoryhasal-soincludedinitsInternetwebsiteasectononradiationmonitoringforpublicinformationanded-ucationpurposes.

(KeyWords:EnvironmentalRadiationMonitoring,PublicEducation,HongKong)