装饰装修材料表面氡析出水平的检测分析与应用

装饰装修材料表面氡析出水平的检测分析与应用
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张文涛??? 武彦英1???? 相正志1? 李建龙1?? 张永坚2
（1．中国辐射防护研究院 山西太原 030006，2 ．山西省卫生监督所）
摘要? 装饰装修材料的放射性是人们非常关心的卫生安全问题，地面、墙壁和房顶（天花板）析出的氡是人类接受的天然辐射有效剂量的主要来源之一。氡及其子体对人体的健康危害主要是引起肺癌，其潜伏期约为15—40年。室内因含镭量较高的各类建材的使用，其氡析出率可达到2×10-3Bqm-2s-1，而导致室内氡浓度高达300Bqm-3以上，氡子体浓度高达0.066WL。为预测室内工作场所的氡浓度，对建筑、装饰装修材料的使用提出指导性建议，并为人体受照的剂量估算及考虑是否需要设计防氡结构等提供依据，我们采用自行研制的静电收集式氡析出率仪对大约30种类型400多个不同成品石材和装饰装修材料进行了测量，同时在已装修好的居室内有针对性地选择有代表性的材料和特殊测量点，进行现场监测，通过比较与分析可得出满意的结果。
关键词? 装饰装修材料? 表面氡析出率? 静电收集? 现场监测
1引言
随着经济的发展，人们生活水平不断提高，对其室内与工作场所的建筑用材、装饰水平、环境质量等的要求也越来越高，其基本建筑材料、装饰材料的放射性是近年来人们十分关心的生活与工作环境安全问题。地板、墙壁和天花板析出的氡是人类接受的天然辐射有效剂量的主要来源之一。由UNSCEAR1993年报告附录D给出：室内建材和建筑物地面单位时间氡的释放量为60KBqd-1，其氡析出率为2×10-3 Bqm-2s-1。在煤灰渣、高炉重矿渣和矿石内的镭含量一般都比较高，由这些原料制作的建筑材料表面氡析出率也较高，当处理不当时可能危及健康；同时利用花岗岩、大理石、瓷砖、木制板材、仿木胶塑板等建材新品种做装璜材料，它们也含天然放射性核素镭。由于建材中226Ra不断地衰变析出氡，而进入人们生活和工作所在的环境大气中，氡及其子体对人体产生内照射；另外，氡还对人体脂肪有很高的亲和力，从而影响人的神经系统，使人精神不振，昏昏欲睡；此外，舞厅、商场、饭店和营业所等公共场所以及各工厂工作车间也大量用使用各种基本建筑材料、装璜材料铺设地面和贴墙壁，这势必增加广大公众的集体有效剂量当量，使公众肺癌发病率增高；所有这些已引起了人们的广泛关注。我国颁布了《室内空气质量标准》于2003年3月1日已开始实施[1]。
2 测量方法及内容
2.1 静电收集法测量表面氡析出率
居室和工作场所一般经过粉刷、装饰，有的装璜特别精美，其对人体产生氡的剂量主要来自于基本建材、石材、装璜材料等表面氡析出的贡献。而建材的氡的析出能力除与226Ra含量有关外，还与建材的孔隙度、颗粒的大小、孔隙的几何形状、含水量以及压力的变化有关，其建材表面的氡析出率可用下式表示：R=λ?ρ?C?F?L?Tanh(L1/L2)[3] 。式中：λ为氡的衰变常数2.1×10-6S-1；ρ为建材的密度，kgm-3；C为建材中镭的比活度，Bqkg-1；F为射气系数；L1为建材板的半厚度，L2为氡在建材中的扩散长度，m。目前使用γ谱仪进行样品核素分析只能给出材料中226Ra等含量，其对人体的最终危害主要还是由其衰变的氡的析出进入空气中所造成的，这样氡析出率的检测就有必要了。
我们使用自行研制的静电收集式REM-Ⅱ型氡析出率仪，根据测量需要来选择有代表性的成品装修材料，并且在已装修的室内进行合理布局，有针对地对各种典型材料实施现场监测。仪器的灵敏度比较高，测量时间可调，并设计有特殊的结构，测量一个监测点之后不需等待氡子体衰变，可立即更换探测器前的铝膜，继续测量并给出结果。它由探头（探测器、氡收集室）和高压电源及电子线路等几部分构成，其收集室内形成静电场[5]，在静电场的作用下，带正电的氡子体218Po被探测器前的铝膜收集，氡子体衰变产生的α粒子被探测器记录，由α计数即可推算介质在表面的氡析出率[4]。
测量时将仪器扣在待测物质表面，这时收集室内氡浓度的变化主要有以下几种机制：①物质内的氡原子在扩散与渗流过程逸出物质表面进入收集室；②收集室中的一部分氡经扩散返回物质中（称反扩散）；③一部分氡经收集室与物质表面接触处泄漏出去；④收集室中的氡衰变产生氡子体。在这四种机制作用下收集室中氡浓度的变化可描述为：dC/dt=RS/V-Cλe ；如果进行时间间隔为T的连续测量，即可求出氡析出率R为： 。
其中：C为收集室中氡的浓度，Bqm-3；V为收集室的体积，m3；R为待测材料表面的氡析出，即氡析出率，Bq/（m2?s）；S为收集室的底面积，m2； λe为氡的有效衰变常数，S-1；A、B为常数。
2．2检测内容与范围
我们测量了室内不同装修的地面、不同墙壁覆面的表面氡析出率，以及以煤灰渣、高炉重矿渣和矿石为原料制作的基本建材、天然石材、有代表性的装饰装修材料（如瓷砖、木制板材、仿木胶塑板等）市场新产品。其中室内与工作场所所用不同建材的地面、墙壁、天花板的氡析出率检测采取在不同的地点测量多次，求多点取平均值的办法，测量时间选在一天各个不同时期，包括不同环境条件下的点，如湿度较大，取暖设备附近等。
2．3质量保证
测量前，所有被采用的REM-Ⅱ型氡析出仪已经国家一级计量站（核工业矿冶研究所）的标准氡室刻度。参与测量的人员均是具有专业素质，并且经过正规培训取得了合格资格。
3 监测结果
3．1建筑石材的测量? 对每一个品种均取10个成品材料在同样的条件下测量，求其平均值。
表1? 各种天然建筑石材表面氡析出率测量（参考）结果（单位：×10-3Bqm-2s-1）

品名	表面氡析出率	?	品名	表面氡析出率	?	品名	表面氡析出率
珍珠花	0.85±0.29	?	杜鹃红	25.21±8.25	?	五莲花	0.43±0.16
万山红	1.06±0.35	?	泰山红	0.28±0.13	?	玫瑰红	1.99±0.83
孔雀绿	0.82±0.19	?	鲁锦花	0.44±0.21	?	台山红	1.97±0.61
印度红	7.05±1.82	?	樱花红	0.95±0.41	?	杜鹃绿	15.50±6.23
五一红	8.85±2.21	?	菊花黄	0.18±0.07	?	西丽红	0.95±0.43
桂林红	12.05±3.56	?	马兰红	0.82±0.49	?	芩溪红	1.79±0.84
罗源红	3.85±0.25	?	南非红	0.55±0.32	?	川红	1.85±0.79
石岛红	3.14±0.86	?	三宝红	0．75±0.38	?	惠东红	1.35±0.92
枫叶红	4.35±2.39	?	济南青	0.10±0.03	?	山峡红	0.25±0.13
将军红	0.35±0.12	?	文登白	0.19±0.06	?	虎贝	0.41±0.22
丁香紫	0．85±0.29	?	粉红岗	2.43±1.01	?	丽港红	1.52±0.62

3．2地面和墙壁的基本建筑材料以及室内装饰装修材料表面等表面的测量? 我们用氡析出率测量仪在现场选择不同类别的有代表性的点进行测量。其结果如表2，表3，表4。

?? 表2 室内地面、墙壁的基本建筑材料表面氡析出率测量结果（单位：×10^-3Bqm^-2s^-1）

????????? 项 室???????????? 目 ? 内??? 数 类别??? 据 ? 型	地面	墙?? 壁	????????? 项 室???????????? 目 ? 内??? 数 ??? 类别???? 据 ????? 型	地???? 面	墙?? 壁
窑洞（粉刷）	19.74	13.59	22	1.84	5.57*，7.0
? 窑洞（砖墙壁）	18.88	29.58	23	2.51*	2.80
老式窑洞	18.03	37.23	24	2.22	1.59*，1.93
?平房1	3.52	4.49*，10.83	25	4.81	1.95
平房2	7.10	1.33	地下室1	29.74	6.50
平房3	5.19	1.40，1.69	???? 地下室2	23.35	6.50
11	5.22	2.63	地下室3	（彩砖地面）11.9	5.11
12	2.48	2.52	???? 地下室4	（油漆地面）6.50	4.70
13	2.04	1.50	31	4.61	4.66
14	2.14	0.58*，2.79	??????? 32	4.84	7.30
15	15.90	1.89*，2.69	33	3.04	8.23
21	3.23	3.78*，3.94	34	18.86	7.95
????? 煤渣砖房1 ?	7.12	128.45	煤渣砖房2	9.89	219.23