氡是广泛存在于自然界中的天然放射性惰性气体, 对人类产生一系列的辐射效应。人类所受的天然辐射中, 氡及其子体的剂量贡献大约占一半。由于人们大部分时间工作和生活在室内, 所以室内氡浓度对人体健康的影响已成为公众关注的焦点。

1 氡的特性

氡的原子序数为86, 最外层电子构型为6s² 6p⁶, 分子为单原子, 氡熔点- 71℃, 沸点- 62℃, 比重为9. 96kg / m³。氡一直存在于室内外空气中, 是一种无色无味, 化学性质极不活泼的惰性气体。氡极具扩散性、溶解性和吸附性, 能够溶解于脂肪和各种有机溶剂中, 氡在脂肪中的溶解度为水的125倍, 并且几乎能被所有固体, 尤其是松散多孔的物质所吸附。活性炭吸附氡的能力最强, 2. 5g活性炭可吸附10 - 100Bq氡^[1]。

在自然界中, 氡有²²²Rn、²²⁰Rn、²¹⁹Rn等3种同位素, 其半衰期分别为3. 825d、56s和9. 36s, 由于²²⁰Rn和²¹⁹Rn的半衰期短, 因而在环境中含量最多、对人体危害最大的主要是²²²Rn。粒子的能量5. 481M ev, 在空气中的射程4. 04cm。²²²Rn进一步衰变可产生²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po等短寿命子体。

2 室内氡的来源^{[2, 3]} 2.1 从房基土壤岩石中析出

在地层深处的土壤中含有铀, 镭, 钍。人们在岩石中也可以发现高浓度的氡, 这些氡可以通过地层断裂带进入土壤和大气层, 地基岩石土壤对室内氡浓度的影响, 主要与地基状况有关, 一般地基坚固密封的房屋, 土壤氡进入室内的速率比较低, 当地板有裂缝而且土壤中天然放射性活度高时, 土壤氡对室内尤其是普通民房, 平房、高层建筑地下室或底层等氡浓度的贡献较大, 楼房三层以上(即高于9m)基本无影响。

2.2 建筑材料

任何房屋都是用各种建筑材料建成的, 由于使用的建材含有不同程度的镭和一些含铀高的室内装饰材料, 生成的氡便进入室内, 室内氡浓度的影响与建材中镭含量、射气能力、扩散系数、墙体表面密封材料的性质及厚度有关, 对于高层建筑室内氡主要来自于建筑材料。

2.3 生活用水

做饭、洗衣服和淋浴时, 水中氡便释放到室内空气中, 不同水体中氡的浓度差异较大, 水对室内氡浓度的影响取决于水中氡浓度, 用水量和水的使用方式。

2.4 家用燃料

天然气、煤气和煤等燃料中含有较高浓度的铀、镭元素, 据测定, 1kg煤燃烧产生36Bq的²²²Rn, 所以化石燃料也是室内氡污染的一个重要来源。

2.5 室外空气中的氡

氡通过分子扩散或渗流离开母体进入大气环境中, 在风速、温湿等气象因素作用下, 易进入室内聚集。见表 1。

3 室内氡浓度水平

室内氡浓度在不同的地区往往有很大区别, 我国地区与地区之间的平均氡浓度则从低于15. 9Bq cm^-3到大于82. 1Bq cm^-3, 我国6 708个样本数得出室内氡浓度算术平均值为24Bq cm ^-3[5]。联合国原子辐射效应科学委员会(UN SCEAR)采用全世界人口加权得出的算术平均值为40 Bq cm^-3。见图 1。

4 氡对人体健康的影响 4.1 氡致病的机制

氡的衰变子体最初是自由原子状态带电荷的离子, 这些离子极其迅速地与水、氧或其他痕量气体形成簇, 几秒钟至几分钟后这些簇附着到气溶胶粒子上, 悬浮在空气中, 当被吸入人体内时, 由于氡对人体脂肪有很高的亲和力, 氡能在脂肪组织、神经系统、网状内皮系统和血液中广泛分布^[6]。氡及其子体在衰变过程中产生的α、β、γ射线能击飞DNA分子的某些原子的外围电子, 产生“原发电离”, 而击飞的电子多数具有较高的能量, 又能引起“次级电离”, 这一系列的电离轻则造成DNA分子结构的改组, 产生基因突变, 重则造成染色体的断裂, 引起染色体结构的畸变。而且, α、β、γ射线作用于人体内的水, 能产生H和OH自由基, 进而产生强氧化剂H₂O₂及HO₂, H₂O₂及HO₂都是基因突变的诱导剂, 能够引起基因的化学诱变。这些突变有可能激活一些原癌基因, 产生癌变, 或产生一些致癌基因, 引起组织癌变。氡子体伤害的潜伏期比较长, 一般从受到氡气的照射到肺癌发病需要经过几年甚至数十年的时间^[7]。

4.2 氡的危害

氡对人类的危害主要表现为确定性效应和随机效应。确定性效应表现为在高浓度氡的暴露下, 机体出现血细胞的变化。由于氡对人体脂肪有很高的亲和力, 特别是氡与神经系统结合后危害更大。随机效应主要表现为随着接受剂量的增加, 受照人群中的癌症发病率会增加^[8]。

据不完全统计, 全世界患肺癌死亡的总人数, 有8% - 25%是由于以前吸入空气中氡造成的, 英国患白血病的人中, 有12%是由氡引发的。由氡而死亡的人数, 美国每年约4万人、英国约1万人, 瑞典约1千人, 俄罗斯和中国约5万人, 美国国家安全委员会(National Safety Council, NSC)将氡列为仅次于酗酒开车的第二大死亡原因^[9]。医学证明, 氡气还可能引起白血病、不孕不育、胎儿畸形、基因畸形遗传等后果。世界卫生组织(WHO)把它列为19种主要的环境致癌物质之一^[7]。且被国际癌症研究机构International Agency for Research on Cancer, IARC列入室内最危险的致癌物。

4.3 氡的暴露量与效应关系

一般认为氡对人体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。室内氡浓度越高, 受照射时间越长, 初始受照射年龄越小危险度越高。而且氡照射具有较大的危险度因子。国际癌症研究署认为氡及其子体是人类的致癌因子, 无阈值^[2]。

5 室内氡浓度的控制 5.1 室内氡浓度防护标准

我国政府对于室内氡浓度的防治非常重视, 早在1995年就颁布了《住房内氡浓度控制标准》 (GB/T16146 - 1995)^[10], 2002年1月1日又颁布《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325 - 2001)^[11], 重新修订了住房内氡浓度控制指标。室内空气质量标准该规范规定Ⅰ类民用建筑(住宅、医院、幼儿园、学校教室等)氡浓度限值为200Bq / m³, Ⅱ类民用建筑(办公楼、商店、旅馆、娱乐场所、图书馆等)氡浓度限值为400Bq /m³。可见室内空气质量标准对氡浓度的规定比较合理, 一方面根据居留因子将建筑物分为两类, 其次采用了实测浓度作为限值, 操作性强, 方便使用, 并且与国际放射防护委员会(1993)发表的第65号出版物“住宅与工作场所氡- 222的防护”推荐的适用于所有住宅内空气中氡浓度的行动水平(200 ~ 600Bq / m³)^[12]相适应。见表 2。

5.2 室内氡防治的具体措施 5.2.1 建房选址前进行工程勘察至关重要^[11]

“家氡监测与防治领导小组”的调查和国内外进行的住宅内氡浓度水平调查结果表明:室内氡主要源于地下土壤、岩石和建筑材料, 特别是在有地质构造断层的区域。因此, 在建房前要先了解该地区地质和土壤性状, 确定该地区是否适合建造房屋, 对氡水平进行勘察十分必要。为减少氡从土壤和地基中逸出对人体健康造成危害, 应避免在地层断裂带上方和土壤中铀、钍、镭等放射性含量偏高的地区建造房屋, 如果做不到, 建房工程设计中应包括明确的防氡、降氡措施。

5.2.2 处理地基、铺垫隔离层

如必须在高氡分布区和地质构造断层带上建造房屋, 就要通过处理地基、铺垫隔离层^[7]来阻止氡气通过地下各种各样的缝隙和地下水向地表扩散。其中, 采取更换回填土、地下防水工程由于因简便易行、节省成本而成为最普遍的处理方式。同时对房屋地面要采用密封性能良好的材料进行处理, 有资料表明, 经混凝土、水泥处理的地面, 房间内氡的浓度明显低于地砖处理和未处理的房间。对于墙壁、地面、管理等处可能存在的缝隙要用材料封闭, 阻止氡气渗透进入室内环境^[2]。

5.2.3 选择绿色环保建材

严格执行国家强制性标准《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566 - 2001), 选择符合国家标准的建筑主体材料和A类装修材料^[13]。由于近几年建筑材料的改变, 大众消费水平的提高和建筑材料多渠道进入市场, 使一些不合格的建筑材料进入了家庭, 这也是导致氡浓度过高特别是高层建筑物室内氡浓度过高的一个主要原因。因此, 要控制室内氡的浓度, 首先要选择²²⁶Ra含量和氡析出率较低的建材和装饰材料, 避免使用铀、钍、镭含量高的建材和花岗岩等天然放射性含量高的石材, 大大减少人为增加居室内氡浓度的可能性。

5.2.4 使用防氡建筑涂料

在建筑内壁涂防氡涂料, 阻止氡的逸出, 也是比较经济实用的方法^[14]。将按一定生产工艺加工的成品涂刷在室内墙壁、地板、天花板上, 能有效降低材料氡的析出率, 且由于防氡建筑材料使用寿命较长, 价格经济便宜, 决定了防氡建筑涂发展的前景极为广阔。

5.2.5 加强通风换气

加强通风换气, 是降低室内氡浓度最简单、有效的方法。一般情况下, 室外空气中的氡浓度较低, 而室内由于各种原因氡的浓度较高, 尤其是紧闭门窗通风条件差的情况下, 室内的氡会慢慢积累, 浓度要远远大于室外。因此, 采用开窗换气、机械通风等方法, 可使室内外空气对流, 使室内积累的氡及时释放出去。实验表明^[15], 一间门窗完全关闭一夜的居室中, 氡浓度高达151Bq /m³的情况下, 经过开窗通风1h后, 氡的含量下降到49Bq/m³, 完全符合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325 - 2001)中A类装修材料的标准。