陶瓷負離子磚的放射性檢測初探

彭清之 王雪 彭超 劉定魯

摘 要：隨著社會進步以及人們環(huán)保意識的提高，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，生存環(huán)境卻在不斷的惡化，負離子產(chǎn)品應(yīng)運而生。當前負離子瓷磚流行，但是目前市面上的負離子瓷磚雜亂無章、良莠不齊。目前有幾個相關(guān)標準在進行中，例如中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會主導的《可誘生空氣負離子陶瓷磚》、中國建筑材料流通協(xié)會主導的《負離子陶瓷磚定義及應(yīng)用》等標準。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離子材料做了一些放射性相關(guān)的試驗，并進行簡單分析和探討。

關(guān)鍵詞：陶瓷磚;負離子;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，過量的放射性會造成對人的傷害，影響健康。放射性在產(chǎn)生危害同時，也會給人類帶來幫助，比如醫(yī)療領(lǐng)域的多種應(yīng)用，放射性誘導空氣產(chǎn)生的負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)看中這個商機，紛紛推出使用后能夠提高空氣中負離子濃度的瓷磚。對于陶瓷磚所產(chǎn)生的負離子濃度測試方法有多種，為了簡單明了向顧客展示，現(xiàn)在普遍使用的負離子測試儀有兩種便攜式的，一種是冷凝管探測器式測試氣體離子密度標準儀器;另一種是通過能量補償傳感器（蓋革-繆勒管），探測放射線含量，再通過專門的計算模塊，換算成放射性將空氣電離產(chǎn)生的負離子數(shù)量。因此我們在看到負離子的好處的同時，要權(quán)衡負離子材料中的放射性核素數(shù)量，本文通過使用熒光分析儀分析檢測負離子材料成份，使用全自動低本底多道Y能譜儀對負離子材料的放射性值進行測試。

2 負離子的產(chǎn)生機制與作用

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)合成負離子?？諝庵械呢撾x子受地理條件的特殊性，土壤放射性質(zhì)的活動性及氣象因素（風、雨、雷、濕度和云彩等）的影響而改變。濕度小、灰塵少，通風好的空氣中負離子數(shù)較多，海邊噴泉附近及山區(qū)的空氣中負離子數(shù)量大量增加。[1]負離子是由1889年德國科學家Elster和Gertel發(fā)現(xiàn)，距今已有128年的歷史，負離子材料的應(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，對人體可起到消除疲勞，促進睡眠，增進食欲，甚至預防心腦血管疾病的作用，空氣中負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安全的材料，但根據(jù)成學海等在封閉壓力酸溶-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定電氣石中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）負離子粉：利用稀土礦粉或者稀土廢礦渣提煉、研磨而成的，價格比電氣石粉更具優(yōu)勢。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，目前市面上的負離子釉良莠不齊，價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離子，殊不知尾礦還含有很多有害的物質(zhì)，嚴重危害人的健康。陶瓷磚的釉料無論是陶瓷負離子墨水、還是負離子釉料，無非都是在原有配方的基礎(chǔ)上加入負離子材料，用于激發(fā)負離子，負離子的強弱，與加入的方式、加入數(shù)量都有關(guān)系。

4 實驗部分

4.1 儀器及試劑

FYFS-2002F全自動低本底多道Y能譜儀（湖北方圓環(huán)?？萍加邢薰荆?。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型電熱鼓風干燥箱（上海滬南科學儀器聯(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樣品的預處理

本文主要針對目前市面上常見的用于生產(chǎn)負離子陶瓷磚的陶瓷負離子墨水和粉進行測試。

陶瓷負離子墨水樣品預處理：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300℃時恒溫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。這個過程中要注意先關(guān)閉高溫室的門，并打開高溫室的抽風排氣系統(tǒng)做好氣體的排放，因為陶瓷負離子墨水的溶劑油及添加劑會產(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）陶瓷負離子材料預處理。

按陶瓷廠一般使用比例代入制作陶瓷磚，陶瓷墨水施釉機械為噴墨機，但噴墨機使用條件繁鎖、費用高，這里使用噴槍代替。按墨水以7 g/m2施墨量計算，施于約300 g一次燒陶瓷生坯中。負離子粉樣品：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)陶瓷磚會先施底釉、面釉，最后才施陶瓷負離子材料，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，在電熱鼓風干燥箱以200℃烘30 min，以瓦斯窯以1150℃燒成，冷卻后稱重（準確至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，置于與標準樣品幾何形態(tài)一致的樣品盒中，搖勻，保證其體積密度最大，當檢測樣品中天然放射性衰變鏈基本達到平衡后。在與標準樣品測量條件相同情況下采用全自動低本底多道Y能譜儀對其進行鐳-226、釷-232、鉀-40的比活度的測量。[3]

4.3 儀器及工作條件

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

4.4 測定

4.4.1放射性測試結(jié)果

放射性測試結(jié)果如圖1、2所示。

4.4.2結(jié)果與計算[3]

（1）內(nèi)照射指數(shù)。

內(nèi)照射指數(shù)，按式（2）計算：

200——僅考慮內(nèi)照射情況下，GB 6566-2010標準規(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標準規(guī)定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40在其各自單獨存在時GB 6566-2010標準規(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標準規(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滿足 Ir≤2.9。而HJ/T 297-2006 《環(huán)境標志產(chǎn)品技術(shù)要求 陶瓷磚》[4]規(guī)定更嚴格，要求 IRa≤0.9和Ir≤1.2。很明顯如果這個負離子粉按5 g/m2使用的話放射性未達到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@個負離子使用比例，以減少放射性。

4.4.3 注意事項

采用全自動低本底多道Y能譜儀[5]，儀器硬件狀態(tài)（參數(shù)）檢查，因為是相對測量，所以必須保證和刻度狀態(tài)一致。因為是相對測量，所以必須檢測軟件的參數(shù)、標準庫的正確性與完整性。長期穩(wěn)定性檢查，可以用鐳-226某個鋒長期觀察鋒位的變化。每周測量一次標準混合樣品與標準值對比，檢查結(jié)果的可靠性。同一樣品不同時間測量結(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，我們要看到負離子對人體健康與改善環(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，因為這是人們居住、工作、學習、娛樂的場所，平衡負離子材料在陶瓷磚中的放射性核素限量，使用負離子材料須經(jīng)過測試，得到安全的使用比例。不能只是為了負離子數(shù)量而不考慮放射性核素數(shù)量。包括2017年9月28日啟動的“廣東優(yōu)質(zhì)”品牌認定對陶瓷磚放射性限量、鉛鎘溶出等提出了更高的要求。要使放射性核素數(shù)量控制在認可的水平，并且嚴格按照標準進行分類與使用，以保證對人體的健康、滿足消費者的質(zhì)量需求。

參考文獻

[1] 黃美光.空氣負離子及其在醫(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)譜法同時測定電氣石中29種元素 [J].巖石測試.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)境標志產(chǎn)品技術(shù)要求 陶瓷磚》[S].

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