徐立鵬,葛良全,谷 懿,鄒功江,王 卓,朱國(guó)禎 (成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院,四川 成都 610059)

生活環(huán)境中的室內(nèi)氡和 γ輻射對(duì)人體健康存在潛在的危害,其所致公眾平均輻射劑量占天然輻射照射的 70%[1].氡及其子體對(duì)人體的輻射損傷占人體所受全部環(huán)境輻射的 54%,并且發(fā)病潛伏期比較長(zhǎng)[2].隨著人們生活水平的不斷提高,房屋建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料以及通風(fēng)情況等因素對(duì)我國(guó)室內(nèi)環(huán)境氡濃度和 γ輻射的影響也在逐漸增大.為此,對(duì)全國(guó)室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平做了相關(guān)調(diào)查和研究,本文主要介紹其中針對(duì)成都地區(qū)所進(jìn)行的室內(nèi)環(huán)境氡濃度和 γ輻射水平調(diào)查,并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了分析.

1 調(diào)查方法

1.1 采樣點(diǎn)的選擇

選取成都市所轄九區(qū)四市六縣 100 戶的居民住宅作為測(cè)量樣本,其中主要以樓房為主.測(cè)量點(diǎn)的選取均符合《住房?jī)?nèi)氡濃度控制標(biāo)準(zhǔn)》GB/T16146—1995[3]的規(guī)定.

1.2 探測(cè)材料

探測(cè)儀器是由核工業(yè)北京化工冶金研究院提供的KF606B型氡和γ個(gè)人劑量計(jì)[4],氡濃度測(cè)量所采用的探測(cè)材料是日本 BARYOTRAK公司生產(chǎn)的 CR-39固體核徑跡探測(cè)器,規(guī)格為 1cm×1cm×1mm.由于探測(cè)器在測(cè)量過程中能避免220Rn對(duì)222Rn的影響,從而使得測(cè)量結(jié)果更接近真值,儀器對(duì)氡濃度的探測(cè)下限可以達(dá)到 1.7Bq/m3.γ輻射水平測(cè)量元件是北京解放軍防化研究院生產(chǎn)的 GR-200A型 LiF(Mg, Cu,P)熱釋光探測(cè)器(TLD),規(guī)格為φ4.5mm× 0.8mm,γ 輻射劑量率的探測(cè)下限為29.6nSv/h.

1.3 測(cè)量方法

選用《環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法》GB/T14582—1993[5]中所規(guī)定的固體徑跡蝕刻法,滿足《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325—2001[6]中所規(guī)定的對(duì)民用建筑工程室內(nèi)空氣中氡濃度的檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)要求.

成都地區(qū)的室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平調(diào)查共有3次.在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng),測(cè)量探測(cè)器放置于人員留駐時(shí)間較長(zhǎng),氣流穩(wěn)定的臥室、辦公室和書房.要求探測(cè)器遠(yuǎn)離通風(fēng)口,距離墻壁大于 20cm,距地面1.5m 以上.在正常生活狀態(tài)下采樣,每次放置時(shí)間為3個(gè)月.收集探測(cè)器后立即將探測(cè)器放于鋁箔袋中密封保存,寄往核工業(yè)北京化工冶金研究院進(jìn)行測(cè)量,得到室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平值.

2 結(jié)果與討論

2.1 室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ 輻射劑量率的總體情況

成都地區(qū)居民住宅內(nèi)氡濃度的分布范圍為(8.4～177.1)Bq/m3,平均值為(39.4±22.9)Bq/m3,低于世界平均水平[4],而與20世紀(jì)90年代采用閃爍法進(jìn)行調(diào)查測(cè)量的氡濃度 29.4Bq/m3相比[7],升高了 10Bq/m3.統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),97.9%的房屋室內(nèi)氡濃度低于健康氡濃度限值 100Bq/m3[8].γ輻射水平的范圍(74.7～164.7)nSv/h,平均值為(122.0±16.2)nSv/h.成都地區(qū)室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ劑量率頻數(shù)分布見圖 1,發(fā)現(xiàn)氡濃度基本呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布;而γ輻射水平服從偏正態(tài)分布,表明測(cè)量得到的γ輻射水平值大部分集中于數(shù)值較大的范圍之內(nèi).運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析軟件 SPSS,對(duì)氡濃度和γ輻射水平進(jìn)行了回歸分析,發(fā)現(xiàn)兩者之間的線性相關(guān)系數(shù)僅為0.027,兩者之間的關(guān)聯(lián)性不大.

2.2 各區(qū)縣的室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平

成都地區(qū)居民住宅內(nèi)氡濃度和 γ 輻射劑量率調(diào)查結(jié)果見表 1,可以看出,部分地區(qū)氡濃度均值相差較大,大邑縣最低,而溫江最高,差值達(dá)到39.0Bq/m3,存在較大的差異.原因在于成都市城鄉(xiāng)一體化發(fā)展相對(duì)較慢,城市市區(qū)的建筑和郊縣的建筑風(fēng)格、建筑類型相差很大.成都市位于成都平原中心地帶,土壤氡濃度本底較低,建筑材料是室內(nèi)氡的主要來(lái)源.不同建筑材料對(duì)于室內(nèi)氡濃度和γ輻射的影響程度不同[9],建筑類型和建筑材料的差異,必然引起室內(nèi)氡濃度明顯區(qū)別.大邑縣室內(nèi)氡濃度均值最低29.2Bq/m3而γ輻射水平最高 137.5nSv/h,溫江區(qū)室內(nèi)氡濃度均值最高68.2Bq/m3而γ輻射水平卻最低 95.8nSv/h,其原因有待進(jìn)一步調(diào)查研究.

圖1 室內(nèi)平均氡濃度和γ輻射劑量率頻數(shù)分布Fig.1 Distribution of indoor radon concentrations and gamma dose rate frequencies

2.3 不同建造年代居室環(huán)境氡濃度和γ輻射水平

不同房屋建筑年代室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射劑量率調(diào)查結(jié)果見表2.雖然γ輻射水平隨房屋建筑年代的向后推移基本穩(wěn)定不變,但是氡濃度呈現(xiàn)增加趨勢(shì),2000年以后的室內(nèi)氡濃度為 41Bq/m3,略高于世界平均水平.初步推斷可能在于不同年代房屋使用的建筑材料不同所致.成都市自 2003年開始大力推廣新型墻體材料.新型墻體材料主要是用水泥、混凝土、砂等硅酸質(zhì)材料,有的摻加煤礦石、粉煤灰、爐渣等工業(yè)廢料和建筑垃圾經(jīng)過壓制或燒結(jié)而成.部分摻入含放射性活度較高的粉煤灰、工業(yè)爐渣的墻體材料,由于其加工工藝與傳統(tǒng)黏土磚不同,被制作成高孔隙度磚體,致使氡的析出率增大[10],從而導(dǎo)致室內(nèi)氡濃度升高.

表1 成都各區(qū)縣室內(nèi)氡濃度和γ輻射劑量率測(cè)量結(jié)果Table 1 Indoor radon concentrations and gamma dose rate of different areas

表2 不同建筑年代室內(nèi)氡濃度和γ輻射劑量率測(cè)量結(jié)果Table 2 Indoor radon concentrations and gamma dose rate of different building ages

2.4 不同房屋類型居室內(nèi)氡濃度和γ輻射水平

通過對(duì) 3種不同建筑類型房屋室內(nèi)環(huán)境氡濃度調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),別墅中的氡濃度水平不但比平房和樓房的高,而且還高于全國(guó)調(diào)查水平的算術(shù)平均值43.8Bq/m3[11].別墅、平房和樓房居室內(nèi) γ輻射水平的均值都接近總體平均水平值,無(wú)明顯差異,基本保持穩(wěn)定.

別墅中高濃度的氡和裝修材料的選取有關(guān).石材的放射性一般高于其他材料[12],調(diào)查發(fā)現(xiàn),有 80%的別墅中選用的裝修材料是石材的地磚,這些別墅的室內(nèi)氡濃度都高于其他別墅中的室內(nèi)氡濃度.說(shuō)明裝修材料對(duì)居室內(nèi)氡濃度水平的提高有很大的影響.

表3 別墅、平房和樓房居室內(nèi)氡濃度和γ輻射劑量率測(cè)量結(jié)果Table 3 Indoor radon concentrations and gamma dose rate of different construction types

2.5 不同樓層居室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平

表4是對(duì)不同樓層室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射劑量率調(diào)查的結(jié)果.室內(nèi)氡濃度隨著樓層的增高呈現(xiàn)波動(dòng)性變化,但總體上是減少的,這與以前大多數(shù)調(diào)查研究的結(jié)果相符.低層建筑室內(nèi)的氡濃度不僅有來(lái)自建筑材料的貢獻(xiàn),而且土壤氡的擴(kuò)散對(duì)氡濃度的增加也有一定的影響;高層建筑居室內(nèi)氡濃度主要來(lái)源于建筑材料和裝修材料[13],通風(fēng)情況對(duì)室內(nèi)氡濃度也有很大的影響.隨著樓層高度的增加土壤氡對(duì)高層建筑居室內(nèi)氡濃度的影響越來(lái)越弱,因此,土壤氡對(duì)低層住宅內(nèi)氡濃度的影響較大,而對(duì)高層住房的影響甚微,與有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道基本一致.發(fā)現(xiàn)γ輻射水平?jīng)]有較大的差異,表明樓層的變化對(duì)室內(nèi)的γ輻射測(cè)量結(jié)果影響較小.

表4 不同樓層居室內(nèi)平均氡濃度和γ輻射劑量率測(cè)量結(jié)果Table 4 Indoor radon concentrations and gamma dose rate of different floors

2.6 不同建筑結(jié)構(gòu)居室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平

表5的結(jié)果表明,鋼結(jié)構(gòu)居室內(nèi)γ輻射水平最低為103.9nSv/h,其他3種建筑結(jié)構(gòu)γ輻射水平比較接近,鋼結(jié)構(gòu)建筑居室內(nèi)的氡濃度最高,為58.9Bq/m3.氡濃度高的鋼結(jié)構(gòu)建筑所采用的墻體建筑材料都是磚,而裝修材料都為木板,致使氡氣便于從磚中析出經(jīng)由木板之間的裂隙遷移到居室,從而會(huì)使居室內(nèi)的氡濃度水平提高.但是鋼筋混凝土、混合結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)環(huán)境氡濃度基本在同一水平,無(wú)顯著差異.可以看出,大多數(shù)的建筑結(jié)構(gòu)(鋼筋混凝土、混合結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu))對(duì)室內(nèi)氡濃度的影響效果并不顯著.

表5 不同建筑結(jié)構(gòu)居室內(nèi)氡濃度和γ劑量率測(cè)量結(jié)果Table 5 Indoor radon concentrations and gamma dose rate of different construction structure

2.7 不同建筑墻體材料與室內(nèi)環(huán)境氡濃度和 γ輻射水平

圖2 不同墻體材料的建筑室內(nèi)氡濃度和γ輻射劑量率Fig.2 Indoor radon concentrations and gamma dose rate provided with different decoration materials

圖2是采用不同墻體材料的建筑室內(nèi)環(huán)境氡濃度和 γ輻射劑量率的調(diào)查結(jié)果.新型墻體材料的建筑室內(nèi)環(huán)境氡濃度和γ輻射水平最低,分別為36.1 Bq/m3和98.2nSv/h;以工業(yè)廢渣磚作為墻體材料的房屋,室內(nèi)氡濃度最高,為66.3Bq/m3,主要原因在于工業(yè)廢渣中的放射性元素(特別是鈾系列的元素)含量較高.其次是磚、木、混泥土,室內(nèi)氡濃度為57.5Bq/m3,由于用這類材料裝修的房屋大部分都是老式住房,在設(shè)計(jì)上多采用小窗結(jié)構(gòu),部分甚至只在單面設(shè)計(jì)門窗,這樣影響了室內(nèi)氣體的對(duì)流,從而使得室內(nèi)氡濃度偏高.新型墻體材料的建筑室內(nèi)氡濃度最低,為 36.1Bq/m3.居室內(nèi)的新型墻體材料大多是加氣混凝土砌塊和小型混凝土空心砌塊,它們有耐高溫、抗震、不開裂的優(yōu)點(diǎn),并且燒結(jié)的空心磚對(duì)室內(nèi)氡濃度所產(chǎn)生的有效劑量的貢獻(xiàn)比相同材質(zhì)的實(shí)心磚低[14],所以使用新型墻體材料的居室室內(nèi)氡濃度和γ劑量率比較低.采用新型墻體材料的建筑的室內(nèi)氡濃度與普遍使用的磚、混凝土比較,差異較小;但是與工業(yè)廢渣磚和磚、木、混泥土比較,有顯著差異.

3 有效劑量估算

成都地區(qū)室內(nèi)環(huán)境氡濃度為39.4Bq/m3,γ劑量率為122.0nSv/h,選取0.8作為室內(nèi)居留因子,即一年中在室內(nèi)時(shí)間為 7008h.由式(1)計(jì)算成都地區(qū)室內(nèi)環(huán)境氡及其子體所產(chǎn)生的人均年有效劑量(He):

式中:Ceq為平衡等效氡濃度,其值為室內(nèi)氡濃度與平衡因子的乘積,室內(nèi)平衡因子根據(jù)報(bào)告取世界平均值 0.4; f是氡子體劑量轉(zhuǎn)換因子,根據(jù)UNSCEAR2000 報(bào)告取 9nSv·m3/(Bq·h)[15];t為居留因子.得到成都市居民吸入室內(nèi)環(huán)境氡及其子體所致年均有效劑量為0.99mSv,低于2000年調(diào)查的世界年平均照射劑量1.2mSv[16].

由式(2)計(jì)算γ射線外照射所致年有效劑量(Hγ):

式中:Dγ為室內(nèi)空氣γ吸收劑量率;k 為將空氣吸收劑量(Gy)轉(zhuǎn)換為有效劑量(Sv)的劑量轉(zhuǎn)換因子為 0.7; t 為在室內(nèi)停留時(shí)間.推算出成都市居室內(nèi)γ輻射所致年均有效劑量為 0.85mSv.成都市市民因室內(nèi)環(huán)境氡吸入和 γ輻射照射所致的年均有效劑量的總和約為 l.84mSv,低于世界人均年有效劑量2.4mSv.

4 結(jié)論

4.1 成都市市民居室內(nèi) γ輻射水平平均值為(122.0±16.2)nSv/h;氡濃度平均值為(39.4±22.9)Bq/m3.調(diào)查的樣品都是已經(jīng)建好的房屋,測(cè)量得到的室內(nèi)氡濃度數(shù)值均未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值[3],在適于人類居住范圍之內(nèi).

4.2 成都市各區(qū)縣平均室內(nèi)氡濃度存在差異,初步分析是由于建筑類型和建筑材料的差異引起室內(nèi)氡濃度明顯區(qū)別,而γ輻射水平基本穩(wěn)定.

4.3 對(duì)不同墻體材料的分析表明:近年所采用的新型墻體材料,能有效的降低居室內(nèi)氡濃度和γ輻射.

4.4 建筑年代、樓層對(duì)居室內(nèi)γ輻射影響較小,而對(duì)室內(nèi)氡濃度有較大的影響.

4.5 調(diào)查得到成都市居民接受室內(nèi)環(huán)境氡及其子體的平均照射劑量和 γ輻射所致年均有效劑量分別為0.99 mSv和0.85 mSv,低于世界人均年有效劑量.

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