湯寅寅，趙峰 (蘇州市相城檢測股份有限公司，江蘇 蘇州 215131)

1 引言

民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境的污染安全問題在近幾年已然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，人們對甲醛、氨、苯系物等污染物有了越來越多地認(rèn)識，從而采取一系列有效的措施控制其指標(biāo)，而氡由于其無色無味的特性，常被人們所忽視。在《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50325-2020）中，氡也是室內(nèi)環(huán)境七項(xiàng)污染物控制指標(biāo)之一[1]。氡元素位于元素周期表中的第86號，是自然界唯一的天然放射性惰性氣體，氡元素本身很難與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但其自身衰變而產(chǎn)生的放射性射線及其衰變產(chǎn)物對人體健康會產(chǎn)生危害[2]。

室內(nèi)環(huán)境中氡主要來源于兩方面：房屋地基土壤中析出的氡以及建筑裝修材料析出的氡。而氡是鐳、釷等放射性元素蛻變時的產(chǎn)物，所以只要控制好建筑物所使用的主體材料及裝修材料中的鐳-226、釷 -232、鉀 -40，同時控制好土壤氡影響，即可使室內(nèi)氡濃度符合國家規(guī)定要求[1]。水泥作為一種非常重要的建筑主體材料，其主要成分包括粘土、石灰石、石膏、礦渣及粉煤灰等，因此水泥產(chǎn)品也具有放射性。《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50325-2020）中明確規(guī)定：民用建筑工程使用的水泥等無機(jī)非金屬建筑主體材料，其放射性應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566）的規(guī)定，即天然放射性核素鐳 -226、釷 -232、鉀 -40的放射性比活度必須同時滿足 IRa≤1.0和Ir≤1.0[3]。

近幾年為保護(hù)生態(tài)，節(jié)約資源，在國家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，各類產(chǎn)業(yè)廢渣材料作為混合材料被摻加至水泥產(chǎn)品中，獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但水泥產(chǎn)品中若毫無節(jié)制地添加放射性比活度較高的產(chǎn)業(yè)廢渣，其產(chǎn)品的放射性指標(biāo)勢必會增高，以市場上主要銷售的復(fù)合硅酸鹽水泥為例，其產(chǎn)品中工業(yè)廢渣摻量普遍大于10%，最高可達(dá)50%，若不經(jīng)有效的生產(chǎn)控制，放射性產(chǎn)品會通過“廢渣—建筑材料—建筑物”的渠道接觸人體，對身體健康產(chǎn)生損害，影響人們的健康安全[4]。潘自強(qiáng)[5]多年前曾對我國大陸88份水泥產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果顯示226Ra含量的平均值為50Bq/kg，232Th含量的平均值為 30Bq/kg，40K含量的平均值為140Bq/kg，其中226Ra和232Th的含量較于歐洲水平相對偏高。

本文通過測試不同類型水泥產(chǎn)品的放射性核素比活度，對水泥產(chǎn)品的輻射安全性進(jìn)行評估分析，從而希望能夠引導(dǎo)大家正確選擇水泥產(chǎn)品，降低因建筑主體材料引起的放射性污染。

2 試驗(yàn)方法

收集建設(shè)工程中常見不同類型的水泥產(chǎn)品共計(jì)9種，品牌及廠家見表1。將水泥產(chǎn)品70℃烘干，研磨過篩孔尺寸為0.16mm的篩，裝入標(biāo)準(zhǔn)樣品盒，密封10d后開始測量每種樣品中的226Ra、232Th、40K的放射性比活度，測量時間為5h。測量設(shè)備為PGS-6000低本底多道γ能譜儀(配備NaI射線探測器)。

水泥產(chǎn)品類型、品牌及生產(chǎn)廠家 表1

3 結(jié)果與分析

3.1 核素比活度及內(nèi)、外照射指數(shù)

9 種水泥樣品的226Ra、232Th、40K的放射性比活度及內(nèi)、外照射指數(shù)見表2。

由表2的數(shù)據(jù)可以看出，9種不同品牌水泥的內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求：IRa≤1.0，Ir≤1.0。內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)呈現(xiàn)的趨勢大致為：礦渣硅酸鹽水泥＞粉煤灰硅酸鹽水泥＞普通硅酸鹽水泥＞復(fù)合硅酸鹽水泥＞白色硅酸鹽水泥，其中礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥的226Ra、232Th、40K含量明顯比其他三種類型的水泥要高。同一水泥品牌廠家生產(chǎn)的不同類型的水泥產(chǎn)品放射性核素有明顯區(qū)別：石井牌粉煤灰水泥中的226Ra含量要高于同品牌的普通硅酸鹽水泥，這是因?yàn)榉勖夯宜嘀刑砑恿撕D量較高的粉煤灰（摻加量按重量百分比計(jì)為20%～40%），可見摻合料的添加對水泥產(chǎn)品的核素含量造成了較大的影響。9號樣品的核素含量在這9種水泥產(chǎn)品中最低，白水泥是以硅酸鈣為主要成分，氧化鐵含量較少的熟料，再添加適量的石膏磨細(xì)而制成，而放射性鈾系和釷系一般與鐵礦共生，所以白水泥的核素含量較低。

3.2 鐳當(dāng)量濃度

由于該試驗(yàn)中樣品的核素含量分布不均勻，需要引用一個常用的輻射指數(shù)來對比評估各種不同類型水泥產(chǎn)品的實(shí)際核素水平及相應(yīng)的輻射危險(xiǎn)程度，這個輻射指數(shù)通常叫做鐳當(dāng)量濃度，用Raeq來表示，鐳當(dāng)量濃度是將建筑材料中232Th和40K均以相當(dāng)于226Ra含量的數(shù)值來表示的放射性指標(biāo)，計(jì)算公式為：Raeq=CRa+1.423CTh+0.088CK[6]。

由建筑主體材料的外照射指數(shù)應(yīng)≤1.0，可以得出鐳當(dāng)量濃度的限量值應(yīng)為370 Bq/kg，上述水泥產(chǎn)品的鐳當(dāng)量濃度換算值見表3。由表3可見，所有水泥產(chǎn)品的鐳當(dāng)量濃度均小于370 Bq/kg，符合國家要求，且其變化趨勢與內(nèi)、外照射指數(shù)的變化趨勢相同：礦渣硅酸鹽水泥＞粉煤灰硅酸鹽水泥＞普通硅酸鹽水泥＞復(fù)合硅酸鹽水泥＞白色硅酸鹽水泥。

3.3 居民年外照射有效劑量實(shí)際值D1及居民接受有效劑量E

為更加直觀地評估居民實(shí)際使用的房間中，由建筑主體和裝修材料造成的輻射吸收劑量，本文借鑒歐洲委員會采用的輻照模型及計(jì)算方案[7]：標(biāo)準(zhǔn)混凝土房間尺寸為4m×5m×2.8m，四周墻壁厚度及密度分別為20cm和2350kg/m3，居民年外照射有效劑量按D（nGy/h）=0.92 CRa+1.1CTh+0.08CK來計(jì)算，在此計(jì)算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，扣除按我國人口加權(quán)的原野天然輻射劑量均值62.1nGy/h[8]，可得到由建筑主體和裝修材料致使居民年外照射有效劑量的實(shí)際值，本文以D1（nGy/h）來表示，9種不同類型水泥產(chǎn)品的居民年外照射有效劑量實(shí)際值見表3。

根據(jù)聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)委員會（UNSCEAR）[9]推薦的人類年室內(nèi)暴露時間為 8760h（24h×365d），居民年外照射有效劑量與居民接受有效劑量E的轉(zhuǎn)換因子取0.7Sv/Gy，室內(nèi)居留因子取0.8，那么居民接受有效劑量E按公示E（mSv/y）=D1×0.7×0.8×8760×10-6來計(jì)算，結(jié)果列入表3。

9種水泥產(chǎn)品的放射性比活度及內(nèi)外照射指數(shù) 表2

9種水泥產(chǎn)品的鐳當(dāng)量濃度、室內(nèi)空氣吸收劑量及年吸收劑量 表3

以水泥作為建筑主體材料的建筑物，居民接受有效劑量的控制上限為0.3 mSv/y[10]。由表3數(shù)據(jù)可以看出，9種產(chǎn)品中，普通硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥均符合指標(biāo)，而礦渣硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥均超標(biāo)。結(jié)合本文3.1章節(jié)結(jié)論，可以看出，水泥產(chǎn)品的內(nèi)、外照射指數(shù)雖符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，但在建設(shè)工程中若不加限制地采用礦渣硅酸鹽水泥或粉煤灰硅酸鹽水泥作為建筑材料，可能會使建筑物的輻照水平提升，從而對居民造成輻照危害。

4 結(jié)論

9種不同類型水泥產(chǎn)品的內(nèi)、外照射指數(shù)均符合國家規(guī)定，其中礦渣硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥的核素含量遠(yuǎn)高于其他類型硅酸鹽水泥，同時這兩種水泥產(chǎn)品的居民接受有效劑量均超出了歐洲會員會的安全推薦值。因此在建設(shè)工程中，需謹(jǐn)慎使用放射性含量較高的礦渣及粉煤灰硅酸鹽水泥，否則可能會造成建筑物輻照水平的升高。