田蓉,劉迎云
南華大學(xué)環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001
建筑室內(nèi)氡污染研究進(jìn)展
田蓉,劉迎云*
南華大學(xué)環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001
為有效防護(hù)與控制建筑室內(nèi)氡污染,從建筑室內(nèi)氡污染現(xiàn)狀、污染來源、對(duì)人體健康的影響及相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)和防控措施等方面綜述了國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展。結(jié)果表明:近年我國(guó)大部分城市或地區(qū)建筑室內(nèi)氡污染水平呈上升趨勢(shì),主要受建筑材料和裝修材料影響;國(guó)外建筑室內(nèi)氡污染水平相差甚大,主要受地質(zhì)影響。室內(nèi)氡污染對(duì)人體具有強(qiáng)致癌風(fēng)險(xiǎn),且與吸煙有協(xié)同效應(yīng)。中國(guó)與北歐和北美地區(qū)針對(duì)室內(nèi)氡污染問題均制定了一系列控制氡污染的標(biāo)準(zhǔn)及減排措施。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑室內(nèi)氡污染的研究總結(jié),并根據(jù)我國(guó)目前存在的問題提出了進(jìn)一步開展研究的建議。
室內(nèi);氡檢測(cè);空氣污染
人的一生中約有80%的時(shí)間是在室內(nèi)度過的,室內(nèi)空氣污染已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外研究人員普遍關(guān)注[1-2],自20世紀(jì)50年代德國(guó)斯尼伯格礦區(qū)發(fā)現(xiàn)鈾礦開采工人肺癌發(fā)病率與井下空氣中氡及其子體濃度存在一定的線性關(guān)系后,氡污染越來越引起人們的關(guān)注[3]。氡是一種無色、無味、化學(xué)性質(zhì)極不活潑的惰性氣體,可進(jìn)一步衰變產(chǎn)生氡子體,曾被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為19種致癌物質(zhì)之一[4]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)境中氡及其子體的調(diào)查研究,實(shí)際上是針對(duì)氡(222Rn)及其子體[3]。氡是由鐳、釷衰變產(chǎn)生的一種天然的放射性氣體,穿透性很強(qiáng),易被呼吸系統(tǒng)截留,并可沉積在肺部,根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明,氡的生物學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)為呼吸道腫瘤,肺纖維化和肺氣腫[5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者就室內(nèi)氡污染水平、來源、健康效應(yīng)及防控措施等進(jìn)行了大量的調(diào)查研究。筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑室內(nèi)氡污染的研究進(jìn)行了綜述,并在此基礎(chǔ)上提出建議,以期為進(jìn)一步研究提供參考。
1.1 我國(guó)現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代以來,國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了不同規(guī)模的氡污染調(diào)查研究。如盧志娟等[6-7]調(diào)查了我國(guó)30多年的室內(nèi)氡濃度和我國(guó)特殊場(chǎng)所氡濃度的變化發(fā)現(xiàn):21世紀(jì)以來我國(guó)室內(nèi)平均氡濃度為46.1 Bqm3,較20世紀(jì)八九十年代分別上升了57%和42%;福建省、湖南省及平?jīng)鍪小⒀影彩械鹊貐^(qū)室內(nèi)氡濃度水平普遍較高,西藏自治區(qū)、吉林省及合肥市、上海市等地區(qū)室內(nèi)氡濃度較低,其主要與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤中鐳濃度、住宅類型及居民生活習(xí)慣有關(guān);此外地下建筑、窯洞和工礦附近建筑室內(nèi)的氡濃度水平比普通建筑室內(nèi)要高出數(shù)倍甚至數(shù)十倍。通過相關(guān)文獻(xiàn)[8-30]的調(diào)研,總結(jié)了近年來我國(guó)部分城市和地區(qū)室內(nèi)氡濃度水平(表1)。從表1可以看出,我國(guó)各地區(qū)室內(nèi)氡濃度水平有明顯不同,變化較大。
表1 我國(guó)室內(nèi)空氣氡濃度現(xiàn)狀
1.2 國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外室內(nèi)氡污染的研究主要集中在北歐和北美地區(qū)[31]。1989年國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)向各成員國(guó)政府建議開展“人類環(huán)境氡調(diào)查”的研究工作,世界衛(wèi)生組織發(fā)起了一項(xiàng)“國(guó)際氡計(jì)劃”活動(dòng),并在2005年1月于日內(nèi)瓦進(jìn)行了“國(guó)際氡計(jì)劃”的第一次會(huì)議,旨在呼吁各國(guó)積極開展調(diào)查研究,減輕健康風(fēng)險(xiǎn),提高公眾意識(shí),制定氡檢測(cè)數(shù)據(jù)庫等。之后世界各國(guó)積極展開調(diào)查,Chambers等[32]對(duì)眾多國(guó)家的室內(nèi)氡濃度現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)(表2)。
表2 國(guó)外室內(nèi)氡污染現(xiàn)狀[32]
2.1 我國(guó)建筑室內(nèi)氡污染來源
根據(jù)我國(guó)學(xué)者開展的氡污染來源的大量研究,可將建筑室內(nèi)氡的來源分為6類。
2.1.1 建筑物地基及周圍表層土壤中的氡
土壤中的氡是低層建筑物中氡的主要來源,土壤中氡的平均濃度是大氣中氡濃度的1 000倍以上[33]。據(jù)報(bào)道[34],按世界平均水平計(jì)算,來源于建筑物地基及周圍土壤的氡濃度約占室內(nèi)氡濃度的60.4%。
2.1.2 建筑材料
氡是由鐳核衰變產(chǎn)生的,裝修材料中均含有不同程度的鐳,來自建筑材料的氡占到室內(nèi)氡濃度的19.5%[35]。對(duì)于高層樓房,室內(nèi)氡主要來源于建筑、裝飾材料[36]。閻國(guó)龍[37]研究發(fā)現(xiàn),以放射性核素含量較高的粉煤灰和大理石等作為建筑裝飾材料,室內(nèi)氡濃度最高,粉煤灰磚墻體的室內(nèi)氡濃度分別為鋼筋混凝土建筑和黏土磚建筑的4.1和7.4倍,大理石地板裝飾的房間室內(nèi)氡濃度分別為瓷地板、水泥地板和木質(zhì)地板的1.5、2.2和3.3倍。
2.1.3 家用燃?xì)?/p>
主要是指含有較高濃度的鈾、鐳元素的天然氣、液化石油氣及煤層氣等化石燃料。我國(guó)煤中鈾濃度為(0.6~10.4)×10-6,當(dāng)煤中鈾濃度為2×10-6時(shí),煤中可產(chǎn)生23.8 Bqkg的氡,而煤灰的放射性是煤的5~20倍[38];天然氣中氡濃度約為0~50 kBqm3[39]。
2.1.4 生活用水
氡微溶于水,水中釋放的氡是室內(nèi)氡的來源之一,約占室內(nèi)氡濃度的1.8%[3]。宋剛等[40]研究了廣東省溫泉賓館的氡濃度,發(fā)現(xiàn)使用溫泉水的房間氡濃度高于使用自來水的房間,與未使用溫泉水的房間相比,使用溫泉水的房間浴室內(nèi)平均氡濃度高出0.6~18.6倍,臥室內(nèi)高出0.3~7.3倍。
2.1.5 室外空氣中的氡
室外氡濃度和室內(nèi)氡濃度之間具有直線相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.72[36]。陳迪云等[41]對(duì)廣東省下莊和南雄2個(gè)鈾礦區(qū)大氣中的氡進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)廣東省下莊和南雄鈾礦區(qū)坑道上方的大氣氡濃度高達(dá)14 800~20 500 Bqm3,廢渣堆上方的大氣氡濃度高達(dá)350~280 Bqm3,導(dǎo)致礦區(qū)附近的室內(nèi)氡濃度是正常室內(nèi)的7~8倍。
2.1.6 地下深部的氡
由于地質(zhì)的作用,地殼形成許多斷層和斷裂等構(gòu)造,而這些構(gòu)造會(huì)成為氡擴(kuò)散到地表的主要通道。如果建筑物地基建設(shè)在發(fā)育斷層之上,地下深部的氡會(huì)通過這些通道進(jìn)入到建筑物內(nèi)[6]。
2.2 國(guó)外建筑室內(nèi)氡污染來源
20世紀(jì)50年代,國(guó)外研究者從居民私井里發(fā)現(xiàn)了高濃度的氡;到70年代中期,在一些國(guó)家(如瑞典)發(fā)現(xiàn)建筑材料會(huì)釋放出大量氡,這些材料主要來源于富含鐳的巖石或鈾尾礦;70年代末至80年代初,陸續(xù)發(fā)表了一些關(guān)于井水中氡釋放研究的文章[42]。Nazaroff[43]研究指出土壤中釋放的氡是室內(nèi)氡的主要來源,除了地質(zhì)因素外,影響氡釋放的因素還包括風(fēng)速、氣壓、相對(duì)濕度和降水等氣象因素。Orlando等[44]發(fā)現(xiàn)從土壤中進(jìn)入室內(nèi)的氡與該地地質(zhì)息息相關(guān)。Kemski等[45]證實(shí):1)地下巖石或土壤當(dāng)中的鈾和鐳釋放出大量氡;2)大部分氡能從地下遷移到地面并釋放出來。Appleton等[46]研究得出室內(nèi)氡濃度的影響因素為:1)地下巖石的遷移運(yùn)輸能力以及土壤的滲透率和孔隙率;2)室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)及其通風(fēng)和采暖功能;3)室外環(huán)境。
3.1 危害原理
楊鶴鳴等[3]在1991年提出對(duì)人體造成危害的是氡子體,而不是氡的觀點(diǎn)。氡被吸入人體后,其中一部分衰變成子體附著在人的呼吸器官內(nèi),另一部分則通過呼吸器官又排回到環(huán)境中,一旦離開高氡環(huán)境,呼吸系統(tǒng)內(nèi)氡濃度很快降低,而氡子體有較強(qiáng)的附著力,進(jìn)入機(jī)體后,很快沉積在呼吸系統(tǒng)表面,特別是α輻射體,不僅能把潛在能量完全轉(zhuǎn)移到器官表面,而且可形成很高的局部劑量當(dāng)量。氡及其子體廣泛分布在脂肪組織、神經(jīng)系統(tǒng)、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和血液中,因氡及其子體具有很高的親和力而對(duì)細(xì)胞造成損傷,最終誘發(fā)白血病、肺癌等[47]。
3.2 對(duì)人體健康的影響
3.2.1 肺癌和白血病
孫世荃等[48]總結(jié)了1972—1999年中國(guó)輻射防護(hù)研究院和云錫勞動(dòng)保護(hù)研究所對(duì)云錫礦工肺癌研究成果發(fā)現(xiàn):與吸煙和砷暴露相比,長(zhǎng)時(shí)間氡暴露是云錫礦工肺癌高發(fā)的主要病因。呂慧敏等[49]采用單核細(xì)胞凝膠電泳和微核檢測(cè)2種方法檢測(cè)了60名窯洞居民(高氡暴露組)和45名普通住房居民(對(duì)照組)外周血淋巴細(xì)胞DNA的損傷及微核細(xì)胞發(fā)生率,結(jié)果表明:高氡暴露組外周血淋巴細(xì)胞DNA的損傷及微核細(xì)胞發(fā)生率高于對(duì)照組(P<0.05),從分子水平的研究提供了氡及其子體致白血病的證據(jù)。
2010年世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究中心公布的癌癥排名單上,因氡污染致肺癌死亡的人數(shù)排名第三(21 000人),僅次于白血病(21 840人)和淋巴癌(21 530人)[50]。英國(guó)健康保護(hù)署(HPA)[51]報(bào)告表明,英國(guó)每年有1 100人因氡致肺癌死亡,并發(fā)現(xiàn)氡是除吸煙以外致肺癌的最大殺手。Axelson等[52]對(duì)不同建筑材料住宅中居住的人群進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)居住或工作在水泥建筑等高氡環(huán)境下的人比居住在木制建筑或戶外工作的人患急性粒細(xì)胞白血病(AML)的風(fēng)險(xiǎn)高2~3倍。
3.2.2 其他危害
據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(US EPA)估測(cè),美國(guó)每年有21 000人因氡致肺癌死亡,并發(fā)現(xiàn)吸煙和氡污染具有協(xié)同效應(yīng)[53]。Angell等[42]比較了同等環(huán)境下抽煙者與非抽煙者的健康風(fēng)險(xiǎn)(表3)。
同時(shí)性別差異也會(huì)影響患癌風(fēng)險(xiǎn)率[54],1995—2004年,葡萄牙北部地區(qū)肺癌死亡人數(shù)為8 514人,同樣氡濃度背景下男性占82%(6 988人),女性僅占18%(1 526人)。
Marjan等[55]研究了室內(nèi)高氡
暴露人群的外周血淋巴細(xì)胞,表明高氡暴露居民外周血淋巴細(xì)胞DNA的損傷隨室內(nèi)空氣的氡水平增高具有劑量與效應(yīng)的線性關(guān)系。
4.1 我國(guó)的控制標(biāo)準(zhǔn)
為有效控制室內(nèi)氡污染,相關(guān)主管部門制定了一系列室內(nèi)氡濃度控制標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)對(duì)新建、擴(kuò)建或改建的Ⅰ類民用建筑要求室內(nèi)氡濃度不得高于200 Bqm3,Ⅱ類民用建筑室內(nèi)氡濃度不得高于400 Bqm3[56](表4)。
表4 我國(guó)室內(nèi)氡濃度相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)
4.2 國(guó)外的控制標(biāo)準(zhǔn)
20世紀(jì)80年代起,美國(guó)、瑞典、英國(guó)等國(guó)進(jìn)行了全國(guó)氡濃度水平調(diào)查及大量控氡方案研究,根據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)建議書和各國(guó)國(guó)情,制定了建筑物室內(nèi)氡防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[57](表5),用以指導(dǎo)和規(guī)劃氡污染的監(jiān)測(cè)與治理工作。另外,英國(guó)于1998年發(fā)布了《室內(nèi)氡補(bǔ)救措施導(dǎo)則》(BRE 1998);美國(guó)于2006年發(fā)布了《低層建筑土壤活性減壓排氡標(biāo)準(zhǔn)》(AARST 2006),并于2007年發(fā)布了《低層建筑排氡設(shè)施安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》(AARST 2007)等[58]。
金益和等[59]對(duì)國(guó)內(nèi)外室內(nèi)氡濃度限值進(jìn)行了對(duì)比分析,認(rèn)為我國(guó)應(yīng)該盡快制定職業(yè)環(huán)境室內(nèi)氡濃度限值標(biāo)準(zhǔn)。尚兵等[60]建議將氡行動(dòng)水平的單位由平衡當(dāng)量濃度改為氡的實(shí)測(cè)濃度,以滿足公眾對(duì)氡濃度水平的理解。
表5 部分國(guó)家及組織氡防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于民用建筑,我國(guó)學(xué)者多從舊住房和新建住房2個(gè)角度去考慮居室選址、裝修選材、建筑施工、采暖和通風(fēng)等問題,旨在將室內(nèi)氡氣排出去,阻止室外氡氣進(jìn)入。筆者擬從建筑室內(nèi)氡污染來源的角度,總結(jié)國(guó)內(nèi)建筑室內(nèi)控氡措施。
(1)建筑物地基及其周圍表層土壤中氡。堵塞或者密封氡從地基和周圍土壤進(jìn)入建筑內(nèi)的所有通道、空隙,避免氡經(jīng)過地基巖土、墻壁或地板等處進(jìn)入室內(nèi),新建住房應(yīng)正確選址,避免修建在工礦區(qū)等放射本底較高的污染區(qū)附近或者下風(fēng)向位置。
(2)建筑材料。目前建筑和裝修材料被認(rèn)為是室內(nèi)氡污染的主要來源,政府嚴(yán)格規(guī)范建材的生產(chǎn)和出售,對(duì)違反商加大懲罰力度。鼓勵(lì)民眾選擇環(huán)保認(rèn)證綠色建筑材料,或在建筑材料表面涂防氡材料。
(3)家用燃?xì)?。室?nèi)通風(fēng)或排煙不當(dāng)會(huì)使燃料中釋放的氡迅速積聚,根據(jù)家用燃料的使用量,加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)(自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)),修建煙囪等,同時(shí)避免室內(nèi)吸煙。
(4)生活用水。水對(duì)室內(nèi)氡濃度的影響取決于水源、用水量、用水方式、房間大小和通風(fēng)效果等[61]。鉆井取水是我國(guó)農(nóng)村居民的主要取水渠道,加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、加快水處理、改進(jìn)取水方式并嚴(yán)格規(guī)范城鄉(xiāng)生活用水質(zhì)量將成為工作重點(diǎn)。
(5)室外空氣。加強(qiáng)通風(fēng)能降低室內(nèi)氡濃度,許家昂等[62]研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期持續(xù)的有效通風(fēng)可使室內(nèi)氡平均水平由100~142 Bqm3降到18~41 Bqm3,達(dá)到降氡效果。但對(duì)于氡濃度本底較高的地區(qū),加強(qiáng)通風(fēng)反而會(huì)加速抬升室內(nèi)氡濃度,故需考慮其他凈化空氣方式或者搬離該區(qū)域,避免對(duì)人體造成傷害。
(6)地下深部。地下深部氡對(duì)人體的直接影響小且緩慢,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮,我國(guó)需加快此方面的研究。
與我國(guó)不同,國(guó)外防氡焦點(diǎn)不是集中于建筑材料上,而是將重點(diǎn)放在地表土壤和地下巖石等地質(zhì)問題上,根據(jù)地區(qū)土壤和地質(zhì)特征來決定該地是否需要采取減氡措施[42]。Clifford等[63]認(rèn)為對(duì)室內(nèi)小范圍的氡檢測(cè)已很難滿足全國(guó)范圍內(nèi)的質(zhì)量需求,應(yīng)重視基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和地質(zhì)學(xué)的大范圍防控處理。在挪威、瑞典、北愛爾蘭、瑞士、比利時(shí)和美國(guó)等國(guó)已建立了氡檢測(cè)地圖,用不同顏色區(qū)分不同地質(zhì)區(qū)的氡水平,并在網(wǎng)站上向全球公眾開放。1990年美國(guó)建立了全國(guó)防氡行動(dòng)周(NRAW),允許公民建立測(cè)氡和防氡營(yíng)業(yè)性公司,鼓勵(lì)公眾參與氡防護(hù)培訓(xùn),積極向民眾展示科研成果(氡檢測(cè)地圖和健康風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告),研發(fā)并出售氡檢測(cè)試劑盒,公共場(chǎng)所制定氡污染應(yīng)急預(yù)案等。
6.1 結(jié)論
(1)21世紀(jì)以來,我國(guó)氡濃度水平呈逐年上升的趨勢(shì);受地質(zhì)影響,世界各國(guó)氡濃度水平差異甚大。
(2)國(guó)內(nèi)外普遍承認(rèn)室內(nèi)氡濃度的主要污染源包括:建筑物地基及其周圍土壤、建筑材料、家用燃料、生活用水、室外環(huán)境等。
(3)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)時(shí)間暴露于高氡環(huán)境下會(huì)有強(qiáng)致癌風(fēng)險(xiǎn),其與吸煙行為有協(xié)同效應(yīng)。
(4)為有效控制室內(nèi)氡污染,中國(guó)以及北歐和北美等地區(qū)先后制定了室內(nèi)氡濃度控制標(biāo)準(zhǔn)和防氡減氡措施。國(guó)外在加強(qiáng)公眾意識(shí)和創(chuàng)建氡檢測(cè)數(shù)據(jù)庫等方面明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi),且國(guó)內(nèi)防氡減氡措施僅停留在建議層面,缺乏相應(yīng)法規(guī)約束市場(chǎng),公民意識(shí)仍然相當(dāng)?shù) ?/p>
6.2 建議
(1)公布檢測(cè)信息。加快創(chuàng)建氡檢測(cè)數(shù)據(jù)庫和氡檢測(cè)地圖并公之于民。
(2)完善室內(nèi)氡防控標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮各地區(qū)自然環(huán)境特征、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ),從氡污染源頭、污染途徑、污染受體等角度制定可操作性標(biāo)準(zhǔn),全面控制。
(3)深入開展地基巖石和地下土壤等污染源研究以及氡與人體健康的關(guān)系研究。
(4)加強(qiáng)公眾環(huán)保意識(shí)。公眾場(chǎng)所應(yīng)建立氡污染應(yīng)急預(yù)案,組織開展氡防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)以及研發(fā)小型家用型檢測(cè)產(chǎn)品等。
(5)嚴(yán)格監(jiān)督建材市場(chǎng)及建筑施工,加大懲罰力度。
(6)鼓勵(lì)社會(huì)專業(yè)人士創(chuàng)立室內(nèi)測(cè)氡和控氡營(yíng)業(yè)性公司,但需嚴(yán)格審核其經(jīng)營(yíng)許可資格,加強(qiáng)監(jiān)督其檢測(cè)工作。
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Research Progress of Indoor Radon Pollution in Dwellings
TIAN Rong, LIU Yingyun
Environmental Protection and Safety Engineering College, University of South China, Hengyang 421001, China
In order to prevent and mitigate indoor radon pollution effectively in existing dwellings, the research progress at home and abroad was reviewed from the aspects of pollution status, polluting sources, effects on human health, related control standards and radon mitigation strategies, etc. It is shown that the levels of indoor radon pollution in dwellings of most cities and areas in China have been rising in recent years, mainly due to the building and decoration materials. There exist much different radon levels among foreign countries with different geologies. The indoor radon pollution in dwellings has strong carcinogenic effect on human body and has double risk with smoking. A series of indoor radon control standards and mitigation strategies have been established in China, North Europe and North America. Finally, researches of indoor radon pollution in dwellings at home and abroad were concluded and suggestions on further researches in indoor radon pollution were put forward.
indoor; radon detection; air pollution
田蓉,劉迎云.建筑室內(nèi)氡污染研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2016,6(1):35-42.
TIAN R, LIU Y Y.Research progress of indoor radon pollution in dwellings[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2016,6(1):35-42.
2015-07-28
田蓉(1992—),女,碩士研究生,主要從事大氣污染控制的研究,1475107075@qq.com
*責(zé)任作者:劉迎云(1964—),女,教授,主要從事室內(nèi)空氣品質(zhì)及空調(diào)節(jié)能的研究,596723835@qq.com
X591
1674-991X(2016)01-0035-08
10.3969j.issn.1674-991X.2016.01.006