天然辐射源是人类所受照射的最大来源, 建筑材料又是与人类接触最密切的天然电离辐射源。随着人们生活水平不断提高, 石材以其耐用、美观、豪华的特性正在被大量使用, 如花岗岩已用于装饰装修高级楼、堂、馆、所及居民家庭等, 而各种各样的建筑材料也充斥市场, 如对工业废物的利用:炼钢厂的废矿渣、火力发电厂的煤灰煤渣, 矿山的矿渣等, 对它的利用, 可以保存自然资源, 保护环境, 减少污染, 防止土地破坏, 降低成本, 建筑工业需要大量这种廉价材料, 这些废矿渣、煤渣制作的建材, 以及为了美观而添加各重成份的沙石及瓷砖, 由于其中含有部分天然放射性核素, 以致人们受到的天然辐射有所增加。因此, 对这些产品进行检测已是必不可少, 我们自2001年到2004年对全市部分建筑材料及石材进行了放射性检测, 现报告如下:

1 方法 1.1 样品采集及处理

按照GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》[1]要求, 随机抽取样品两份, 每份不少于3 kg, 一份密封保存, 另一份作为检验样品。将检验样品破碎, 磨细至粒径不大于0.16 mm放入与标准源几何形态一致的样品盒中, 密封20 d。用γ谱仪进行检测。

1.2 仪器

采用高纯锗谱仪, 美国CANBERRA-BE3825型4982道γ谱仪。用标准源对谱仪进行能量、效率刻度。

1.3 方法

根据GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》 ^[1]的方法, 测量样品中的²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的活度浓度C_Ra、C_Th、C_K (Bq/kg), 计算出内照射指数和外照射指数:

根据受检样品中I_Ra、I_r实测水平, 对于装修材料划分以下四类。A类:样品同时满足I_Ra ≤1.0和I_r ≤1.3;B类:不满足A类要求, 但可同时满足I_Ra ≤1.3和I_r ≤1.9;C类:不满足A、B类要求, 但可满足I_r ≤2.8;D类:I_r≥2.8。对于建筑主体材料, 同时满足I_Ra ≤1.0和I_r ≤1.0, 产销和使用范围不受限制。

1.4 Ra当量浓度的计算^[2]

EC_Ra = C_Ra +1.26C_Th +0.086C_K (Bq/kg)

1.5 年有效剂量计算公式^[3]

H_E =3.14 ×10^-3 C_Ra +4.23 × 10^-3 C_Th +0.275 ×10^-3 CK(mSv/a)

2 结果 2.1 建材中天然放射性核素含量(表 1)

从表 1看出所测的16种样品, C_Ra均值从大到小排列依次为粉煤灰>抛光砖>碎石>石粉>青砖>花岗岩>砂>陶粒>沙>普通水泥>土壤>混凝土>火山灰水泥>防火板>大理石>天花板, 范围为8.9 ~ 95.9 Bq/kg, C_Th均值从大到小排列依次为砂>>抛光砖>青砖>石粉>花岗岩>碎石>陶粒>沙>混凝土>土壤>普通水泥>粉煤灰>防火板>大理石>火山灰水泥>天花板, 范围为5.7 ~ 198.3 Bq/kg, C_K均值从大到小排列依次为花岗岩>碎石>青砖>土壤>混凝土>砂>沙>陶粒>粉煤灰>抛光砖>普通水泥>火山灰水泥>防火板>石粉>大理石>天花板, 范围为48.7~ 1064.8 Bq/kg, 均值范围相差较大。其中I_Ra均值都小于1.0, I_r均值除抛光砖、砂外, 也都小于1.0, 而H_E超过1.0 mSv/a的只有抛光砖、砂。从所列的7项参数中, 建筑主体工程常用的建筑材料水泥、碎石、青砖、粉煤灰、土壤、混凝土、沙、砂、陶粒, 各均值之间差异都有显著性(P < 0.05), 而地板面装饰用的花岗岩、大理石、天花板, 防火板之间差异也有高度显著性(P < 0.01), 天花板、防火板主要含水泥、土壤、沙等, 所以各项指标明显低于其他类装饰材料。从表 1、2可看出, 多数产品都是符合GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》 ^[1]要求的。

2.2 B类产品及超标建材的放射性活度浓度

从表 2看出, 在所检样品中, B类产品多数是抛光砖和花岗岩, 这些产品均不宜在居民居室内装修用, 而建筑主体材料新丰砂、碎石1、碎石2中放射性活度浓度因I_Ra < 1.0而I_r >1.0, 其产品使用范围受限制。我国国标对公众中有关关键人群组成成员平均年(内外照射)有效剂量的限值为1.0 mSv/a^[4], 而碎石3、4、5中H_E大于1.0 mSv/a, 虽然I_Ra < 1.0、I_r < 1.0, 但也不宜选购其做建筑主体材料。因此, 在选购建材及装饰主体材料时, 应尽量选取产品中C_Ra < 200 Bq/Kg或I_Ra < 1、EC_Ra小, H_E < 1 mSv/a的材料, 减少不必要的照射。

3 讨论

(1) 从表 1、2可看出, 建筑材料中的放射性核素活浓度度差异较大, 如²²⁶Ra、含量最大为197.9 Bq/kg, 最小为3.2 Bq/kg, 232Th为2.7 ~ 283.9 Bq/kg、40 K为5.3 ~ 1725.6 Bq/kg。即使内照射年有效剂量相同的同类产品, 其²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K活度差异也很大, 如两种花岗岩中H_E值均为0.7 mSv/a, 一种C_Ra、C_Th、C_K各为116.0、35.8、812.8(Bq/kg), 而另一种为17.9、85.6、1 118.0。那是因为各种花岗岩的地质结构比较复杂, 岩层结构、矿石类型、岩石形成的地质年代不同, 其核素的放射性活度浓度也有较大差别。

(2) 不同产品的超标率差异较大, B类产品花岗岩、抛光砖各占17 %, 这些产品均不宜在居民居室内装修用, 而建筑主体材料新丰砂、碎石1、碎石2产品使用范围受限制, 但多数产品都是符合《建筑材料放射性核素限量》 ^[1]要求的。

(3) 根据《建筑材料放射性核素限量》^[1], 将装修材料中放射性水平大小划分为A、B、C类, 规定A类材料的产销和使用范围不受限制; B类材料不可用于I类民用建筑(如住宅、老年公寓、托儿所、医院和学校等)的内饰面, 但可用于I类民用建筑的外饰面及其他的内、外饰面:C类材料只可用于建筑物的外饰面及室外其他用途。I_r >2.8的花岗岩只可用于碑石、海堤、桥墩等人类很少涉及、停留的地方。根据《建筑材料放射卫生防护检测的依据和说明》 ^[3], 为限制建材中²²⁶Ra所释放的氡及其子体对公众的内照射有效剂量, 规定新建住房和公共生活用房的建材成品I_Ra =C_Ra 200 < 1即C_Ra不要超过200 Bq/kg, 使其附加的内照射年有效剂量可低至约0.5mSv/a。因此, 在选购装饰材料时, 要经销商提供有资质的检测机构出具的检验报告及评价。

(4) 建筑材料对人体的照射, 有两个途径:一是核素衰变释放的γ、β射线对人体的直接外照射, 二是核素率变释放出的放射性气体, “氡”及其子体, 通过呼吸, 对人体产生“内照射”。就外照射而言, 居室的天花板、地板及墙壁四周释放的放射性均对人体产生照射, 因此, 室内空气比释动能率要比室外或原野的高, 就内照射而言, 我国对室内氡及其子体制定了控制标准为平衡当量氡浓度年平均值不超过200 Bq/m³。“氡”是的²²⁶Ra衰变产物, 因其原子量大, 及易在通风不良处聚集。因此, 良好的通风是降低室内氡浓度最便利的方法, 也可用我国研制的环保降氡涂料涂抹内墙, 降氡效率可达80%以上^[5]。砂类, 由于其用量大而广, 它们的超标也不宜轻视。砂类及抛光砖类产品中的铀面砖超标, 主要有锆英砂的缘故, 锆英砂经机械研磨与其他原料混合, 应用于陶瓷的铀面材料, 锆英砂的放射性主要来源于其成份的天然铀和天然钍, 及其衰变子体产生的放射性, 还有一些硅的氧化物(其中含有⁴⁰K, 都会增加一些电离辐射。因此应限制锆英砂的加入量, 对锆制品生产企业, 应该严格执行辐射防护三原则^[4]。从表 1可看出, 碎石和石粉, 普通水泥和火山灰水泥的放射性活度差别很大, 因此为了降低碎石的放射性, 添加一定比例的粉末(如土壤或沙等)是可行的, 而在选购水泥时, 火山灰水泥的放射性更低, 是比较理想的原材料。这就要求经常对建筑材料进行放射性核素含量的检测, 从而保证居民能使用上符合标准的建筑材料。

(5) 随着装饰建筑材料的广泛利用, 为保护群众的身体健康, 应加强建筑材料放射卫生法规、标准的宣传, 尽可能在管理上取得上级卫生行政部门和其他有关部门的支持, 通过电视、电台、报纸等宣传媒体, 进行有关放射卫生防护知识的宣传, 使普通群众对建筑材料中放射性和住房内空气氡辐射有所认识, 让消费者主动要求商家提供放射性合格的建筑材料, 主动要求对居住环境进行空气中氡浓度的监测, 对放射性水平较高的产品, 要加大监测力度, 严格把关, 按类别销售, 企业应在产品包装或说明书中注明放射性水平及类别, 提供检测机构出具的资料和监督部门出具的合格证, 便于用户合理选购和使用。