天然輻射源氡對人與環境的影響

王亮 丁金林 陳群華

（浙江省輻射環境監測站 浙江杭州 310012）

1 前言

氡及其子體是形成肺癌關鍵的有害原因的其中一項，國際放射防護委員會(ICRP)第50號出版物估計公眾肺癌的10%可歸因于氡及其子體的照射[1]。聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)1993年報告指出，氡及其子體對公眾所造成的年有效劑量為113mSv，約為天然輻射年有效劑量(214mSv)的54%[2]。

2 氡的基本性質

氡是無色無味的惰性氣體，又是單原子氣體，標準狀況下的密度為9.86kg/m3，是鈾衰變產物中常溫下唯一的氣態元素。氡可溶解于水和多種液體中，也易溶于血液和脂肪中，其化學性質很不活潑，不能形成具有離子鍵和原子鍵的化合物，不能形成鹽、氧化物和通常的分子。

3 氡的來源

氡（222Rn）來源于鐳（226Ra）的衰變，1Bq的226Ra每秒鐘產生2×10-6Bq的222Rn，而226Ra的多少取決于自然界中的鈾（238U）含量。人類的生產實踐改變了鈾在自然界中的分布，使得氡的來源也多樣化。

3.1 地表及海洋的釋放

地表氡的平均析出率約為16mBq·m-2.m-2·s-1，乘上陸地和總面積可知陸地表面每年向大氣中釋放7.6×1019Bq的氡；海水中含有一定量的226Ra，平均濃度約為1Bq·m-3，海洋每年向大氣釋放8×1017Bq的氡。大陸和海洋上大氣中氡濃度差異懸殊，導致了海岸附近大氣中的氡濃度會受風向的影響。當風從海上吹向陸地時，氡濃度下降，反之上升。即使距海岸幾百公里的大陸深處，這種影響亦是明顯的。

3.2 植物和地下水的載帶

植物的生長將增加地表氡的釋放。實測結果表明，種五谷的土地氡的釋放率是那些不毛之地的3～5倍。地下水會把地殼深處的氡帶到地面而釋放到環境大氣中。地下水中的氡濃度很高，一般在1.85×105Bq·m-3左右，高者可達1.85×107Bq·m-3，可能形成局部地區的重要氡源。由于植物和地下水的作用，每年向大氣中釋放約1×1019Bq的氡。

3.3 核工業釋放

核工業的發展，尤其是在核燃料生產過程中，如采礦、水冶是釋放氡的主要環節。我國一個正在生產的中等鈾礦山每天要排入環境1010Bq的氡。到2001年為止，世界上積存的鈾廢石達400多億t，鈾尾礦200多億t，在一些地方已造成了較為復雜的輻射環境問題[3]。隨著核能的開發利用，必須要大力發展鈾礦冶工業，隨之也將產生大量的鈾廢石和尾礦。

3.4 煤和天然氣的燃燒

煤是工業和居民生活中廣泛使用的化石燃料，煤灰也就成了一種人工氡氣源，而且是永不消失的氡源。估計全世界由于燒煤每年釋放到大氣中的氡約1×1013Bq。天然氣中氡濃度差異很大，不同城市天然氣中氡濃度不同。與燒煤相比，燒天然氣更容易增加室內的氡濃度。

3.5 磷酸鹽工業

磷酸鹽礦石中的鈾含量高，尤其以海生磷酸鹽礦石為最高。磷酸鹽工業的副產品石膏通常作為建筑材料，無疑會增加室內的氡濃度，估計在全世界由于磷酸鹽工業每年釋放到大氣中1×1018Bq的氡。

3.6 建筑物和非鈾礦山的釋放

一般建筑物和非鈾礦山，都有氡及其子體產生，在通風和擴散的作用下室內的氡便進入環境[4]。各種地下工程（人防、地下旅館、地下室住宅、地鐵及其它地下設施等），特別是通風條件差的工程，氡及其子體劑量可大幅度增高，造成對人類健康的危害。

4 氡及其子體的危害

氡是天然輻射照射源中的最大者[5]。氡衰變后產生一系列長的和短的壽命子體，它們在與人等生物肌體的作用時會產生生物的效應，就最開始的關鍵使肌體分子產生電離和激發，使生物肌體的正常機能遭到破壞。這種作用可以是直接的，即射線直接作用于組成肌體的蛋白質、碳水化合物、酵等，也可以是間接的，即射線與肌體內的水分子起作用，產生強氧化劑和強還原劑，破壞肌體的正常物質代謝。由于水占人體重量的70%左右，所以射線的間接作用對人體健康的影響更大。

氡的危害有兩個特征，一是隱蔽性，二是任意性。所謂隱蔽性,有兩種含義：作為一種化學物質，氡無色、無味，數量渺小，難以發覺；另一方面，氡的危害主要是輻射生物效應，它的直接作用相對機械力傷害、燙傷等而言是很微小的，但由此引發的復雜生物化學過程可以導致嚴重的傷害。所謂任意性，就是指氡致肺癌是隨機性現象，對一個人可能發生也可能不發生，只有對人數眾多的群體才能體現出確定的發病率[6]。

總之，氡及其子體是所有天然核素中對人類危害最為嚴重的一類，一是它易吸入，造成內輻射，二是它能產生大量的α 粒子，而α 粒子的電離本領又很大，在1μm的生物組織內能產生2000～6000對離子，對生物肌體破壞性特別大。

長期吸入高濃度的氡及其子體能引起肺癌。如果劑量不很大，潛伏期一般為15～40a同樣可以破壞表皮細胞和“電離”肌肉，造成肺癌，甚至白血病。

5 氡的測量方法

氡及其子體衰變時產生α、β、γ 射線，利用這些射線可以測量氡。

5.1 靜電計法

靜電計法也叫電離室法，是測量氡最經典的方法。該法測氡的原理是基于射線對空氣的電離作用和帶電導體在電場中的運動。含氡氣體進入電離室后，氡及其子體放出的射線使空氣電離，產生正負離子。電荷量與氡的濃度成正比。靜電計法測氡范圍是4×101～4×104Bq·m-3。

5.2 閃爍室法

其原理是氡進入閃爍室后，氡及其子體發射的α 粒子使閃爍室壁的ZnS(Ag)產生閃光，光電倍增管將這種訊號變成電脈沖，經放大最后記錄下來。單位時間內的脈沖數與氡濃度成正比，從而可確定氡濃度。

該方法操作簡便，準確度高，靈敏度高于靜電計片，可達到37Bq·cm-3。缺點是測量時間長，要3h以上，靈敏度還不夠高，一般不能用于環境測量。

5.3 雙濾膜法

它的原理是抽氣過程中，入口濾膜濾掉空氣中已有的氡子體，純氡在通過雙濾膜管的過程中又生成新的子體（主關鍵是218Po），在當中的一些部分為出口濾膜所收集。

該方法最大優點是排除了氡子體的干擾，提高了測量準確定。操作簡便，時間較短。

5.4 徑跡蝕刻法

其原理是氡及其子體發射的α 粒子轟擊探測器時，便產生亞微觀型損傷徑跡，而在其射程的終端徑跡最顯著。用化學或電化學蝕刻的方法將有徑跡部分同無徑跡的基底材料分開，擴大損傷徑跡，然后用光學顯微鏡或火花計數器訊出徑跡密度，從而可確定氡濃度。使用的蝕刻片為硝酸纖維或醋酸纖維膜。

5.5 活性炭盒法

活性炭吸附法為累積測量方法,由于其采樣器在測量現場累積一定時間,可以測量累積時間內的均值,抗干擾能力大大提高[7]。其原理是氡擴散進炭床時便被活性炭吸附，同時衰變，新生的子體便沉積在活性炭內，用γ 譜儀測量活性炭盒的氡子體特征γ射線或峰群強度，根據特征峰的面積可計算出氡濃度，現在也有用α 譜儀或液閃譜儀來測量的。

該方法優點是測量便捷，缺點是測量儀器設備昂貴，因此其應用到一定的影響，對測量過程中一些影響因素的研究缺乏深度。

5.6 其它測量方法

還有一些其它測量方法，如熱釋光氡子體測量法、氣球法、靜電擴散法，駐極體方法等。

6 我國室內氡水平

用累積氡探測器對我國一些城市（1997-2002年）2117間普通住房和部分地區煤渣磚建筑物、地下建筑物和窯洞中的氡濃度進行為期3-6個月的測量。各類房屋的測量結果和水平分布列入表1。

由表1可見，18個城市普通房屋中氡濃度的算數平均值為44.1Bqm-3,其中氡濃度超過100Bq·m-3、200 Bq·m-3、400 Bq·m-3房間數分別為139間、20間和2間，約占測量總數的6.5%、1%和0.1%。

7 結語

近年來，世界衛生組織（WHO）高度重視室內氡對公眾的健康影響問題。我國居民住宅的數目還在大幅度增加，因此我國應定期開展氡水平的調查，對評價和控制天然輻射照射對居民的健康影響具有重要意義。

表1 我國部分地區室內氡濃度（Bq.m-3）

[1]ICRP室內氡子體照射產生的肺癌危險.ICRP第50號出版物(李素云譯).北京:原子能出版社,1992.

[2]UNSCEAR電離輻射源與效應UNSCEAR 1993報告(中譯本).北京:原子能出版社,1995.

[3]周星火.鈾廢石堆放場地的氡析出特征.輻射防護通訊,2001 21(5):27.

[4]任天山.室內氡的來源、水平和控制.輻射防護,2001 21(5):291.[5]潘自強.我國天然輻射水平和控制中一些問題的討論.輻射防護,2001 21(5):257.

[6]丘壽康.有關氡危害與評價的認識問題.輻射防護通訊,2001 21(6):3.

[8]付錦,韓耀照,張彪.活性炭吸附法測量鈾尾礦氡析出率.輻射防護通訊,2003 23(2):32.

[9]潘自強.輻射防護的現狀和未來.北京:原子能出版社,1997.