人类大多数在室内度过他们一生中的大部分时间, 人们在室内活动时受到建筑材料中天然放射性核素产生的内外照射。近代人为活动有可能使这种辐射照射剂量增加^[1]。从现行剂量-效应关系无阈理论考虑, 任何辐射剂量增加都将带来潜在的健康危害^[2]。

广东石湾等地盛产陶瓷, 为了解陶瓷制品放射水平, 继而为采取可合理达到的防护措施提供依据, 我们对广东产地陶瓷建材中放射性核素含量进行了调查检测, 并对其产生的辐射剂量进行估算, 现将结果分析报告如下。

1 材料与方法 1.1 样品采集与预处理

样品采集是由当地专业放射卫生防护人员或生产企业质控人员, 在成品推5点以上取约3 kg, 写好样品名称编号送实验室检测。样品预处理通过破碎、磨粉, 烘干后称取300~400 g置于测量样品盒中, 密封15 d后测量。

1.2 检测项目与方法

根据国家标准《建筑材料放射卫生防护标准》(GB 6566-2000)的规定, 检测钍-232, 镭-226和钾-40三种核素的比活度(Bq·kg^-1)。

测量方法:核素分析用美国EG & G ORTEC公司制造的8192道HPGe γ谱仪计算机系统, 系统指标为相对效率40%(3″ ×3″), 分辨率为1.9 keV(对⁶⁰Co-1332 keV峰)。在10 keV~2 MeV能量范围内积分本底1.8计数/ s。样品测量时间为2.16 ×10⁴ s, 方法检测限:²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K分别为2.9、2.3、14.9(Bq· kg^-1), 数据处理:测得的γ谱在计算机上处理, 数据以均值和标准差表示。

刻度标准源是由中国计量研究院提供的标准河泥, 规格为直径75mm高70mm, 内含已知活度的²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs、⁶⁰Co、⁴⁰K等核素。

测量样品与刻度源几何条件一样, 采用的测量盒为直径75 mm高70 mm。

1.3 数据统计分析

(1) 按式1计算陶瓷制品内照射指数值^[3]。

(式1)

式中M_Ra为内照射限制系数, 其值必须小于1, 方可用于室内装修, A_Ra为样品中镭-226比活度(Bq·kg^-1)。

(2) 按式2计算陶瓷制品外照射指数值^[3]。

(式2)

式中M_r为外照射限制系数, 其值必须小于1。方可用于室内装修。

A_Ra、A_Th、A_K分别为样品中钍-232、镭-226、钾-40的比活度(Bq·kg^-1)。

(3) 按式3计算公众在室内接受γ外照射的年有效剂量当量^[4]。

(式3)

式中H_E外为γ外照射的年有效剂量当量(mSv·a^-1)。

A_Ra、A_Th、A_K分别为样品中钍-232、镭-226、钾-40的比活度(Bq·kg^-1)。

(4) 按式4计算公众在室内接受内照射的年有效剂量当量^[4]。

(式4)

式中H_E内为摄入氡及其子体内照射的年有效剂量当量(mSv·a^-1)。

A_Ra为样品中镭-226比活度(Bq·kg^-1)。

η为陶瓷材料氡释出率(%)。本文取4 %^[5]。

2 结果分析 2.1 不同类型陶瓷制品放射性比活度(见表 1)

共检测128份样品, 抛光砖与耐磨砖的原料类同, 二者放射性水平近似。釉面砖中放射性比活度:钍-232、镭-226稍低于抛光砖, 而钾-40又稍高于抛光砖的相应比活度水平。

2.2 不同产地陶瓷制品的放射性比活度

取自不同产地陶瓷制品样品的放射性核素比活度有所差别:三个产地的釉面砖放射性, 钍-232比活度, 以湛江产品低些, 而镭-226和钾-40含量却以南海与佛山两地产品较低。取自三个产地抛光砖样品的放射性钍-232比活度, 以紫金产品为低, 而镭-226和钾-40含量亦为南海与佛山两地产品低些(表 2)。

2.3 广东陶瓷制品所致M_Ra与M_r值

采用表 1数据及1.3节所述公式1、公式2, 分别计算了M_Ra与M_r值, 结果列于表 3中。按国家标准规定^[3], M_Ra与M_r值小于1.0为合格产品。分析表 3可见, 全部检样的M_Ra值均小于标准规定的限值, 但M_r值不同程度大于限值。瓷砖M_r值合格率最高为80.0%, 最低仅13.0%。

2.4 陶瓷制品构筑物所致H_E内与H_E外

设定用表 1所列陶瓷制品装饰居室, 并用1.3节所列公式3与公式4分别计算公众在室内接受的H_E内与H_E外, 结果列于表 4中。表 4可见, 抛光砖与耐磨砖的H_E内 + H_E外为1.52~1.86 mSv·a^-1大于釉面砖对应值为1.38 mSv·a^-1。

3 讨论

在陶瓷生产工艺中为使制品达到光洁和易去污的效果, 常加入了放射性水平较高的锆英石作为乳浊剂。据检测结果^[6], 生产厂家主要采用的国产锆英石的放射性比活度, 已接近或达到了我国现行的《放射卫生防护基本标准》定义的归属放射性物质比活度的下限值(7.4 ×10⁴ Bq·kg^-1)^[7]。本文结果表明, 陶瓷制品中放射性核素比活度:钍-232为143~169 Bq·kg^-1和镭-226为108~120 Bq·kg^-1, 较我国传统建材中相应核素典型值:30~80 Bq·kg^-1和25~50 Bq·kg^-1[7]呈成倍增多。显然, 添加锆英石的陶瓷制品似是一种应加以管理的归属含放射性物质的消费品^[8]。

据文献[9]报道, 瓷砖表面总β比活度达0.28~0.3 Bq· cm^-2, 比坯料高十几倍, 距瓷砖表面45 cm和70 cm处所致成人性腺剂量当量率分别为2.4 ×10^-7 Sv·h^-1和1.4 ×10^-7 Sv· h^-1, 此值乘以室内居留因子, 在地面全用, 再加上墙面部分有瓷砖装饰的居室内, 釉面β辐射所致成人年剂量当量可达1.5 mSv, 这已超过国家标准^[8]中规定的公众接受辐射剂量为1.0 mSv的年限值^[7]。必须指出, 锆英石+有机染料配制的釉料位于陶瓷制品的表面, 其内由镭产生的氡析出率必然高于相同镭含量但呈均匀分布的其他建材。选择相同条件的装饰瓷砖与没装饰瓷砖的居室做比较, 观察到前者室内氡浓度高于后者^[6]。

陶瓷制品用作为居室装饰材料日渐增多, 但其内放射性核素所产生附加的内(氡)外(γ辐射+β辐射)照射不容忽视。作者认为, 基于存在辐射所致随机效应, 我们的责任, 不是要变更标准, 而是要开展相应研究, 争取在合理达到的条件下, 尽可能减少陶瓷制品中放射性核素含量。

(本工作得到佛山职防所曹文新、黄流宽等人的大力协助, 特此致谢!)