淺談土壤中氡的測定與防止

秦雁　蔣麗娜

摘 要:近年來,氡已成為環境致癌物之一,是家居健康的超級殺手。本文主要講述了土壤中氡氣的測定方法及防氡措施,以減少氡氣對人體的傷害。

關鍵詞:土壤 氡 測定方法 防氡措施

中圖分類號:X833 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0127-01

氡是元素周期表中第6周期的零族元素、惰性氣體族(He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)的最后一個元素,也是氣體中最重要的一個元素。氡不僅會增加患癌尤其是肺癌、敗血癥等疾病的可能,而且會對人體細胞的機質性損傷帶來對子女甚至第三代的潛在傷害[1]。

1 土壤中氡的來源

1.1 鈾是土壤中氡的源頭

通常土壤中的鈾含量幾乎與巖石中相同,因為土壤是由巖石產生的。變質巖中鈾含量比平均巖石要高[1]。

1.2 鈾→鐳→氡

á粒子反沖是從礦石顆粒中釋放氡氣的最重要因素[1]。一些氡從小顆粒中跑到毛細孔空間中。這些毛細孔中有水的情況下可以減緩氡的釋放,而且增加它在毛細孔中停留的可能性。對于多數土壤,產生的氡只有10％～15％從顆粒中跑到小孔中。

1.3 土壤條件影響氡運動

氡可以較容易地離開巖石和土壤,進入巖石縫隙、空隙及土壤顆粒之間的小孔空間中。影響氡運動的因素:土壤的濕度、多孔性、滲透性。氡在可滲透的土壤中比非滲透的土壤移動更迅速。土壤和巖石中的縫隙使得氡更快速的移動[1]。

1.4 土壤的吸附

222Rn經α衰變后產生的子體(如218Po,214Pb,210Pb,206Pb等)90%以上被空氣中的氣溶膠粒子所吸附呈游離狀態,它們能被許多物質(木炭、粘土等)吸附,可在空氣中存留較長時間[1]。

2 土壤中氡的危害

(1)導致肺癌,主要通過被呼吸系統截留的氡子體在肺部不斷累積完成,其誘發肺癌的潛伏期大多都在15年以上。

(2)導致白血病[1]。

(3)使人喪失生育能力,主要通過殺死精子完成。

(4)氡可通過人體脂肪影響人的神經系統,使人精神不振,昏昏欲睡。

3 土壤中氡的測試方法

土壤中氡濃度測量的關鍵是如何采集土壤中的空氣。土壤中氡氣的濃度一般大于數百Bq/m3,這樣高的氡濃度的測量可以采用電離室法、靜電擴散法、閃爍瓶法、金硅面壘型探測器等方法進行測量[2]。

3.1 金硅面壘型探測器測量法

半導體探測器是以半導體材料(鍺、硅等)為探測介質的輻射探測器,主要有結型、面壘型、鋰漂移型和高純鍺等幾種類型,其基本原理與氣體電離室相類似。它有兩個電極,加有一定的偏壓。當入射粒子進入半導體探測器的靈敏區時,即產生電子-空穴對。在兩極加上電壓后,電荷載流子就向兩極作漂移運動,收集電極上會感應出電荷,從而在外電路形成信號脈沖。

半導體探測器輸出脈沖幅度與能量成正比,可用來測量能量,能量分辨率高于正比計數器﹑閃爍計數器;脈沖上升時間較短,可用于快速測量;窗可以做得很薄,可測量低能X射線;結構簡單,體積小,重量輕,不用很高電壓,適合空間環境的嚴格要求。其缺點是不能做大做厚,難以測量高能輻射和低強度輻射;輸出信號小,電子線路復雜化。在空間研究中最常用的是金硅面壘探測器。硅探測器一般在室溫下工作,如果用在液氮溫度下,可以大大提高能量分辨率。

3.2 閃爍瓶法

在閃爍探測器中,輻射與某些熒光物質作用而放出電子,在電子重排過程中以光子的形式釋放能量。用光電倍增管轉換成電脈沖訊號。這種電脈沖訊號的大小與放射性的能量成正比[3]。

氡引入閃爍瓶后,氡及其子體發射的α粒子使瓶壁的ZnS產生閃爍熒光。放置3h后,測量核輻射。氡濃度計算:

3.3 靜電擴散法

土壤中含氡的氣體經專用采樣器采集,經過干燥器抽入筒內,在筒的頂端裝入金屬收集片并施加負高電壓。因氡衰變后產生新的子體—— RaA,在初始的瞬間為帶正電荷的離子,在電場的作用下被集在金屬收集片上,經兩分鐘后,取出收集片放入操作臺探測器內,測RaA的α射線的強度,從而確定氡濃度(α射線的強度與氡濃度成正比)[3]。按下式即可直接計算氡濃度:

4 防氡措施

對于氡含量超標的建筑場地,必須采取防氡措施,從源頭上控制,最大限度地阻斷氡氣進入室內環境。

(1)在建筑物選址、規劃設計時,應先調查該地區是否為高氡區,要選擇低氡區作為房屋的建設基地;如不能避開高氡區,在地基以及地面處理時,應采用密封性能良好的材料進行嚴格的防氡處理。對于墻壁、地面、管道等處可能存在的縫隙要用材料封閉,阻斷氡進入居室的通道[2]。

(2)在建筑材料上則要盡可能地使用U、Ra含量較低的建筑材料,減少使用放射性核素含量較高的花崗巖碎石、煤渣磚或摻有粉煤灰的水泥砌塊等建筑材料。新建房屋裝飾時應有綠色環保意識,裝飾材料的使用必須參照國家規定的有關標準(GB 6566-2001)選用檢測合格的A類裝飾材料用于室內,C類裝飾材料絕對不能用于居室內裝修,這樣可以減少裝飾材料對于室內空氣中氡濃度的影響[2]。

(3)對已經修建并通過專業監測發現室內空氣中氡濃度較高的房屋進行降氡時,首先是要尋找氡源。對于建筑物地基巖石、土壤所引起的高氡房屋,若地面、墻壁存在裂縫,可通過裂縫的密封以阻斷地基中氡向室內環境的釋放,對于處理不好、氡滲漏嚴重的地面應重新進行防氡處理;若室內氡濃度升高是由建筑裝飾材料所引起,可通過換用合格材料重新裝修或者使用防氡涂料粉刷墻體[2]。

(4)對于生活用水及燃煤、天然氣、液化氣所造成的室內氡濃度升高,可通過更新水源或者減少水的使用量,改變使用方式,減少以上化石燃料的使用量等措施從源頭上控制氡氣進入室內[2]。

參考文獻

[1] 國家研究委員會.氡輻射的健康影響[M].BEIR VI.華盛頓特區:國家科學出版社,1999.

[2] GB 50325-2010,民用建筑工程室內環境污染控制規范[S].

[3] 吳慧山,林玉飛,白云生,等.氡測量方法與應用[M].北京:原子能出版社,1995:53-63.