建筑材料中的氡危害及预防治理措施

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摘 要：本文简要阐述建筑材料中的氡，在室内对人体的危害，并分析室内氡的来源。在分析其危害的基础上，相应地提出预防治理建筑材料中氡的危害措施，除此之外，本文对未来氡的监测治理研究进行初步展望。

关键词：建筑材料；氡；危害；治理措施

Abstract: This paper briefly expounds the harm from radon in Indoor construction building materials,and analyz the sources of indoor radon.Based on hazard analysis,this paper proposed the preventive measures of the radon hazards in the building materials.In addition,This paper preliminary forecast and research of radon monitoring management

Key Words: Building Materials,Radon (Rn),Hazards,Prevention Measures

1898年，Owens和Rutherford在研究钍的放射性时，首次发现了氡( Radon) ，当时称为钍射气，即220Rn。次年Dorn又发现了222Rn，它们分别为钍和铀的放射性子体，主要存在于铀矿石、矿井水和矿泉水中。

在自然界中存在三个放射性系列，即铀系、钍系和锕系，它们经天然衰变均产生放射性惰性气体―氡。自然界中的氡有四种同位素222Rn，218Rn，219Rn，220Rn ，其半衰期分别为3.825 d，0.03 s，3.96 s和55.6 s。由于222Rn的作用占主导地位，环境氡研究主要针对222Rn，它是铀系衰变过程的中间产物，进一步衰变可产生一系列衰变物，被称作氡子体[1,2]。氡的半衰期很短，又有丰富的天然镭作供应源，因此，氡及其子体可以很快在大气中积聚。

1 室内氡的来源

氡是由放射性元素镭衰变产生，镭又是由放射性元素铀衰变而来，使铀成为氡的一个永久源。室内氡的主要来源如下：①从房基土壤中析出的氡：从房基土壤中析出的氡。在地层深处含有铀、镭、钍的土壤、岩石中存在高浓度的氡，这些氡可以通过地层断裂带进入土壤和大气层。建筑物建在上面，氡就会沿着地的裂缝扩散到室内。②从建材中析出的氡：建筑材料是室内氡的最主要来源，如各种与岩石有直接或间接联系的花岗石、大理石、瓷砖、青砖、红砖、陶瓷卫生洁具、水泥等都具有氡的放射性，特别是含有放射性元素的天然石材易释放出氡。③从供水、取暖及厨房设备的天然气、煤气中释放出的氡：在水和天然气中氡的含量比较高时，从供水及用于取暖的天然气中也可释放出氡。

1.1 建筑基底土壤

气态放射性元素氡主要由地球岩石、土壤中的铀、镭不断衰变生成，其中以花岗岩中石风化形成的区域，氡浓度含量较高，并且氡可以在土壤和岩石的空隙中自由运动。这种特性以及土壤和空气中氡浓度存在的极大差异，使得建筑基底土壤中的氡以铀镭含量最高，其次是明矾石页岩、碳质页岩、石灰岩、土壤、火成岩和砂岩。氡从岩石、土壤析出到空气会受很多因素影响，诸如岩土中镭含量、土壤性质、地质物理结构、孔隙度、水分以及气压温度等[3]。但是一般情况下，土壤中氡浓度就是大气中的1300倍以上，而在地质断裂构造带，两种不同岩性的接触带，有放射性含量高的岩扩散、渗透、轴吸等多种作用方式，通过地面裂隙，以及地面的各种墙基和管线周围的裂隙进入室内。

1.2建筑材料和装饰材料

随着工业技术的发展，一些新型建筑材料广泛使用，成为影响室内氡浓度的重要来源。近几年，我国建筑工业对粉煤灰和煤矸石的综合利用量分别占全国利用量的30%～50%和50%以上。2004年，全国综合利用各种工业废渣3.6×108 t,用于制造新型墙材的比重达到35%［4］。建筑材料和装饰材料释放出氡的形式、浓度等对室内环境的影响越来越受到重视。据统计，我国20世纪60年代建造的住宅的平均氡浓度为35Bq/m3，2000年后建造的住宅的平均氡浓度为51.4Bq/m3［3］，可以看出两次大规模氡测量的平均数值有较大差距。该调查表明大量的粉煤灰、煤矸石、钢渣、尾矿石等工业废渣用于建筑材料，导致室内氡浓度呈现上升趋势。因此，建筑材料中的氡是造成室内空气污染的主要原因之一；建筑材料中的氡的危害主要表现在室内环境中氡对人体的健康危害。

2 室内氡的危害

氡是一种无色无味的气体，人们较难感知氡在环境中的存在。另外，它能溶解于水和多种液体，甚至能溶解于血液和脂肪。氡及其子体在衰变过程中还会放出α，β射线 ，一旦被人体吸收，便会对人体组织细胞造成重大伤害。因此，世界卫生组织已明确将氡列为人类重要的19种环境致癌物之一。

氡进入人体的途径：吸入和食入已经非常明确。氡及其衰变产物在天然辐射所产生的照剂量中占有最大的比重，其他因素，如宇宙射线、宇生放射性核素、外照射对年平均有效剂量的贡献仅为1.1mSv。氡对人体的伤害主要有以下几个方面：

2.1诱发呼吸系统病变

氡本身也会发生衰变，产生具有放射性的衰变产物(氡子体)。氡子体可沉积在支气管区和肺区，所发出的α射线能损坏那里的组织，并导致肺癌。美国室内氡调查结果年平均值为 5. 5mWL[5,6]。美国每年肺癌的死者中大约有5000～20000人是因为受到氡的照射而死亡的[7]。1997年，美国学者还报道了8组室内氡与肺癌的流行病学调查资料(包括芬兰2组、美国2组，中国1组、瑞士2组和加拿大1组)，当室内氡浓度达200Bq・m-3时，肺癌危险将会明显增加[8]。氡诱发呼吸系统病变，严重时会导致呼吸道肿瘤、肺纤维化、肺气肿和肺癌等。但并非是受到较高水平氡照射的每个人都要得肺癌。受到氡照射时导致肺癌的危险度决定于氡的浓度和受到氡照射的时间长短。一般认为，引起肺癌的危险度随着氡水平和照射时间的增加而增加。但也有报道[9]认为氡及其子体的致肺癌作用存在实际阈值。

表1 地下建筑中氡浓度及剂量当量贡献

氡的肺癌致病机理仍不十分明确，仍需进一步研究。居民受到住房氡照射所致肺癌危险度估计，由于室内氡照射与肺癌关系的研究资料很少，许多研究采取间接方法，从矿工中较高的肺癌发病率外推给出。如美国辐射防护和测量委员会(NCRP)78号报告[10]的模型，是根据世界各地矿工中癌发病率，采用对居民全部年龄组终生危险系数(2～14)×10-4WLM-1。但是，我国专家王作元[11]认为，不能简单由矿工流行病学调查结果外推得到。最好的办法是直接进行室内水平氡的流行病学研究。有报道[12]德国、英国，中国(在甘肃省东部平凉、庆阳 15个市、县进行)等许多国家和地区都在进行室内氡照射流行病学调查(总计调查肺癌病例10846例)。预计2000年均可完成。

2.2损害人体免疫系统

氡使人体免疫系统受损，诱发类似白血病的慢性放射病。氡的辐射引起的电子激发作用和电离作用使机体分子不稳定，导致蛋白质分子键断裂和畸变，破坏对人类代谢有重要意义的酶。辐射不仅可以扰乱和破坏细胞组织的正常代谢活动，而且可以直接破坏细胞组织的结构，对人体产生躯体损伤效应，导致生育力降低女性流产、遗传性死亡和先天畸形等。另外，氡与神经系统结合后，产生的危害更大，它会使人精神萎靡不振。

3 室内氡污染的控制与治理

理论上，室内氡的含量与建材核素含量，室内通风状况，材料的空隙度等影响氡发射率的因素有关。从该角度讲，室内氡浓度的实际检测资料非常宝贵，室内氡浓度检测十分必要。然而我国地域辽阔、地质复杂、住宅环境各异，防治氡的方法不尽相同，但根本措施应是一致的：即查清室内氡的来源，尽可能扼制氡向室内传播的途径，将其危害降到可接受的水平。基于氡浓度的影响因素，选择从以下几个方面，来降低室内氡浓度，从而减少其对室内环境的危害。

3.1 建房选址

国内外研究表明在地层断裂带或者是火山活跃的地区，土壤和岩石中都含有大量氡。因此，建房选址应该尽量避开这类富含放射性物质的地区。另外，一些油气田产区也是放射性集中的地方，建房也应尽量避免此类地方。

3.2 建筑装饰材料的合理选用

1)不要在房间里大面积地使用石材、地板砖、瓷砖等存在放射性物质的建筑材料。据统计，现在的许多建材如花岗石、大理石、地板砖、瓷砖等建材和水泥里都不同程度地含有氡等放射性物质。2)不要使用明矾页岩和粉煤灰组分作混凝土；不用煤渣和铀矿山附近的黏土烧制砖瓦，即使使用，也要确保砖、水泥制作掺进的矿渣、煤渣、灰渣为低放射性；石材不应该选自富铀区，不用磷石膏做墙板。3)一定要选用石材的情况下，尽量购买具有检测报告的石材；对于没有检测报告的石材，最好先请专家或有关权威机构进行放射性检测，确认放射性水平未超标再选购。

3.3 将地基中的氡直接排到室外

这种方法适用于住在平房和楼层最底层的人们。具体方法是：在居室中间挖一个 1 m3左右的槽，四周砌透气砖，将土壤中释放出的氡气聚集到槽中，然后用小型管子将氡气引向室外。气槽应铺地砖等建材加以密封。这种方法能有效地降低室内空气中氡的浓度，而且经济实用[13]。除了挖设氡气槽外，也有文献报道由气体渗透层、塑料膜、密封填充材料、通风管等组成的地气抽气法[14]，气体渗透层设置在建筑物地板之下，采用干净的砾石铺成12 cm厚，土壤中析出的气体可以在渗透层中自由流动。塑料膜铺在渗透层和地板之间，防止土壤中的气体穿过地板进入室内。通风管道采用直径10 cm～15cm的无缝管或 PVC管，垂直安装，管道一头伸入渗透层，一头伸出屋顶，必要时管道上安装通风机，将土壤中析出的氡气排出。密封材料用以填充管道与地板之间的缝隙。这一方法已在国外广泛使用。

3.4 堵塞缝隙，使用防氡涂料

住宅在施工阶段应要求保持底层地坪良好的整体性和密实性，对地板裂隙及各种地下管道的缝隙均需密封起来，阻塞氡的进入。对于已建筑的房屋来说，应注意查找地板或墙壁是否有裂缝，各种管道是否密封；喷涂防冻涂料，以阻止或降低氡的析出率。如果生活用水的含氡率很高，使之成为室内氡的另一主要来源，则应采用水氡脱气装置除去水中的氡。另外，氡仍能通过墙壁的缝隙处渗入室内，在装饰装修过程中，要注意填平密封墙上的所有裂缝，特别是地下室和一楼以及室内氡含量比较高的房间，密封无缝隙可以有效减少氡的释放。

3.5 室内通风换气

通风是降低室内各种空气污染物最直接有效的方法，对于室内氡浓度的稀释也是一样。氡从土壤或结构表面析出率服从气体扩散的斐克定律，氡扩散及氡扩散系数随着室内温度的升高和压力下降而增加，而通风能使室内外气压保持一致或者室内略高，进而减小了土壤中氡的析出数量。另外，通风还能破坏氡与氡子体的平衡比，降低氡浓度。例如，在一间用含铀煤渣粉刷过的室内，先打开门窗，与空气充分对流,之后封闭该房间，经过0、0.5、1.5、2.5、3.5和11 h后，室内的氡浓度分别为：12.0、29.6、60.9、82.9、211.6 Bq/m3 [15]，约3.5 h后室内氡浓度累积增长的速度变慢，逐渐趋于平衡。可见室内氡浓度与通风的时间有着密切的关系，应多打开门窗与外界通风；对于北方的冬天来说，可以用抽油烟机来与外界进行空气交换。在Claus E. Andersen等人的文中指出，自然通风对室内氡浓度的影响作用显著，换气次数越大，稀释效果越好[15]。一般来说，在通风20 min～30 min后，室内外的氡浓度可基本达到平衡状态。

3.6 国室内氡普查，规范氡控制标准体系

近年来我国房地产业蓬勃发展，同时也给建材市场注入了活力，人们的生活习惯和偏好也有较大的改变。受其影响室内氡浓度也呈增高的趋势，因此有必要对全国的房屋进行氡浓度普查，为规范氡控制标准提供基础数据。此外，应与国际接轨，根据最新的科学研究成果制定室内环境氡浓度限值标准，并完善相关法律体系。室内氡直接影响到居民的健康和安全。政府应加强氡危害与防治的宣传教育，制定相关法规和鼓励政策促使企业积极研发绿色产品服务社会。公众应有防氡控氡意识并积极维护自己应有的权益，督促政府完善相关标准和法律体系，促进企业提供安全的产品。多管齐下，共同营造健康舒适的生活环境。

《电离辐射防护与源安全国际基本安全标准（IBSS）》中规定：工作场所的行动水平是氡年平均浓度为1000 Bq/m3室内为200～600 Bq/m3。世界各个国家或组织根据室内氡的危险性研究，结合本国的天然土地、矿产状况和综合实力等实际情况，制定了自己的“室内氡浓度行动水平”[15]。在我国，早在1996年，国家质量技术监督局和卫生部颁布《室内氡浓度控制标准》GB/1646-1995。规定新建的建筑物中氡年均平衡当量浓度不能超过100 Bq/m3，已建住房氡年均平衡当量浓度不能超过200 Bq/m3。从表中可以看出，我国制定的“室内氡浓度行动水平”与发达国家制定的标准基本相同，但在实施过程中，还需要研究我国各地的具体情况。

3.7 其他综合治理技术

在室内装饰装修后，当控制污染源扩散和通风换气等方法仍不能将室内污染彻底清除时，根据检测结果显示的污染严重程度及污染的不同可以采取一定的补救净化工作，即采用各种空气净化技术，尽量降低室内空气污染物浓度。对于氡气来说，比较适用的技术主要是吸附、过滤等。利用活性炭或活性炭纤维等将氡吸附在表面，能有效清除氡气这类浓度较低的有害物质，净化效率高。如把风送往房间前，先经过过滤或通过活性炭吸附装置再送到房间，或采用聚乙烯材料制成的过滤器或静电过滤器，都可使氡子体浓度降低60 %～90 %；应用活性炭吸附效率在45 %～80 %。

4 我国室内氡研究与展望

人一生约有80%的时间生活在室内，室内环境安全至关重要。近年来我国室内氡浓度明显增高，并且有继续增高的趋势，严重威胁到人们的健康，应得到足够的重视。《住房内氡浓度控制标准》等国家标准提出了一系列氡浓度控制指标，这对于进行室内氡评价，改善室内环境具有重要意义。但仍然存在一些问题，如缺乏相应的法律法规，控制标准与实践有脱节现象，标准体系不够完善等。对于我国氡浓度控制研究的发展,应加强以下几个方面的工作。

4.1室内氡研究与展望

1. 加强室内氡环境毒理学等方面的基础研究

尽管研究已证实室内普遍存在的氡长期暴露会使肺癌危险度增加，但目前氡致肺癌机理、肺癌危险度与氡照射剂量的定量关系并不十分清楚，氡照射对不同年龄阶段的人群危害是否存在较大差异，差异如何，也不得而知。应加强相关研究，为规范和制定氡浓度控制标准提供科学的依据。此外，氡可能诱发髓性白血病，胃癌、皮肤癌以及出现于儿童中的某些癌也可能与氡曝露量密切相关。其真伪有待进一步研究确认。

2. 加强室内氡的源头控制与防治技术研究

室内氡主要来源于房屋地基土壤、建筑材料、室外空气、生活用水及家用燃料。应切实做到源头控制，加强住房选址的放射性环境影响评价，规范建材市场，将现有的防氡技术和材料应用于工业废渣基建材，并积极研发低辐射的废渣建材。因氡迁移扩散机理并不明晰，我国高氡建筑物的治理技术较为缺乏，开展相关领域的研究尤为重要。

3. 进行全国室内氡普查，规范氡控制标准体系

室内氡直接影响到居民的健康和安全。近年来我国房地产业蓬勃发展，给建材市场注入了活力，同时人们的生活习惯和偏好的改变，影响室内氡浓度也呈增高的趋势。因此，有必要对全国的房屋进行氡浓度普查，为规范氡控制标准提供基础数据。此外，应与国际接轨，根据最新的科学研究成果制定职业环境室内氡浓度限值标准，并完善相关法律体系。政府应加强氡危害与防治的宣传教育，制定相关法规和鼓励政策促使企业积极研发绿色产品服务社会。公众应有防氡控氡意识并积极维护自己应有的权益，督促政府完善相关标准和法律体系，促进企业提供安全的产品。多管齐下，共同营造健康舒适的生活环境。

4.2结语

随着各国对室内氡研究的不断深入、各种氡检测技术的发展、相应环境法规的不断完善、建材市场的日益规范等，人们能更为主动地防治室内氡污染，以期达到最好的防氡效果，真正创造一个健康的室内空气环境。

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作者简介：

汤景鹏，（1986-），男，黑龙江省大庆市，成都理工大学，硕士研究生，主要从事环境评价及水处理方向研究

周松涛，（1982-），男，河南省周口市，成都理工大学，硕士研究生，主要从事环境评价及水处理方向研究