貴州省新型墻體材料天然放射性水平評價

張縣云++漆貴海+李金桃

【摘要】通過對貴州省新型墻體材料放射性檢測與評價，為貴州省新型墻體材料的生產(chǎn)和應用提供參考依據(jù)。結果表明：貴州省混凝土磚、砌塊、蒸壓加氣混凝土、石膏砌塊以及建筑墻板等材料內(nèi)、外照射指數(shù)水平以及中放射性核素226Ra、232Th和40K所致年有效劑量率均符合國家標準，粉煤灰磚、燒結磚和砌塊由于廢渣摻量大、放射性元素含量高導致放射性水平相對偏高。

【關鍵詞】新型墻體材料；放射性；評價

1.前言

（1）隨著貴州省經(jīng)濟的發(fā)展，引入大量化工廠、冶煉廠、水泥廠等企業(yè)，隨之而來粉煤灰、煤矸石、磷渣、磷石膏等廢渣堆存量急劇增加，對環(huán)境、居民生活等造成很大的影響。因此，政府有關部門為鼓勵企業(yè)進行廢渣的資源綜合利用，積極出臺減稅、免稅、退返墻改基金等相關政策，以推動我省新型墻體材料的發(fā)展。

（2）廢渣的大量摻入導致新型墻體材料放射性水平增加，而大多數(shù)新型墻體材料生產(chǎn)企業(yè)又缺乏必要的放射性檢測設備，造成我省新型墻體材料放射性水平差異較大。

（3）新型墻體材料中普遍存在放射性核素226Ra、232Th和40K[1]，是室內(nèi)輻射和空氣中氡的主要來源之一，對居民的健康產(chǎn)生嚴重的影響。因此，對貴州省新型墻體材料產(chǎn)品進行取樣檢測，對其放射性水平進行評價，計算放射性核素226Ra、232Th和40K所致居民總年有效劑量，試驗結果將為貴州省新型墻體材料的生產(chǎn)和應用提供參考依據(jù)，有利于加強貴州省新型墻體材料市場管理以及新型墻體材料的可持續(xù)發(fā)展。

2. 樣本采集、制備與評價依據(jù)

2.1樣本采集和制備。樣品來源于貴陽、畢節(jié)、銅仁、遵義、黔東南州等地新型墻材生產(chǎn)企業(yè)和建材市場，共采集新型墻體材料原樣236個批次。隨機抽取兩份樣品，每份不少于2Kg，一份封存，另一份做為檢驗樣品；將采集的樣品在105℃的烘箱中烘干至恒重，破碎粉磨，采用0.16mm方孔篩進行篩分，將篩下的細粉稱取500g裝入100×75mm的聚乙烯，靜置24h待放射性平衡后，采用低本底多道γ能譜儀放射性元素活度檢測，測量時長為1h。

2.2評價依據(jù)。 根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010和《電離輻射與輻射源安全》GB18871-2002對新型墻體材料產(chǎn)品的放射性進行評價。

3. 結果與分析

3.1貴州省新型墻體材料放射性核素含量。

（1）將制備好的樣品進行放射性核素活度檢測，試驗結果如表1所示：

由表1可見，各類新型墻材產(chǎn)品放射性活度濃度有很大的差異，粉煤灰磚的226Ra的放射性活度濃度為83.80Bq/Kg，其次為燒結磚和砌塊，226Ra的放射性活動濃度為78.37Bq/Kg，混凝土磚、混凝土砌塊、蒸壓加氣混凝土、石膏砌塊、建筑墻板的226Ra的放射性活度濃度最低；新型墻體材料中232Th的放射性活度濃度普遍不高，最高的燒結磚和砌塊為39.62Bq/Kg；新型墻體材料中40K的放射性活度濃度差異較大，粉煤灰磚、燒結磚和砌塊中40K的放射性活度濃度分別為621.58Bq/Kg和572.67Bq/Kg，石膏砌塊和建筑墻板的40K的放射性活度濃度較低，分別為19.60Bq/Kg和92.76Bq/Kg。與國際建材典型值[2]（226Ra、232Th和40K分別為50、50、500Bq/Kg）相比，燒結磚和砌塊、粉煤灰磚中的放射性元素活度相對偏高。

3.2貴州省新型墻體材料的內(nèi)、外照射指數(shù)水平。

（1）根據(jù)表1中的放射性核素含量，按照《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010中的計算方法，對貴州省新型墻體材料的內(nèi)、外照射指數(shù)進行計算，結果如表2所示：

由表3可知：超標的新型墻體材料中摻入的粉煤灰和煤矸石含有高放射性活度濃度的226Ra和40K，新型墻材生產(chǎn)企業(yè)為了獲得即征即返的退稅優(yōu)惠和降低生產(chǎn)成本，使得產(chǎn)品中含有高摻量的工業(yè)廢渣。根據(jù)有關資料表明：煤燃燒后，煤中的226Ra、232Th和40K等放射性元素會富集到粉煤灰顆粒中去，顆粒越小，比表面積越大，放射性物質(zhì)吸附性能更高，粉煤灰中放射性水平比原煤高1.3倍～6.3倍[3]。因此，在粉煤灰、煤矸石等廢渣進行綜合利用時，應把握原材料的放射性水平，調(diào)整摻加量，使新型墻體材料的放射性水平在合理的范圍之內(nèi)。

3.4貴州省新型墻體材料中226Ra、232Th和40K所致居民計量估算。

3.4.1假設居民接受的照射僅來自室內(nèi)，劑量率僅取決與建筑圍護結構中建材產(chǎn)品中放射性核素活度水平。根據(jù)聯(lián)合國輻射效應科學委員會（UNSCEAR）推薦，建筑材料所致居民的年有效劑量率（AEDE）的計算公式為[4]：

AEDE（mSv/y） =D×8760（h/y） ×0.8×0.7 （Sv/Gy） 10-6 （1）

D=0.92CRa +1.1 CTh+0.08CK （2）

式中： CRa、CTh、CK分別為樣品中的226Ra、232Th和40K放射性活動濃度，D為離地面1m處的空氣析出劑量率，8670為全年小時數(shù)，0.8為室內(nèi)居留因子，0.7為大氣中吸收劑量率轉(zhuǎn)換成年有效劑量率的換算系數(shù)。根據(jù)公式（1）、（2）計算貴州省新型墻體材料中226Ra、232Th和40K所致的年有效劑量率（AEDE），其結果如圖1所示：

圖1居民有效劑量率3.4.2從圖1中可以看出，粉煤灰磚、燒結磚和砌塊所致居民年有效劑量率最高，分別為0.81mSv/y和0.79mSv/y，其次為混凝土磚0.51mSv/y。墻體材料是建筑物的重要組成部分，其在房屋建筑材料中占70%的比例，由墻體材料釋放的γ射線外照射和氡氣體的內(nèi)照射，是居民長期持續(xù)的放射性元素照射，根據(jù)《電離輻射與輻射源安全》GB18871-2002規(guī)定正常照射所致的居民個人年有效劑量不超過1mSv/y，貴州省新型墻體材料放射性平均水平滿足國家限制的規(guī)定，但粉煤灰磚、燒結磚和砌塊表現(xiàn)出較高的有效劑量率且存在IRa和Iγ超出標準限制的產(chǎn)品。因此，根據(jù)其放射性來源，建議在新型墻體材料生產(chǎn)過程中隨時把握主要原料尤其是廢渣原料的放射性水平，合理的調(diào)整其摻加量，降低新型墻體材料中的放射性核素含量，使新型墻體材料放射性降低到合理水平。

4. 結論

（1）貴州省大部分新型墻體材料放射性水平在國家標準《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010的限值范圍之內(nèi)，可廣泛使用于各類建筑工程中。

（2）粉煤灰磚、燒結磚和砌塊輻射水平相對較高，部分產(chǎn)品超出《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010的限制，其原因一是廢渣摻量較大；二是廢渣中放射性元素含量較高。

（3）粉煤灰磚、燒結磚和砌塊所致居民年有效劑量率最高，分別為0.81mSv/y和0.79mSv/y。貴州省新型墻材放射性核素平均水平所致的居民年有效劑量滿足《電離輻射與輻射源安全》GB18871-2002。

參考文獻

[1]趙彩鳳，盧新衛(wèi)，李楠，等.包頭市建筑主體材料天然放射性水平.核技術，2012，35（8）：611-614.

[2]陳益蘭，劉承偉，劉守延，等.廣西建筑主體材料放射性水平評價.中國輻射衛(wèi)生.2008，17（4）：450-451.

[3]吳錦海，李金全，周天豹.我國原煤及煤渣、粉煤灰的放射性水平調(diào)查.上海環(huán)境科學，1989，8（1）：16-17.

[4]UNSCEAR（United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation）.Sources，Effects and Risks of ionizing radiation[R]，United Nations.New York，2000.