随着生活水平的提高和环保意识的加强, 人们越来越关注自己的生活和工作空间。但是在谈及室内环境污染时, 大家很容易联想到甲醛、苯或者射线的危害, 而忽略了氡气。实际上, 氡在人类生活的空间中是普遍存在的, 并且氡气是存在于室内空气中的最危险的气体之一。氡及其子体是人类所受到的来自天然辐射的主要辐射照射源, 对公众产生不可避免的持续照射, 其所致剂量每人年均约1.3 mSv, 占天然辐射的54%。人生80 %~ 90 %的时光是在室内度过的, 尤其进入信息时代, 更多的人工作、学习与生活在经装修、有空调的办公室和居室内, 改善人居环境室内空气的品质就显得尤为重要。室内氡的辐射危害问题已成为公众关注的敏感话题。

1 氡的基本特性

氡(Rn)的原子序数为86, 最外层电子构型为6S²6P⁶, 分子为单原子, 直径为0.46 nm。氡转化为固体的温度大约- 113 ℃, 熔点-71℃, 沸点-62℃, 比重为9.96 kg/m³。它无色、无味、化学性质极不活泼, 具有极强的迁移活动性。氡在由其母体衰变产生后, 很快通过渗透扩散进入大气而不囤积。

自然界中氡有三种同位素(²²²Rn, ²²⁰Rn, ²¹⁹Rn), 分别来源于三个天然放射系。其中²¹⁹Rn是锕的衰变产物, 半衰期为3.96 s; ²²⁰Rn是钍的衰变产物, 半衰期为55.6 s; ²²²Rn是铀的衰变产物, 半衰期为3.824 d。应说明的是, 通常我们所研究的, 一般是指寿命最长的²²²Rn。

2 氡及其子体的危害

人类认识氡致肺癌经历了长期而困难的过程。德国的Schneeberg矿和捷克的Joachimsthal矿从15世纪起开采银矿, 到16世纪有医生报道, Schneeberg矿的矿工在比较年轻的时候就容易患上一种异常高死亡率的肺病, 后来称之为“Schneeberg肺病”。到17、18世纪由于强化开采银、钴、铜, 这种病的发病率增加了, 至19世纪80年代, 这种病才被学者确认为肺癌。其致病原因在1924年有了氡测量手段后, 才找到了发病的原因—矿井中高浓度的放射性氡气。

氡的危害有两个特点, 一是隐蔽性, 一是随机性。所谓隐蔽性, 有两重含义:作为一种化学物质, 氡无色、无味, 数量极微, 难以察觉。另一方面, 氡的危害主要是辐射生物效应, 它的直接作用(对生命物质的破坏或传输的能量)相对机械力伤害、烫伤、触电而言是很微小的, 但由此引发的复杂生物化学过程可以导致严重的伤害^[1]。

1999年美国国家科学院出版社出版了由美国国家研究院撰写的“氡照射对健康影响”的专题报告(以下简称BEIR VI报告)。BEIR VI报告认为, 在制定辐射防护标准和氡的防护导则时, 氡的效应可以不必考虑除肺癌外的其他癌症。

室内氡水平及其短寿命子体照射引起的肺癌危险度及风险大小一直是人们十分关心的问题。影响氡照射-效应关系的因素包括照射量率(浓度)、年龄和吸烟。一般认为氡致肺癌的危险度与室内氡浓度的高低、受氡照射时间长短和初始受照射年龄等因素有关。氡及其子体对人体的危害程度与时间、吸入剂量成正比例, 而一旦发生时, 效应的严重程度与剂量无关, 因此在所受剂量小时, 不能排除发病的可能, 只是可能性小些。BEIR VI报告认为, 到目前为止, 还没有证据支持存在着照射阈值, 而低于此阈值的照射是无害的观点。但是也不排除存在这种阈值的可能性。因此, 美国科学家Schiager教授的态度是可取的, 即:对多数居民, 氡的危害是微小的, 对少数居民却是值得注意的^[2]。

3 室内氡的来源

我国地域辽阔, 地质结构复杂, 土壤中²³⁸U和²³²Th的活度浓度高过世界均值, 潜在高氡地区多。因此, 探讨空气中氡的来源, 继续对室内外氡浓度进行科学的监测、研究和实施补救措施就显得非常重要。

²²²Rn是²³⁸U系的衰变产物之一, 由²²⁶Ra经α衰变产生。铀(镭)是自然界中广泛分布的微量元素, 陆地岩石、土壤中都含铀(镭), 而在花岗岩中的含量最高, 其次是页岩、石灰岩、土壤、火成岩和砂岩。氡从岩石、土壤析出到空气中受诸如岩土中镭含量、孔隙度、水分以及气压、温度等许多因素的影响。

就室内氡而言, 主要来源于地基以及地基下的岩石、土壤和建筑材料, 并与室内外空气交换率、气象条件有很大关系。在世界范围内, 就平均而言, 据UNSCEAR1998年发表的报告, 来自建筑地基和周围土壤的氡约占室内氡60 %, 建筑材料和室内外空气的作用也不可忽视(约为19 %和17%)。

室内环境中的氡可能还来自一些生活用品, 例如水, 特别是直接使用的含²²⁶Ra高的地下水, 煤气, 石材, 陶瓷制品以及各种含²²⁶Ra的夜光产品等, 但都相对次要。

4 我国室内氡含量

中国疾病预防与控制中心辐射防护核安全医学所在1991年至2002年用累积氡探测器对我国一些城市的2 117间普通住房中的氡浓度进行为期3~ 6个月测量, 测量数据见表 1^[3] :

室内氡浓度在我国不同的地区往往有很大的差别, 表 1中可以看到:全国普通住房室内平均氡浓度约为44.1 Bq/m³。地区与地区之间的平均氡浓度则从低于15.9 Bq/m³到大82.1 Bq/m³, 地区与地区之间的普通住房室内最高氡浓度则从低于58.5 Bq/m³到大于771 Bq/m³。

潘自强利用在全国各地6 708个测量点粗略得到我国1997年以前普通住房室内氡浓度的算术平均值为24 Bq/m^3[4]。UNSCEAR 2000年报告书中列出居室氡浓度的世界平均值为30 Bq/m³。我国室内氡浓度稍低于世界平均值的主要原因在于我国地处亚热带和温带, 大部分房屋通风较好。但同时看到, 国内两次大规模的氡测量的平均数值也有较大差距, 原因可能如下:测量点的布局可能并不完全一致; 测量的时间段也不完全重合; 随着生活水平的提高, 促使普通住房室内氡浓度升高的因素也在增加。比如说, 近几年高温天气增多导致使用空调的住房普遍增加、房屋装修等等。

5 北京市室内氡含量的测量

从表 1中可以看出, 1991年至2002年北京市普通住房室内氡浓度均值为42.2 Bq/m³, 最高值为249 Bq/m³。北京东城区卫生防疫站环卫科1996年11月至1997年3月在东城区不同功能及类型的公共场所进行氡浓度测量, 测量采用被动式活性碳吸附-液体闪烁计数测量法。数据见表 2^[5], 表 3^[5]。

清华大学工程物理系室内环境质量评价研究中心从2002年开始, 严格执行“民用建筑工程室内环境污染控制规范GB50325-2001”, 使用便携式NR667A(Ⅲ)型氡自动监测仪对北京市一般居室及地下建筑物空气中氡浓度开展了检测工作。

便携式NR667A(Ⅲ)型氡自动监测仪的特点是环境氡测量时间响应短, 利用静电收集法对环境氡进行连续测量^[6]。其工作原理是静电收集氡的第一代子体RaA(²¹⁸Po), 并把半导体探测器与半圆球收集电极作为两电极。利用RaA(²¹⁸Po)的带电特性, 采用外加高压电场的方式, 提高测量灵敏度; 采用α谱法直接测定RaA(²¹⁸Po)的α能谱换算成氡浓度。经程序预置设定, 实现自动连续测量, 可定量测定土壤、空气和水中的氡浓度。可在现场获得测量结果。

该仪器主要性能指标为:灵敏度:测量60 min档时探测下限为1.5 Bq/m³; 测量20 min档时探测下限为3 Bq/m³; 测2 min档时探测下限为0.025 Bq/L。仪器本底: < 2脉冲h, 测量精度: < ±10%, 响应度: < 5 min。

2002年至2004年三年期间该中心对北京市211间普通住房和26间地下建筑进行了空气中氡浓度的检测, 测量的数据列表如下:

上述有关北京市氡浓度的测量数据说明, 清华大学工程物理系室内环境质量评价研究中心测量的北京市居室和地下建筑氡浓度与中国疾病预防与控制中心辐射防护核安全医学所以及北京东城区卫生防疫站环卫科的氡浓度数据一致性比较好。

6 室内氡的控制标准

《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1 000 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”(见表 6^[7])。在我国, 早在1996年, 国家质量技术监督局和卫生部颁布了《室内氡浓度控制标准》GB/T1646-1995。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。

除《室内氡浓度控制标准》 GB/T1646 -1995外, 我国还先后颁布实施了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325 - 2001和《室内空气质量标准》GB/T18883— 2002。《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325 -2001, 明确指出为与国际接轨, 采用实测氡浓度作为室内氡的限量标准, 其标准为:住宅、医院等Ⅰ类民用建筑工程室内氡控制水平小于或等于200 (Bq/m³); 办公楼、商场等Ⅱ类民用建筑工程室内氡控制水平小于或等于400 (Bq/m³)。《室内空气质量标准》GB/T18883—2002则取消新建住房和已有住房的划分; 所规定的放射性参数指标也更为宽松, 为小于或等于400 Bq/m³。

可以看出, GB/T1646-1995、GB50325-2001和GB/T18883—2002三个标准之间在建筑分类、指标选取、参数规定等方面互有抵触, 在实践中不易操作。建议相关部门统一协调, 制定出一个统一标准, 以免造成不必要的混乱和误解。

Lubin等在甘肃进行了一项为期三年涉及55户居民的一项流行病学研究, 得出的结论是:在肺癌病例对照研究中, 对氡效应的总体估计, 可能偏低估计了肺癌危险度。指出肺癌危险度要随氡浓度的增加而升高, 并且由于氡剂量的不确定度可能把结果低估了50%~100%^[8]。从这个意义上讲, 我国的《室内氡浓度控制标准》应做进一步的修改, 在国家综合实力许可的情况下, 降低干预室内氡的行动水平, 以便把氡致肺癌危险度降到最优化水平。

7 室内氡含量的控制途径

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种种因素有关。从这个角度讲, 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。我国地域辽阔、地质复杂、住宅环境各异, 防止氡的方法也不尽相同, 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, 将其危害降到可合理接受的水平。基于氡浓度的影响因素, 我们可以从以下几个方面入手, 来降低室内氡浓度。

7.1 加强通风

如装上排风设备, 短时间内可以使氡的含量下降。如长时间封闭房间, 则氡浓度在一定时间内会上升至较高的数值。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^[9], 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, 应该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。

7.2 降低氡的析出率

住宅在施工阶段要对底层地坪要保持良好的整体性和密实性, 对地板裂隙, 各种地下管道的缝隙都要密封起来, 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, 是室内氡的主要来源, 则用水氡脱气装置除去水中的氡。

7.3 建材控制

新建房屋使用的建材中放射性含量要加以限制, 符合GB6763 -86 (建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准)的要求。对氡含量超标的建筑材料和装饰材料, 条件允许可以进行更换, 代之以绿色环保材料, 如果做不到可对建筑物内表面加以密封, 或利用吸附、过滤等手段来降低氡浓度。

室内降氡应作为一种社会文化, 一项系统工程和长期任务, 需要建筑供应商、建筑商、住户和政府各部门各尽其责, 共同努力, 室内氡浓度一定能控制到令人满意的水平。