陶瓷負(fù)離子磚的放射性檢測(cè)初探

彭清之 王雪 彭超 劉定魯

摘 要：隨著社會(huì)進(jìn)步以及人們環(huán)保意識(shí)的提高，健康日趨引起人們的重視。生活水平得到了長足的提高同時(shí)，生存環(huán)境卻在不斷的惡化，負(fù)離子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前負(fù)離子瓷磚流行，但是目前市面上的負(fù)離子瓷磚雜亂無章、良莠不齊。目前有幾個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行中，例如中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會(huì)主導(dǎo)的《可誘生空氣負(fù)離子陶瓷磚》、中國建筑材料流通協(xié)會(huì)主導(dǎo)的《負(fù)離子陶瓷磚定義及應(yīng)用》等標(biāo)準(zhǔn)。但是材料的來源與安全性需要引起我們的注意，本文就目前市場上的一些負(fù)離子材料做了一些放射性相關(guān)的試驗(yàn)，并進(jìn)行簡單分析和探討。

關(guān)鍵詞：陶瓷磚;負(fù)離子;材料;放射性

1 前言

生活中有許多東西都具有放射性，宇宙射線、土壤、醫(yī)院的CT、燈光、空氣、還有吃的食物、蔬菜、水、肉制品等都可能會(huì)產(chǎn)生放射，所以放射性并不可怕，但是要有一定限制，過量的放射性會(huì)造成對(duì)人的傷害，影響健康。放射性在產(chǎn)生危害同時(shí)，也會(huì)給人類帶來幫助，比如醫(yī)療領(lǐng)域的多種應(yīng)用，放射性誘導(dǎo)空氣產(chǎn)生的負(fù)離子在一定量的范圍內(nèi)也可以帶來改善環(huán)境質(zhì)量的效果。眾多陶瓷磚企業(yè)看中這個(gè)商機(jī)，紛紛推出使用后能夠提高空氣中負(fù)離子濃度的瓷磚。對(duì)于陶瓷磚所產(chǎn)生的負(fù)離子濃度測(cè)試方法有多種，為了簡單明了向顧客展示，現(xiàn)在普遍使用的負(fù)離子測(cè)試儀有兩種便攜式的，一種是冷凝管探測(cè)器式測(cè)試氣體離子密度標(biāo)準(zhǔn)儀器;另一種是通過能量補(bǔ)償傳感器（蓋革-繆勒管），探測(cè)放射線含量，再通過專門的計(jì)算模塊，換算成放射性將空氣電離產(chǎn)生的負(fù)離子數(shù)量。因此我們?cè)诳吹截?fù)離子的好處的同時(shí)，要權(quán)衡負(fù)離子材料中的放射性核素?cái)?shù)量，本文通過使用熒光分析儀分析檢測(cè)負(fù)離子材料成份，使用全自動(dòng)低本底多道Y能譜儀對(duì)負(fù)離子材料的放射性值進(jìn)行測(cè)試。

2 負(fù)離子的產(chǎn)生機(jī)制與作用

空氣是由無數(shù)分子組成的，由于自然界中，宇宙射線，射線，紫外線，土壤和大氣中的放射線的影響，有些空氣分子就會(huì)放出電子，被釋放出來的電子很快就與空氣中了中性分子結(jié)合成負(fù)離子?？諝庵械呢?fù)離子受地理?xiàng)l件的特殊性，土壤放射性質(zhì)的活動(dòng)性及氣象因素（風(fēng)、雨、雷、濕度和云彩等）的影響而改變。濕度小、灰塵少，通風(fēng)好的空氣中負(fù)離子數(shù)較多，海邊噴泉附近及山區(qū)的空氣中負(fù)離子數(shù)量大量增加。[1]負(fù)離子是由1889年德國科學(xué)家Elster和Gertel發(fā)現(xiàn)，距今已有128年的歷史，負(fù)離子材料的應(yīng)用在現(xiàn)在城市化、工業(yè)化的環(huán)境中，能使人呼吸舒暢，對(duì)人體可起到消除疲勞，促進(jìn)睡眠，增進(jìn)食欲，甚至預(yù)防心腦血管疾病的作用，空氣中負(fù)離子還具有集成除臭，凈化空氣、活化水質(zhì)等作用。

3 常見的負(fù)離子材料

比較常見的有兩種：（1）電氣石粉，這也目前較易取得和相對(duì)安全的材料，但根據(jù)成學(xué)海等在封閉壓力酸溶-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定電氣石中29種元素[2]的研究，電氣石也是包含有放射性元素，只是含量較低。（2）負(fù)離子粉：利用稀土礦粉或者稀土廢礦渣提煉、研磨而成的，價(jià)格比電氣石粉更具優(yōu)勢(shì)。廣東三水大鴻制釉有限公司的董事長蔡憲昌在接受建材天地《有人給我推薦負(fù)離子瓷磚 但我不知道好不好用》訪問中也談到，目前市面上的負(fù)離子釉良莠不齊，價(jià)格從幾百元每噸至十幾萬每噸都有，有些不良廠家，甚至從尾礦中提取負(fù)離子，殊不知尾礦還含有很多有害的物質(zhì)，嚴(yán)重危害人的健康。陶瓷磚的釉料無論是陶瓷負(fù)離子墨水、還是負(fù)離子釉料，無非都是在原有配方的基礎(chǔ)上加入負(fù)離子材料，用于激發(fā)負(fù)離子，負(fù)離子的強(qiáng)弱，與加入的方式、加入數(shù)量都有關(guān)系。

4 實(shí)驗(yàn)部分

4.1 儀器及試劑

FYFS-2002F全自動(dòng)低本底多道Y能譜儀（湖北方圓環(huán)保科技有限公司）。AB104-N分析天平（0.0001 g）、ME2002E /02電子天平（0.01g）（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）。101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海滬南科學(xué)儀器聯(lián)營廠）、陶瓷蒸發(fā)缽、SX2-10-12馬弗爐（佛山電爐廠）、瑪瑙研磨缽、瓷坩堝、干燥器，表面皿、噴槍、一次燒陶瓷生坯、瓦斯窯（0 ～ 1250℃）、純凈水

4.2 樣品

4.2.1樣品的預(yù)處理

本文主要針對(duì)目前市面上常見的用于生產(chǎn)負(fù)離子陶瓷磚的陶瓷負(fù)離子墨水和粉進(jìn)行測(cè)試。

陶瓷負(fù)離子墨水樣品預(yù)處理：由于該樣為液態(tài)樣品，我們需先將其處理為固態(tài)粉體才能測(cè)試。取500 g樣置于陶瓷蒸發(fā)缽，放入馬弗爐逐漸升溫，從室溫升到時(shí)300℃時(shí)恒溫1 h，然后升溫至700℃恒溫2 h，直至黑色揮發(fā)物被全部燒掉恒重為止。這個(gè)過程中要注意先關(guān)閉高溫室的門，并打開高溫室的抽風(fēng)排氣系統(tǒng)做好氣體的排放，因?yàn)樘沾韶?fù)離子墨水的溶劑油及添加劑會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙及異味，危害人體健康。將冷卻后的置于陶瓷蒸發(fā)缽陶瓷負(fù)離子墨水樣品取出，使用瑪瑙研磨缽將樣品初步破碎。

4.2.2放射性樣品處理

（1）陶瓷負(fù)離子材料預(yù)處理。

按陶瓷廠一般使用比例代入制作陶瓷磚，陶瓷墨水施釉機(jī)械為噴墨機(jī)，但噴墨機(jī)使用條件繁鎖、費(fèi)用高，這里使用噴槍代替。按墨水以7 g/m2施墨量計(jì)算，施于約300 g一次燒陶瓷生坯中。負(fù)離子粉樣品：取100 g粉加入60 ml純凈水，混勻后以3.36 g/m2施于約300 g一次燒陶瓷生坯中。一般陶瓷負(fù)離子材料為施在陶瓷磚的最上面，以保證最大效果。常規(guī)陶瓷磚會(huì)先施底釉、面釉，最后才施陶瓷負(fù)離子材料，這里為了減少其它元素的影響，直接施在一次燒陶瓷生坯中，在電熱鼓風(fēng)干燥箱以200℃烘30 min，以瓦斯窯以1150℃燒成，冷卻后稱重（準(zhǔn)確至0.02 g）。

（2） 制粉。

破碎樣品、縮分，研磨然后經(jīng)過0.15 mm（100目）孔徑篩，置于與標(biāo)準(zhǔn)樣品幾何形態(tài)一致的樣品盒中，搖勻，保證其體積密度最大，當(dāng)檢測(cè)樣品中天然放射性衰變鏈基本達(dá)到平衡后。在與標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量條件相同情況下采用全自動(dòng)低本底多道Y能譜儀對(duì)其進(jìn)行鐳-226、釷-232、鉀-40的比活度的測(cè)量。[3]

4.3 儀器及工作條件

采用全自動(dòng)低本底多道Y能譜儀。溫度控制在23 ± 2℃，濕度50%±10%，溫度波動(dòng)2℃的環(huán)境下使用。這也是儀器出廠刻度時(shí)的測(cè)試環(huán)境。如果用戶在室溫下使用，則需在室溫下進(jìn)行刻度，即保證測(cè)試時(shí)的環(huán)境條件和刻度時(shí)的環(huán)境條件相一致。通道以選擇1024為最佳。

4.4 測(cè)定

4.4.1放射性測(cè)試結(jié)果

放射性測(cè)試結(jié)果如圖1、2所示。

4.4.2結(jié)果與計(jì)算[3]

（1）內(nèi)照射指數(shù)。

內(nèi)照射指數(shù)，按式（2）計(jì)算：

200——僅考慮內(nèi)照射情況下，GB 6566-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226的放射性比活度限量，單位為Bq/Kg。

（2）外照射指數(shù)。

外照射指數(shù)，按式（3）計(jì)算：

CRa、CTh、CK——建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度，單位為Bq/Kg;

370、260、4200——分別為僅考慮外照射情況下，GB 6566-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40在其各自單獨(dú)存在時(shí)GB 6566-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放射性比活度限量，單位為Bq/Kg。

（3）結(jié)果比較。

比較結(jié)果如表1所示。

根據(jù)GB 6566-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3]，A類裝飾材料中天然放射性核素、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時(shí)滿足 IRa≤1.0和Ir≤1.3;B類裝飾材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時(shí)滿足 IRa≤1.3和Ir≤1.9;C類裝飾材料中天然放射性核素、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時(shí)滿足 Ir≤2.9。而HJ/T 297-2006 《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 陶瓷磚》[4]規(guī)定更嚴(yán)格，要求 IRa≤0.9和Ir≤1.2。很明顯如果這個(gè)負(fù)離子粉按5 g/m2使用的話放射性未達(dá)到A類裝飾材料的要求，只能用于Ⅱ類民用建筑物、工業(yè)建筑內(nèi)飾面及其他一切建筑的外飾面?；蛘呔褪墙档瓦@個(gè)負(fù)離子使用比例，以減少放射性。

4.4.3 注意事項(xiàng)

采用全自動(dòng)低本底多道Y能譜儀[5]，儀器硬件狀態(tài)（參數(shù)）檢查，因?yàn)槭窍鄬?duì)測(cè)量，所以必須保證和刻度狀態(tài)一致。因?yàn)槭窍鄬?duì)測(cè)量，所以必須檢測(cè)軟件的參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)庫的正確性與完整性。長期穩(wěn)定性檢查，可以用鐳-226某個(gè)鋒長期觀察鋒位的變化。每周測(cè)量一次標(biāo)準(zhǔn)混合樣品與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，檢查結(jié)果的可靠性。同一樣品不同時(shí)間測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定。儀器的狀態(tài)發(fā)生變化，（穩(wěn)定性漂移、效率）或分析軟件參數(shù)問題。

5 結(jié)語

綜上所述，我們要看到負(fù)離子對(duì)人體健康與改善環(huán)境的各種作用，但也不能忽略了其放射性的特性，特別是應(yīng)用在A類建筑材料的陶瓷磚，因?yàn)檫@是人們居住、工作、學(xué)習(xí)、娛樂的場所，平衡負(fù)離子材料在陶瓷磚中的放射性核素限量，使用負(fù)離子材料須經(jīng)過測(cè)試，得到安全的使用比例。不能只是為了負(fù)離子數(shù)量而不考慮放射性核素?cái)?shù)量。包括2017年9月28日啟動(dòng)的“廣東優(yōu)質(zhì)”品牌認(rèn)定對(duì)陶瓷磚放射性限量、鉛鎘溶出等提出了更高的要求。要使放射性核素?cái)?shù)量控制在認(rèn)可的水平，并且嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類與使用，以保證對(duì)人體的健康、滿足消費(fèi)者的質(zhì)量需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃美光.空氣負(fù)離子及其在醫(yī)療上的應(yīng)用[J].人民軍醫(yī).1962.02;20-21.

[2] 成學(xué)海，夏傳波，鄭建業(yè)，張文娟，劉晶.封閉壓力酸溶_電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定電氣石中29種元素 [J].巖石測(cè)試.2017（03）;231-238.

[3] GB 65667-2010 《建筑材料放射性核素限量》[S].

[4] HJ/T 297-2006 《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 陶瓷磚》[S].

[5] 王春金. 放射性知識(shí)及建筑衛(wèi)生陶瓷放射性核素的檢測(cè)[J].陶瓷.2012.05（上）;32-33.