1 放射性污染及其危害

放射性污染, 是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。和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] :①一旦产生和扩散到环境中, 就不断对周围发出放射线。如主要的放射性核素²³⁸U的半衰期(即活度减少到一半所需的时间)达44.7亿年, 而²³²Th的半衰期达140多亿年。②自然条件的阳光、温度无法改变放射性核素的放射性活度。人们也无法通过改变化学形态的方式使其失去放射性, 而化学毒物可通过此方式失去毒性。③放射性污染是通过发射α、β、γ射线或中子射线对人产生危害, α、β、γ射线或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)危害可产生随机性效应和确定性效应。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。

放射线可能使机体分子产生电离和激发, 破坏生物机体的正常机能。这种作用可以是直接的, 即射线直接作用于组成机体的蛋白质、碳水化合物、酵素等而引起电离和激发, 并使这些物质的原子结构发生变化, 引起人体生命过程的改变; 也可以是间接的, 即射线与机体内的水分子起作用, 产生强氧化剂和强还原剂, 破坏有机体的正常物质代谢, 引起机体系列反应, 造成生物效应。研究显示, 长期超剂量接受辐射会导致头晕、脱发、红斑、白血球减少或增多, 危害人体的健康, 严重的会导致癌症(肺癌、皮肤癌等), 还可能产生遗传性疾病。

放射性污染主要来自于放射性物质。核工业的废水、废气、废渣的排放是造成环境放射性污染的重要原因; 但对于广大居民而言, 受到放射性污染主要是因为居住环境用了含放射性核素较高的建筑装饰材料, 这种含放射性核素较高的建筑材料主要有两类:一类是天然的石材, 尤其是花岗岩石材往往含有较高的放射性核素; 另一类是燃煤工业废渣或工业尾矿加工制成的水泥、砖、混凝土等, 尤其是与石煤有关的建筑材料往往含有较高的放射性核素。

2 天然石材中的放射性

天然石材主要指花岗岩和大理石。在这些天然石材中有时含有高放射性物质, 是室内环境质量的隐患, 一般大理石放射性比花岗岩小。

根据国家建材局和卫生部共同制定的建材行业标准《天然石材产品放射性防护分类控制标准》(JC518-93)中, 按放射性比活度把石材分为A、B、C三类, 放射性活度浓度相对较小的为A类石材, 其使用范围不受限制; 放射性活度浓度相对较高的为B类石材, 除不易用于居室内饰面外, 可用于其他一切建筑物的内外饰面; 放射性活度浓度较高的为C类石材, 只可用于建筑物的外饰面、海堤、桥墩及碑石、园林等外装修材料等。

石材放射性的客观存在已在相关抽查中得以发现。近几年来, 国家质检部门每年都对生产和销售的石材质量进行抽检, 每次都有近20%的石材产品质量不合格, 放射性超标是一个重要项目。1999年2月, 国家质量技术监督局公布了108种花岗岩、大理石等石材产品放射性指标抽查结果, 合格率为73.1%, 个别产品的放射量超出标准限值5倍。2002年对北京、山东等省市的72种产品进行抽查, 19.1%的产品不合格。2003年对北京、山东、广东、福建、上海等5省市的23家生产企业的产品进行的国家监督抽查中, 21.7%的产品不合格。

花岗岩中的放射性污染因花岗岩中含有较高的铀、钍、钾等放射性核素而引起。花岗岩中²³⁸U、²³⁵U、²³²Th经过一系列α与β衰变最终分别转变为稳定的子体²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb, 其中还产生²²⁶Ra、²²²Rn等放射性中间核素; ⁴⁰K通过β衰变转变成⁴⁰Ca。铀、钍、钾等放射性核素衰变过程中发射α、β、γ射线, 引起放射性污染。

铀、钍、钾等放射性核素在花岗岩中分布及不均匀, 虽然大部分地区的花岗岩中放射性核素的含量并不高, 但有些地区的花岗岩放射性核素含量很高, 甚至可以在花岗岩中发现晶质铀矿、钍石等铀、钍的独立矿物, 利用这些含放射性核素很高的花岗岩做石材, 将产生十分严重的放射性污染。

花岗岩型铀矿床是我国主要的铀矿床类型之一, 自从1958年在粤北地区找到我国第一个花岗岩型铀矿(希望矿床)以来, 相继发现了数十个花岗岩型铀矿床, 南岭由此成为我国花岗岩型铀矿最为重要的大型铀矿集中区, 南岭地区也是我国花岗岩集中分布的区域之一, 与花岗岩型铀矿床有关的花岗岩中往往含有很高的U、Th等放射性核素含量, 其含量往往是世界平均的花岗岩的数十倍至数百倍, 假如用这样的花岗岩作为石材无疑将导致严重的放射性污染^[2]。

3 与石煤有关建筑材料的放射性污染

石煤是含有机碳较高(一般10 %~15%)的黑色页岩, 一般石煤的发热量不高, 灰分为68.7%~83.2%。在华南沿扬子地台东南缘沉积了一套以页岩、泥岩和硅质岩为主的早寒武世黑色岩系, 其分布范围西起云、贵、川, 东至苏、浙、皖, 延伸1 600多公里, 分布总面积超过500 000 km^{2 [3]}。黑色岩系底部为硅质岩或硅质磷块岩, 厚度1~5 m, 中部为石煤层, 厚度几米至几十米, 顶部为泥质页岩, 厚度数十米。因此石煤在我国华南分布广, 储量特别大, 这对于煤炭资源相对贫乏的中国华南地区具有重要的意义, 因而被广泛地开采利用。

由于石煤的低发热量及高的空气污染与放射性污染, 越来越少的居民用石煤作生活用煤。目前石煤主要用做小型电厂和生产建材的能源(如烧制石灰、水泥、粘土砖、炭化制品等)。石煤渣可用于生产石煤渣砖、石煤渣水泥等; 石煤渣还可用于铺路、填地基等。

几乎所有的石煤中放射性核素U的含量很高, 如湘西张家界竿子坪地区与三岔地区产的石煤U含量变化范围为31.96~ 97.75 ppm, 湖南新晃县产的石煤U含量为31.19 ppm, 其含量是世界平均页岩的数十倍, 湖南桃源县理公馆地区与黔北遵义地区石煤中U含量要低得多, 但也高于世界平均页岩含量^[4]。因此由放射性核素含量高的石煤生产的建筑材料, 必然会有放射性污染。

倪士英等对某电厂的石煤、除尘器灰和炉渣进行了放射性核素的测定, 并与普通煤进行了比较^[5]。普通煤²³⁸U、²³⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的活度浓度分别为550 Bq.kg^-1、34 Bq.kg^-1、34 Bq.kg^-1和n Bq.kg^-1; 而石煤、除尘器灰和炉渣的²³⁸U活度浓度分别为1 300 Bq.kg^-1、2 900 Bq.kg^-1、和1 350 Bq.kg^-1, ²³⁶Ra活度浓度分别为1 000 Bq.kg^-1、1 860 Bq.kg^-1和880 Bq.kg^-1, ²³²Th的活度浓度分别为1 000 Bq.kg-1、1 860 Bq.kg^-1和880 Bq.kg^-1, ⁴⁰K的活度浓度分别为520 Bq.kg^-1、640 Bq.kg^-1和700 Bq.kg^-1; 显然石煤及其产生的粉尘与炉渣的放射性核素明显比普通煤高。

石煤制品主要指炭化砖、石煤渣以及用石煤渣作原料制成的石煤渣砖瓦、石煤渣水泥等建筑材料。石煤在燃烧过程中, 大部分放射性核素残留在煤渣内, 因此石煤渣中天然放射性核素明显升高, 雷鸣等对贵州省石煤及其石煤渣的研究表明, 石煤在燃烧过程中, 由于其有机物质量已消失, 石煤渣中天然放射性核素含量比石煤升高将近3倍^[6]。在生产建材的过程中虽然要添加其他辅料, 但含量仍然很高。据测定, 石煤渣砖瓦中放射性核素的含量为:²³⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K的活度浓度分别为837 Bq.kg^-1、60 Bq.kg^-1、和439 Bq.kg^-1, 明显超过国家标准(²³⁶Ra≤200 Bq.kg^-1)的限值指标^[6]。

氡是一种放射性气体, 是铀、钍等放射性元素蜕变的中间产物, 它从地下到地表, 再从地表到大气, 而且非常容易聚集在封闭的建筑物中。氡对人的健康危害极大, 当它和其衍生物通过呼吸道进入人体后, 往往长期滞留在人体的整个呼吸道内, 是导致人体罹患肺癌及其他呼吸系统疾病的重要原因之一。据郑名寿^[7]研究表明, 在浙西兰溪诸葛、双牌石煤矿区用石煤渣砖建的房屋内Rn浓度达273~538 Bq.kg^-1、比全国平均室内Rn浓度(全国室内算术平均值为23.7 Bq.kg^-1)高数十倍。

4 防护措施

为了减少和防止两类建筑装饰材料放射性污染的对人体的危害, 提出如下措施和建议:

(1) 在确定装修方案时, 要慎重选用石材, 最好不要在卧室和老人、病人、儿童的起居室内大面积使用石材; 在到石材市场选购石材时, 要向经销商索要产品放射性合格证, 根据石材的放射等级进行选择; 已经装修完的房间, 可请专家到现场检测, 如果放射性指标过高, 必须立即采取措施, 进行更换; 如果超标不高, 可不必拆除, 保持房间经常通风或选用有效的空气净化装置。

(2) 加强监测, 杜绝含高放射性核素的石材、石煤及其石煤制品流入市场。各级政府部门和职能部门对超过国家规定指标的石材、石煤建材企业, 应责令其停产整顿。

(3) 加强宣传力度, 使广大居民充分了解放射性污染的危害性。政府有关职能部门应该及时组织有关从事石材及与石煤有关的建材生产的工人及管理者学习有关放射性污染防治法律法规。有关放射性污染防治法律法规有《中华人民共和国放射性污染防治法》(自2003年10月1日起施行)、中华人民共和国国家标准《室内装饰装修材料建筑材料放射性核素限量》 (GB-6566 —2001)、中华人民共和国国家标准《住房内Rn浓度控制标准》(GB T16146-1995)、中华人民共和国国家标准《地下建筑Rn及其子体控制标准》(GB636-1996)、中华人民共和国国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2001)、《天然石材产品放射性防护分类控制标准》(JC518-93)等。