人类生活在地球上, 难免受到来自天然辐射源的照射, 比如在房屋的建筑材料中都存在有天然放射性核素铀、镭、钍、钾等。但人们减少这些天然辐射源的照射, 在建造和装修房屋时可选择放射性水平低的建筑材料。随着国民经济的发展和人们生活水平的提高, 对建筑和装修的要求也越来越高, 对色泽美观, 质地坚硬的天然石材更加喜欢, 但这类建材是否超过国家有关放射性限制标准, 就需要了解天然石材的放射性水平。为此我们采集并分析了我国主要产地的天然石材中的天然放射性核素水平, 并对使用天然石材作为建筑材料的房屋进行了室内γ照射剂量估算及放射卫生评价。

1 材料和方法 1.1 样品的采集和制备

在我国出产石材的主要地区, 如福建、广东、广西、江西、湖北、湖南、四川、山东、北京、新疆等地的矿石区采集了各类石材, 有花岗岩、闪长岩、辉长岩、板岩等51个样品。将石材样品用粉碎机粉碎, 其颗粒小于60目, 经过烘烤, 即可装样。

1.2 分析方法

采用γ能谱仪分析石材样品中的天然放射性比活度。样品装在660ml的环行样品盒中, 密封后放置3~4周即可测量。被测样品置于灵敏体积为150立方厘米的Ge (Li)探测器上表面, 探测器放在60cm ×60cm ×60cm, 壁厚为10cm的铅室中, 系统在50~2000keV能区的积分本底为140min^-1。

2 测量结果和讨论 2.1 天然石材的放射性水平

不同地区同一类岩石的放射性水平相差较大, 比如对所测的基性岩、中性岩、酸性岩、变质岩样品中²²⁶Ra的放射性比活度而言, 变异系数分别为74%、68%、46%、47%。由表 1数据可知, 这五类岩石中以酸性岩石的水平最高, 酸性岩类最常见的有花岗岩、流纹岩、斑状花岗岩, 它们在地壳中分布很广, 约占大陆壳的一半, 分布在我国秦岭、天山、南岭、闽浙等地。也是用于建筑、装修最广的建筑材料之一。

表 1给出测量的天然石材放射性比活度, 它与德国、北欧等国家的结果很接近^[1], UNSCEAR 1993年报告给出的值为, ²²⁶Ra:90 Bq/kg, ²³²Th:80 Bq/kg, ⁴⁰K:1299 Bq/kg.

表 2给出各种岩石的镭当量浓度C_Ra^e (Bq/kg), 内照射限制系数m_Ra, 外照射限制系数m_r, 由表中范围值看出, C_Ra^e、m_Ra m_r的最大值分别为594, 1.87, 1.68(Bq/kg)。在这几类岩石中以酸性岩的平均镭当量浓度352(Bq/kg)为最大, 按照国家标准《天然石材产品放射防护分类控制标准》, 只有满足C_Ra^e≤ 350和C_Ra≤200时才能为A类石材, 即方可作为居室饰面用。依照GB (6566-86), 建材只有满足m_Ra≤1, m_r≤1时才能用于建造住房和公共生活用房的建材成品。天然石材是常用建材中放射性水平较高的, 表 3列出了有关数据^[2、3]。

2.2 室内γ外照射剂量估算

室内的外照射源来源于宇宙射线、室内空气中氡子体和建筑材料中的天然放射性γ辐射, 其中室内空气中氡子体贡献很小, 宇宙射线可被建筑物屏敝, 因此除了木制结构或作者简介:张淑蓉(1942~), 女, 山东省人, 副研究员, 主要研究方向:放射卫生监测。类似轻型结构的建筑物外, 室内γ辐射主要取决于建筑材料中的放射性水平的高低。由公式D=K_RaC_Ra+K_ThC_Th+K_KC_K可估算室内空气吸收剂量率, 式中CRa, CTh, CK分别为建筑材料中的²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K的放射性比活度, K_Ra, K_Th, K_K分别表示在4π条件下从建筑材料中核素比活度计算空气吸收剂量率的转换因子。它们分别是^[4、5]:0.084, 0.97, 1.32(nGy·h^-1/Bq·kg^-1。

由于各种建筑材料中的放射性水平不同, 因此剂量贡献也不同。对于某种建筑物而言, 要根据各类建筑材料在建筑物中所占比例来计算各类建筑物内空气吸收剂量率。表 4给出了计算值和测量值的室内空气吸收剂量率^[2、6]及年有效剂量当量。铺有石材的房屋其室内空气吸收剂量率明显高于其它房屋, 相应的年有效剂量当量也高, 若用酸性岩计算则更高。ICRP60号出版物对公众平均年有效剂量当量的限值为1mSv, 用天然石材铺地或再加墙围的房屋, 年有效剂量当量接近或超出该值。因此在使用这种材料时要慎重。

近年来用天然石材建造和装饰房屋的比例在上升, 因此必须注意选取放射性水平低的石材, 在我们分析的样品中有36%左右的天然石材超出了"建筑材料放射卫生防护标准(GB6566-86)及"天然石材产品放射性防护分类控制标准(JC518), 人们生活中每天有80%时间在室内, 如果常年居住在超标准的环境中会有损健康, 因此生产厂家应该严格按照国家有关规定生产成品, 监督部门要加大对天然石材的生产监督力度, 消费者更要严格选取所用天然石材。