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(huán)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(guān)鍵詞:土壤 氡 測定方法 防氡措施

中圖分類號:X833 文獻(xiàn)標(biāo)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(xì)胞的機(jī)質(zhì)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?yàn)橥寥朗怯蓭r石產(chǎn)生的。變質(zhì)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(xì)孔空間中。這些毛細(xì)孔中有水的情況下可以減緩氡的釋放,而且增加它在毛細(xì)孔中停留的可能性。對于多數(shù)土壤,產(chǎn)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(yùn)動

氡可以較容易地離開巖石和土壤,進(jìn)入巖石縫隙、空隙及土壤顆粒之間的小孔空間中。影響氡運(yùn)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(jīng)α衰變后產(chǎn)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(tài),它們能被許多物質(zhì)(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(dǎo)致肺癌,主要通過被呼吸系統(tǒng)截留的氡子體在肺部不斷累積完成,其誘發(fā)肺癌的潛伏期大多都在15年以上。

(2)導(dǎo)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(jīng)系統(tǒng),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(guān)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(shù)百Bq/m3,這樣高的氡濃度的測量可以采用電離室法、靜電擴(kuò)散法、閃爍瓶法、金硅面壘型探測器等方法進(jìn)行測量[2]。

3.1 金硅面壘型探測器測量法

半導(dǎo)體探測器是以半導(dǎo)體材料(鍺、硅等)為探測介質(zhì)的輻射探測器,主要有結(jié)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(dāng)入射粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測器的靈敏區(qū)時,即產(chǎn)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(yùn)動,收集電極上會感應(yīng)出電荷,從而在外電路形成信號脈沖。

半導(dǎo)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(shù)器﹑閃爍計數(shù)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(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,不用很高電壓,適合空間環(huán)境的嚴(yán)格要求。其缺點(diǎn)是不能做大做厚,難以測量高能輻射和低強(qiáng)度輻射;輸出信號小,電子線路復(fù)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(zhì)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(zhuǎn)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(fā)射的α粒子使瓶壁的ZnS產(chǎn)生閃爍熒光。放置3h后,測量核輻射。氡濃度計算:

3.3 靜電擴(kuò)散法

土壤中含氡的氣體經(jīng)專用采樣器采集,經(jīng)過干燥器抽入筒內(nèi),在筒的頂端裝入金屬收集片并施加負(fù)高電壓。因氡衰變后產(chǎn)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(jīng)兩分鐘后,取出收集片放入操作臺探測器內(nèi),測RaA的α射線的強(qiáng)度,從而確定氡濃度(α射線的強(qiáng)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(biāo)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(jìn)入室內(nèi)環(huán)境。

(1)在建筑物選址、規(guī)劃設(shè)計時,應(yīng)先調(diào)查該地區(qū)是否為高氡區(qū),要選擇低氡區(qū)作為房屋的建設(shè)基地;如不能避開高氡區(qū),在地基以及地面處理時,應(yīng)采用密封性能良好的材料進(jìn)行嚴(yán)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(jìn)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(yīng)有綠色環(huán)保意識,裝飾材料的使用必須參照國家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(GB 6566-2001)選用檢測合格的A類裝飾材料用于室內(nèi),C類裝飾材料絕對不能用于居室內(nèi)裝修,這樣可以減少裝飾材料對于室內(nèi)空氣中氡濃度的影響[2]。

(3)對已經(jīng)修建并通過專業(yè)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣中氡濃度較高的房屋進(jìn)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(nèi)環(huán)境的釋放,對于處理不好、氡滲漏嚴(yán)重的地面應(yīng)重新進(jìn)行防氡處理;若室內(nèi)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(nèi)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(jìn)入室內(nèi)[2]。

參考文獻(xiàn)

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

[2] GB 50325-2010,民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范[S].

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