天然輻射源氡對人與環(huán)境的影響

王亮 丁金林 陳群華

（浙江省輻射環(huán)境監(jiān)測站 浙江杭州 310012）

1 前言

氡及其子體是形成肺癌關(guān)鍵的有害原因的其中一項(xiàng)，國際放射防護(hù)委員會(ICRP)第50號出版物估計(jì)公眾肺癌的10%可歸因于氡及其子體的照射[1]。聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(UNSCEAR)1993年報(bào)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(zhì)

氡是無色無味的惰性氣體，又是單原子氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為9.86kg/m3，是鈾衰變產(chǎn)物中常溫下唯一的氣態(tài)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(xué)性質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)實(shí)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(dǎo)致了海岸附近大氣中的氡濃度會受風(fēng)向的影響。當(dāng)風(fēng)從海上吹向陸地時(shí)，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(shí)測結(jié)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(huán)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(dá)1.85×107Bq·m-3，可能形成局部地區(qū)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(yè)釋放

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

3.4 煤和天然氣的燃燒

煤是工業(yè)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(jì)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(nèi)的氡濃度。

3.5 磷酸鹽工業(yè)

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(yè)的副產(chǎn)品石膏通常作為建筑材料，無疑會增加室內(nèi)的氡濃度，估計(jì)在全世界由于磷酸鹽工業(yè)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(chǎn)生，在通風(fēng)和擴(kuò)散的作用下室內(nèi)的氡便進(jìn)入環(huán)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(shè)施等），特別是通風(fēng)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(chǎn)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(shí)會產(chǎn)生生物的效應(yīng)，就最開始的關(guān)鍵使肌體分子產(chǎn)生電離和激發(fā)，使生物肌體的正常機(jī)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(zhì)、碳水化合物、酵等，也可以是間接的，即射線與肌體內(nèi)的水分子起作用，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)還原劑，破壞肌體的正常物質(zhì)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(gè)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(xué)物質(zhì)，氡無色、無味，數(shù)量渺小，難以發(fā)覺；另一方面，氡的危害主要是輻射生物效應(yīng)，它的直接作用相對機(jī)械力傷害、燙傷等而言是很微小的，但由此引發(fā)的復(fù)雜生物化學(xué)過程可以導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害。所謂任意性，就是指氡致肺癌是隨機(jī)性現(xiàn)象，對一個(gè)人可能發(fā)生也可能不發(fā)生，只有對人數(shù)眾多的群體才能體現(xiàn)出確定的發(fā)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(yán)重的一類，一是它易吸入，造成內(nèi)輻射，二是它能產(chǎn)生大量的α 粒子，而α 粒子的電離本領(lǐng)又很大，在1μm的生物組織內(nèi)能產(chǎn)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(xì)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(shí)產(chǎn)生α、β、γ 射線，利用這些射線可以測量氡。

5.1 靜電計(jì)法

靜電計(jì)法也叫電離室法，是測量氡最經(jīng)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(dǎo)體在電場中的運(yùn)動。含氡氣體進(jìn)入電離室后，氡及其子體放出的射線使空氣電離，產(chǎn)生正負(fù)離子。電荷量與氡的濃度成正比。靜電計(jì)法測氡范圍是4×101～4×104Bq·m-3。

5.2 閃爍室法

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

該方法操作簡便，準(zhǔn)確度高，靈敏度高于靜電計(jì)片，可達(dá)到37Bq·cm-3。缺點(diǎn)是測量時(shí)間長，要3h以上，靈敏度還不夠高，一般不能用于環(huán)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(guān)鍵是218Po），在當(dāng)中的一些部分為出口濾膜所收集。

該方法最大優(yōu)點(diǎn)是排除了氡子體的干擾，提高了測量準(zhǔn)確定。操作簡便，時(shí)間較短。

5.4 徑跡蝕刻法

其原理是氡及其子體發(fā)射的α 粒子轟擊探測器時(shí)，便產(chǎn)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(xué)或電化學(xué)蝕刻的方法將有徑跡部分同無徑跡的基底材料分開，擴(kuò)大損傷徑跡，然后用光學(xué)顯微鏡或火花計(jì)數(shù)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(xiàn)場累積一定時(shí)間,可以測量累積時(shí)間內(nèi)的均值,抗干擾能力大大提高[7]。其原理是氡擴(kuò)散進(jìn)炭床時(shí)便被活性炭吸附，同時(shí)衰變，新生的子體便沉積在活性炭內(nèi)，用γ 譜儀測量活性炭盒的氡子體特征γ射線或峰群強(qiáng)度，根據(jù)特征峰的面積可計(jì)算出氡濃度，現(xiàn)在也有用α 譜儀或液閃譜儀來測量的。

該方法優(yōu)點(diǎn)是測量便捷，缺點(diǎn)是測量儀器設(shè)備昂貴，因此其應(yīng)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(kuò)散法，駐極體方法等。

6 我國室內(nèi)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(qū)煤渣磚建筑物、地下建筑物和窯洞中的氡濃度進(jìn)行為期3-6個(gè)月的測量。各類房屋的測量結(jié)果和水平分布列入表1。

由表1可見，18個(gè)城市普通房屋中氡濃度的算數(shù)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(shù)分別為139間、20間和2間，約占測量總數(shù)的6.5%、1%和0.1%。

7 結(jié)語

近年來，世界衛(wèi)生組織（WHO）高度重視室內(nèi)氡對公眾的健康影響問題。我國居民住宅的數(shù)目還在大幅度增加，因此我國應(yīng)定期開展氡水平的調(diào)查，對評價(jià)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(qū)室內(nèi)氡濃度（Bq.m-3）

[1]ICRP室內(nèi)氡子體照射產(chǎn)生的肺癌危險(xiǎn).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(yīng)UNSCEAR 1993報(bào)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(hù)通訊,2001 21(5):27.

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

[6]丘壽康.有關(guān)氡危害與評價(jià)的認(rèn)識問題.輻射防護(hù)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(hù)通訊,2003 23(2):32.

[9]潘自強(qiáng).輻射防護(hù)的現(xiàn)狀和未來.北京:原子能出版社,1997.