室内放射性污染.doc

室内放射性污染的来源及特点
一、室内放射性污染的来源
室内存在的放射性主要是天然放射性，按照对人体照射作用的方式把放射性分为外照射和内照射两类。外照射是指天然辐射源和人为辐射源中的天然放射性核素所产生的β、γ射线对人体的直接照射，主要是由γ射线造成；内照射是指存在于空气、食品和饮水中的天然放射性核素，通过呼吸和消化系统进入人体内部而形成的照射，主要是由α射线造成。
几种主要的放射性核素的主要辐射特征见表7-4。
表7-4   4种天然放射性核素的主要辐射特征
核素名称                内外照射关系               γ射线能量（KeV）
238U                     外照射                        186
232Th                    外照射                        238
226Ra                    内、外照射                    352.5
40K                      外照射                        1460
1. 室内环境中内照射放射性污染来源
室内环境中的内照射放射性污染主要来源于氡及其子体。氡是天然存在的放射性惰性气体,无色,无味,不被察觉地积聚在人们生活和工作的环境空气中,系铀、钍等放射性元素的衰变产物。氡气经α衰变后,顺序产生短寿命子代产物,统称为氡及其子体。氡的原子序数是86,是元素周期表中第六周期的零族元素,属稀有气体族(He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)的最后一个元素, 是唯一的具有放射性的气体。氡是铀系核素衰变的中间产物,有4 个同位素,即氡- 222、氡- 218、氡- 219 - 锕射气(An)和氡- 220 - 钍射气( Th) , 其中氡- 222和氡- 218是铀系衰变的中间产物，222Rn、220Rn和219Rn气态核素的半衰期分别为3.825d、55.6s和3.96s。由于220Rn和219Rn半衰期都比222Rn短得多，所以不可能在介质中离开衰变母体迁移很远，通常还未来得及转移到大气中，就已经衰变为固态子体沉淀在介质内部。这样，室内空气中的氡同位素主要是222Rn，它在空气中以自由原子状态存在，很少与空气中微粒飘尘相结合，但可被活性炭、硅胶、聚乙烯等物质所吸收。 (通常的居室中氡,主要是指氡- 222 ) 。氡进一步衰变产生钋- 218、铅- 214、铋- 214和钋- 214等短寿命子体子体性质与母体全然不同，是一种固体粒子，有很强的附着力，能在其他物质表面形成放射性薄层，或与空气中微粒形成结合态，成为放射性气溶胶。]
我国存在严重的氡污染问题，1994年以来我国调查了14座城市的1524个写字楼和居室，空气中氡含量超过国家标准的占6.8％，氡含量最高的达到596Bq/m3，是国家标准的6倍。有关部门曾对北京地区公共场所进行室内氡含量调查，发现室内氡含量最高值是室外的3.5倍。室内氡主要来源于以下几个方面：
(1)建筑地基土壤和岩石中的天然放射性核素
建筑物地甚及周围土壤中的氡可以通过扩散和渗透流入室内。土壤中氨的平均浓度为7400Bq／m3，比地面上空气的氨浓度高1000倍左右。土壤中的氡一般以扩散与渗流两种方式，通过地面的裂隙和缝隙而进入室内空气中。因而地基坚固密封的房屋，土壤氡进人室内的速率就低；反之，当地板有裂缝时，土壤中的氡就容易进人室内，其进氡率就高。地基土壤对室内氡浓度的影响主要取决于两个方面因素：其一，土壤中的铀、钍、镭含量。其二，建筑物地基断裂和地裂隙的发育情况。土壤中铀、钍、镭的含量，决定了土壤中氡浓度的高低。富含放射性核素的土壤中，氡浓度一般较高，其上面的建筑物的室内氡浓度就有可能较高。地基的裂隙发育程度决定土壤中的氡进入室内的难易程度。裂隙不发育，地板和墙壁的密封性好，则氡就不容易进人室内、氡从土壤中的析出率及因土壤引起的进氡率都不大，那么土壤氡浓度即使很高，对室内氡浓度的影响也不会很大。研究表明，在同一辐射背景条件下，位于构造带上的建筑物室内氡浓度比位于非构造带地区的室内氡浓度高。表7-5列出了中国辐射防护研究院李素云所测定的我国部分城市地下建筑内氡的浓度，可见，城市或地区不同，地下建筑内氡浓度不同。
表7-5　部分城市地下建筑内氡的浓度
城市           样品数                氡浓度(Bq·m-3 )
昆明            12                     644.5
武汉            2                       50.0
贵阳            2                       23.1
沈阳            112                     293.0
郑州            13                      160.5
洛阳            40                      994.8
新乡            23                      233.3
焦 作            8                      1775.9
信阳            8                      1132.3
平顶山           3                        95.8
南阳            5                      1808.0
许昌            4                        20.7
北京           198                       40.7
济南           22                       300.0
合肥           58                       290.0
青岛           8                        800.0
烟台           11                       600.0
(2)从建筑材料中析出
1982年联合国原子辐射效应科学委员会在报告中指出，建筑材料是室内氡的最主要来源，如花岗岩、水泥石材、地砖、工业废渣制成的建材产品等，从建筑材料中析出而进入室内的这部分氡的量，取决于建筑材料中放射性核素(主要是镭)含量高低、建筑材料的物理化学性质和墙壁表面的处理方式。表7-6为李素云所测定的我国部分石煤渣砖及煤渣砖居室内的平均氡浓度，从表中可看出，用石煤渣砖建筑的房屋的平均氡浓度大于煤渣砖房的平均氡浓度。
表7-6　我国部分石煤渣砖和煤渣砖居室内氡的浓度
   类型      组别        房间数   平均氡浓度(Bq·m-3)
              1            —         937
              2            47         254
石          3            42         300
煤          4            11         160
渣          5            47         348
砖          6            41         226
房          7            49         218
            8            35          63
            9            25          81
煤          1            4          187
渣          2            23          71
砖          3            7           32
房          4            5           29
(3)室内生活用水和燃料(煤、天然气、液化气)中含有氡
家庭生活用水与室内氡的研究表明，当水中氡浓度高时，是室内氡重要来源，而全球水中氡浓度的研究发现，不少类型的水中含有很高的氡浓度。生活用水对居民辐射剂量的影响表现在两方面：①使室内平均匀浓度升高，相应地居民接受辐射剂量增加。水氡与室内氡两者的转化系数约为10-4。②在使用过程中，水中氡的析出，使局部空气中（如浴室内部）氡的浓度及子体的α潜能浓度（单位体积空气中氡子体按如何比例混合，其所有子体发射的α能量之和，J/m3）显著升高。
另外，据测定，煤燃烧产生的氡相当于每1kg煤产生36Bq的Rn222，所以煤燃烧和煤气中氡同样是室内氡污染来源之一。
(4)室外空气中的氡
氡通过分子扩散或渗透离开母体进入大气环境中，在风速、温湿度等气象因素作用下，易进入室内聚集。室内氡还具有明显的季节性变化，通过实验可得，冬季最高，夏季最低。表7-7是我国部分城市室内外空气中氡及其子体的平均浓度，括号中的数据是以子体α潜能浓度为单位（10-8J/m3）。从表中数据可以看出，沿海城市(上海、杭州)因受季风影响，氡及其子体的浓度明显低于内地城市（武汉、韶关）。由于通风条件和周围介质的影响，室内浓度高于室外浓度，而室外平衡因子（氡的平衡当量浓度与实际浓度之比）高于室内。
表7-7   我国部分城市室内外空气中氡及其子体的平均浓度

地点
室  外
室  内
氡浓度/(Bq/m3)
平衡当量浓度/(Bq/m3)
平衡因子(F)
氡浓度/(Bq/m3)
平衡当量浓度/(Bq/m3)
平衡因子(F)
包头
太原
石家庄
上海
杭州
武汉
韶关
广州
15.0

8.5
8.3
8.4
18.4
18.0
14.5
9.1(5.05)

4.0(2.21)
4.3(2.39)
5.2(2.90)
10.5(5.79)
10.4(5.72)
9.2(5.08)
0.61

0.47
0.52
0.62
0.57
0.58
0.63
18.7
26.0
17.0
14.1
11.0
35.2
23.1
19.1
7.8(4.3)
11.8(6.5)
7.1(3.9)
6.0(3.3)
7.1(3.9)
17.6(9.7)
11.6(6.4)
9.6(5.3)
0.42
0.45
0.42
0.43
0.65
0.50
0.50
0.50
均值
13.0
7.5(4.16)
0.57
20.5
9.83(5.4)
0.48
2． 室内环境中外照射放射性污染来源
室内环境中外照射放射性污染主要来自以下几个方面：
（1）建筑材料，包括建筑主体材料和建筑装饰材料。
建筑主体材料包括：水泥及水泥制品、砖、瓦、混凝土预制构件、砌块、墙体保温材料、工业废渣、掺工业废渣的建筑材料及各种新型墙体材料等。建筑装饰材料包括花岗岩、建筑陶瓷、石膏制品、吊顶材料、粉刷材料及其它新型墙体材料。
建筑材料中的放射性核素主要来源于两个方面：一是原料本身含有天然放射性核素；二是加工过程导致放射性核素富集。建筑材料中的天然放射性核素226镭、232钍、40钾发射出γ射线，室内γ辐射剂量率见表7-8。
表7-8  我国不同建筑物室内γ辐射剂量率
建材类型
室内γ辐射剂量率/(mGy/h)
范围
均值
煤渣转和工业废渣建材
47.1～630
178
泥木
20.71～465
106
石木
15.71～351
104
砖木
12.21～489
102
砖混凝土
11.01～407
100
竹木结构
5.31～226
80.7
混凝土
11.31～233
76.6
合计
5.31～630
102
由表7-8可以看出，添加一定量工业废渣的建筑材料，其放射性水平较原材料高2～3倍，有的甚至更高。说明建筑材料的放射性水平高于天然固有的放射性水平。
（2）厨房和卫生间的卫生洁具。使用高放射性粘土烧制的餐桌、洗浴设施、座便器等也可能造成局部的放射性污染。
（3）地基土及基坑回填土。有些建筑物使用高放射性的回填土也易引起地下室和一层居室的放射性污染。
二、 室内放射性污染的特点
天然本底辐射是人类所受年有效剂量的最大贡献者,人类接受的天然辐射中室内辐射约占80 %以上，放射性原子核在发生核转变的过程中，所放出的粒子和光子对周围介质会产生电离作用，这种电离作用即为放射性污染的本质，当室内环境中放射性辐射超过正常水平时，我们称存在放射性污染。与人类生存环境中的其他污染相比,放射性污染有以下特点：
(1)一旦产生和扩散到环境中，就不断对周围发出放射线，永不停止。只是遵循各种放射性核同位素内在固定速率不断减少其活性，其半衰期即活度减少到一半所需的时间从几分钟到几千年不等。
(2)自然条件的阳光、温度无法改变放射性核同位素的放射性活度，人们也无法用任何化学或物理手段使放射性核同位素失去放射性。
(3)放射性污染对人类作用有累积性。放射性污染是通过发射α、β、γ或中子射线来伤害人,α、β、γ、中子等辐射都属于致电离辐射。经过长期深入研究，已经探明致电离辐射对于人(生物)危害的效果(剂量)具有明显的累积性。尽管人或生物体自身有一定对辐射伤害的修复功能，但极弱。实验表明，多次长时间较小剂量的辐照所产生的危害近似等于一次辐照该剂量所产生的危害(后者危害稍大些)。这样一来，极少的放射性核同位素污染发出的很少剂量的辐照剂量率如果长期存在于人身边或人体内，就可能长期累积对人体造成严重危害。
(4)放射性污染既不像化学污染多数有气味或颜色,也不像噪声振动、热、光等污染，公众可以直接感知其存在；放射性污染的辐射，哪怕强到直接致死水平，人类的感官对它都无任何直接感受，从而采取躲避防范行动，只能继续受害。