世界卫生组织(WHO)把氡列为19种主要的环境致癌物质之一[1],国际癌症研究机构也认为氡是室内空气中重要的致癌物质。氡对人体生物学产生的危害较大,是诱发肺癌的第二大因素。居室氡的来源主要有地基的岩石和土壤、建筑装饰材料、天然气和生活用水等。平均而言,北京地区室内氡约有56.3%、20.5%和20.5%分别来自地基岩土、建筑材料和室外空气,来自天然气和生活用水的氡合计占比不到3%[2]。近几十年来,随着建筑材料种类的巨大变化,以及节能住宅在我国的大力推广,我国室内氡水平呈上升趋势[3]。与20世纪80年代相比,我国的室内氡水平增加了20%~57%[4]。为了解决住宅氡超标的问题,降低氡对居民的健康影响,迫切需要开展降氡方法的研究。
国外研究了几种方法和装置来降低居室内氡浓度,包括通风、土壤减压、密封屏蔽和使用空气净化器等。自然通风是通过利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室外大气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作用[5]。净化降氡是通过净化装置的过滤、吸附等功能去除悬浮在空气中的短寿命氡子体。密封屏蔽的降氡机理主要在于密闭,使用防氡涂料封堵氡析出的路径或使其变得曲折,可以达到良好的降氡率[6]。为了找到适合我国建筑类型与气候特点的降低居室氡浓度方法,本研究初步探讨常用的3种降氡方法,并进行实验研究和比较。
1 材料与方法 1.1 对象北京市小汤山地热田中心地带某院内的4栋单层独立结构平房,均为砖混结构,建筑面积共计约900 m2。小院的32个房间夏季和冬季氡浓度累积测量范围分别为22~268 Bq/m3、85~905 Bq/m3[7]。冬季有许多房间氡浓度超过GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》[8]规定的150 Bq/m3限值。本研究选取3间氡浓度较高的房间作为研究对象。
1.2 方法采用德国SARAD GmbH公司研制的EQF3120型氡及其子体测量仪对氡气(指222Rn,以下简写Rn)、结合态氡子体(RnD)和未结合态氡子体(RnDu)等指标进行测量[9],并计算其浓度降低率。氡及其子体测量仪设定为自动模式,密闭环境下连续测量24 h。α核径迹探测器(ATD)布放3个月后送回实验室进行蚀刻和测读分析。根据以下公式计算降低率:
${\rm{\eta}}=\frac{{{C_0} - {C_1}}}{{{C_0}}}{\rm{ \times }}100 \% $ |
式中η为降低率(%);C0为初始浓度(Bq/m3);C1为采取降氡措施后的浓度(Bq/m3)。
1.3 质量控制测量使用的EQF3120型氡及其子体测量仪经中国计量院检定,α核径迹探测器经南华大学标准氡室刻度。布放核径迹探测器时,平放或悬挂在测量点,高度控制在呼吸带的最佳高度处(1.5~2 m),为防止钍射气(220Rn)的干扰,离墙壁的距离至少为20 cm。
2 结 果 2.1 自然通风降氡选择院内A座A1房间,房间面积为19.6 m2。首先将房间密闭24 h连续测量室内的氡及其子体浓度。再采用定时开关窗,测量通风不同时长后该房间Rn、RnD和RnDu的浓度。结果见表1,通风2~10 h后,居室内Rn、RnD和RnDu浓度的平均降低率分别为87.7%、89.8%和93.7%。通过开窗自然通风,房间内氡及其子体浓度明显降低。
本方法使用某品牌空气净化器,净化器有2个风量等级(强风风量为600 m3/h;弱风风量为550 m3/h)。选取的B座测试房间B1为套间的里间,面积为15.5 m2,测试在关窗条件下进行。结果见表2,净化器使用强风风量运行30 h后,房间内Rn、RnD和RnDu的降低率分别为43.1%、93.4%和40.6%;使用弱风风量运行50 h后,Rn、RnD和RnDu的降低率分别为49.5%、95.6%和50.0%。
采用某种防氡涂料,对C座C1房间的地面和墙面进行表面屏蔽处理。C1房间面积为20.1 m2。地面铺有地板砖,墙面为瓷砖,房间墙壁有暖气管道穿过,两侧有窗。施工前密闭2 d,对居室内氡浓度进行了连续48 h测量。施工时先将房间地板砖的缝隙和墙边连接处涂刷一层密封底漆,再涂刷一层防氡涂料层。由于房间墙壁装饰了60 cm高的小瓷砖,在瓷砖围墙表面也涂刷了一层防氡涂料。房间改造一个月后,对C1、C2房间和走廊进行48 h连续测量;改造一年后进行了3个月的累积测量。结果见表3,通过对比改造前后房间氡浓度,C1房间改造1个月后氡浓度降低率为74.9%,改造1年后降低率为59.2%,但改造后仍高于走廊的氡浓度。
本研究采用3种不同降氡方法对超标建筑进行了试验,改造和运行费用按照每间房屋15 m2的居住面积计算,不同方法的降低率与优缺点见表4。
本研究初步探讨自然通风、空气净化器和密封屏蔽3种方法的降氡效果。结果表明,在正常生活状态下,每日通风2~4 h,就可以明显降低居室内的氡浓度。自然通风不需要增加装置,也不需要运行费用,是降低室内氡浓度最简单易行的方法。
本研究结果表明,空气净化器对降低室内氡及其未结合态氡子体浓度效果不明显,但可以显著降低结合态氡子体浓度。由于结合态氡子体和未结合态氡子体的剂量转换系数远大于氡,因此吸入氡子体对肺部的剂量贡献远远大于氡气。降低氡子体的目的是降低年有效剂量,使之低于国际放射防护委员会(ICRP)提出的3~10 mSv剂量限值。根据UNSCEAR 2000年报告[10]提供的剂量转换因子,按年停留时间7000 h估算了空气净化器开机前后结合态氡子体和未结合态氡子体产生的年有效剂量E总。采用强风和弱风后所致年有效剂量E总 < 3 mSv,均低于ICRP提出的10 mSv剂量上限。相关文献也表明,空气净化器能有效降低氡及其子体所致居民的暴露剂量 [11]。空气净化器不受风向和风力的影响,可在不适宜自然通风的季节或天气(如雾霾)作为降氡方法的补充。
采用密封屏蔽方法后的测量结果显示,改造一年后C1房间氡浓度降低到280 Bq/m3,低于涂刷前的氡浓度水平,也低于同期测量的未进行改造的C2房间。但其氡浓度仍高于走廊,其原因可能是走廊的门窗与室外相连,人员出入和通风较好导致氡浓度低。防氡涂料的屏蔽效果随时间的增加而降低。涂膜老化最直接的影响因素为温度和湿度。涂膜结构会随着环境温湿度的改变而改变,导致防氡效果下降[12]。使用防氡涂料隔氡最好在建筑物修建时施用,因为房屋一旦建好,寻找和屏蔽泄露点的难度会增加。C1房间改造一年后,经嗅探式查找,仍能找到一些氡气泄露点,如房间墙壁上的插座、裂隙等。另外紧邻的C2房间未做防氡改造,该房间的氡气也会对测量结果造成干扰。
综上所述,自然通风是降低室内氡浓度最简单有效的方法,空气净化器对降低室内结合态氡子体浓度效果显著,可作为降氡方法的补充,防氡涂料的短期屏蔽效果较好,但随时间的增加屏蔽效果下降。建议居民选择2种及以上方法来降低室内氡污染,日常生活中再根据实际情况和需要,选择适合的降氡方法。
[1] |
孟煜, 白莉. 室内氡气及其子体研究[J]. 中国资源综合利用, 2021, 39(4): 102-105. Meng Y, Bai L. Study on indoor radon and its daughters[J]. China Resour Compr Util, 2021, 39(4): 102-105. DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2021.04.029 |
[2] |
林莲卿. 北京地区室内氡气来源探讨[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1990, 10(1): 10-14. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.1990.01.103. Lin LQ. Evaluation of source terms of indoor radon in Beijing area[J]. Chin J Radiol Med Prot, 1990, 10(1): 10-14. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.1990.01.103. |
[3] |
王春红, 刘森林, 王晓峰, 等. 西藏居室内氡浓度调查及所致居民剂量估算[J]. 中国辐射卫生, 2020, 29(4): 366-369. Wang CH, Liu SL, Wang XF, et al. Investigation on indoor radon concentrations in Tibet anddose assessment to residents[J]. Chin J Radiol Health, 2020, 29(4): 366-369. DOI:10.13491/j.issn.1004-714X.2020.04.011 |
[4] |
Song YC, Shang B, Cui HX, et al. Study on the effect of air purifier for reducing indoor radon exposure[J]. Appl Radiat Isot, 2021, 173: 109706. DOI:10.1016/j.apradiso.2021.109706 |
[5] |
刘宗攀. 自然通风技术在建筑中的应用[J]. 区域治理, 2018(22): 243. DOI: 10.3969/j.issn.2096-4595.2018.22.225. Liu ZP. Application of natural ventilation technology in buildings[J]. Reg Goven, 2018(22): 243. DOI: 10.3969/j.issn.2096-4595.2018.22.225. |
[6] |
司明强, 张晶晶, 任金秋. 常规建筑涂料的防氡性能研究[J]. 宁夏师范学院学报, 2020, 41(1): 38-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-1331.2020.01.008. Si MQ, Zhang JJ, Ren JQ. Study on the anti-cracking performance of conventional architectural coatings[J]. J Ningxia Normal Univ, 2020, 41(1): 38-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-1331.2020.01.008. |
[7] |
张庆召, 崔宏星, 尚兵, 等. 地热田高氡建筑治理与效果评价[J]. 中国辐射卫生, 2021, 30(2): 173-176. Zhang QZ, Cui HX, Shang B, et al. Building management and effect evaluation of high radon in geothermal field[J]. Chin J Radiol Health, 2021, 30(2): 173-176. DOI:10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.011 |
[8] |
中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50325—2020民用建筑工程室内环境污染控制标准[S]. 北京: 中国计划出版社, 2020. Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China. GB 50325—2020 Standard for indoor environmental pollution control of civil building engineering[S]. Beijing: China Planning Press, 2020. |
[9] |
张继鏸, 武云云, 崔宏星, 等. EQF3120氡及其子体测量仪及应用[J]. 中国预防医学杂志, 2010, 11(2): 198-199. Zhang JH, Wu YY, Cui HX, et al. Measurement and evaluation of EQF3120 radon/radon progeny monitor[J]. China Prev Med, 2010, 11(2): 198-199. DOI:10.16506/j.1009-6639.2010.02.001 |
[10] |
郑钧正. UNSCEAR 2000年报告书[J]. 辐射防护通讯, 2001, 21(1): 45. DOI: 10.3969/j.issn.1004-6356.2001.01.011. Zheng JZ. UNSCEAR 2000 report[J]. Radiat Prot Bull, 2001, 21(1): 45. DOI: 10.3969/j.issn.1004-6356.2001.01.011. |
[11] |
贺丽萍, 陈波, 赵超, 等. 过滤室内空气对降低居民室内氡照射的效果研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2016, 36(9): 688-693. He LP, Chen B, Zhao C, et al. The study on effects of indoor air filtration on radon exposure to residents[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2016, 36(9): 688-693. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.09.010 |
[12] |
薛素妹. 市售涂料的改良及其防氡性能的研究[D]. 苏州: 苏州大学, 2019. DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.000011. Xue SM. The study on improvement of commercial coating and its anti-radon performance[D]. Suzhou: Soochow University, 2019. DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.000011. |