浅谈室内环境中氡气污染物对人体健康的危害

浅谈室内环境中氡气污染物对人体健康的危害 广 东 地 质 GUANGDONG GEOLOGY 浅述室内氡气污染对人体健康的危害 以及防范措施 何 兰 军 (广东省矿产应用研究所, 韶关 512026) 摘 要 就室内空气中放射性元素氡气污染物的理性特征、来源以及对人体健康产生的一些主要 危害进行了阐述，结合其放射性氡元素的特性，介绍了几种相应的防治措施。 关键词 氡气 来源 危害 防范措施 近年来，随着世界各国经济的飞速发展、人们生活水平的快速提高和工作条件的改善，人们对工作及居住环境的空气质量，特别是室内氡及其衰变子体对人体健康影响的关心程度日益增加，在防氡降氡措施等方面开展了大量的工作，认识到吸入氡及其子体产物后会对健康造成严重的危害。氡普遍存在于人类生活的空间之中，由于人们80%以上的时间工作、生活在室内，所以室内氡的含量水平对人体健康的影响至关重要。氡是世界卫生组织(WHO)公 [1][2]布的19种主要致癌物质之一，是目前仅次于香烟引起人类肺癌的第二大元凶。室内氡的危害问题已成为公众关注的敏感话题，也成为环境科学、地球化学、环境卫生学等学科中的研究热点。本文针对氡气污染物的理性特征、来源以及对人体健康造成的危害，进行阐述并提出具体的防范措施。 1 氡的特性 氡(Radon，Rn)是无色、无味的惰性放射性元素，化学性质不活泼，却具有很强的迁移活动性;原子序数为86，密度为9.72 g/L(0?)，它位于元素周期表第6周期零族，符号为22286Rn;易扩散，能溶于水和许多液体(如石油、酒精、甲苯等)，极易溶于血液和脂肪。在体温条件下，氡极易进入人体组织。由于氡为不稳定放射性气体，它从其母元素(镭)所在的化合物中逃逸并扩散进入空气。自然界氡没有稳定的同位素，它有3个放射性同位素222220219222238218214(Rn,Rn,Rn)。Rn是,系(,)衰变的中间产物，其进一步衰变可产生Po，Pb，214214220219Bi，Po等短寿命子体，而Rn和Rn分别是Tu系和Ac系中Rn的同位素衰变产物，它 [3]222们的半衰期分别为54.5,和3.92,。通常情况下，将R,简称为氡。氡的半衰期为3.8,，平均寿命5.5,。铀和镭广泛存在于地壳中，一旦衰变成氡，可从附着物逸出，进入空 206238226222气，然后会继续衰变直至稳定的铅(Pb)。,在其衰变过程中产生Ra和Rn，其衰变过程如下: 本文2007年8月收到，10月改回。 238234234234230226222218214214214210210210,?Th?Pa?U?Th?Ra?Rn?Po?Pb?Bi?Po?Pt?Bi?Po206?Pb 222在其衰变过程中伴随有α、β或γ辐射。Rn经α衰变后产生的子体90%以上被空气中的气溶胶粒子所吸附，呈游离状态，它们能被许多物质(木炭、黏土等)吸附，可在空气中存留较长时间，容易被人体吸收。氡衰变所产生的α、β粒子、γ射线对人体有辐射作用，进入体内的氡及其衰变子体难以排出体外，可促使人体组织产生癌变。 2 室内空气中氡的来源 室内空气中氡浓度不仅取决于一些材料的镭含量和决定氡析出能力的材料与施工性能(如孔隙率)，而且取决于环境条件(如温度、湿度、大气压等)，时间因素(如季节、昼夜)和室内外空气的通风换气能力。一般情况下，早晨和晚上室内氡浓度高于白天。在自然界里，岩石、土壤和地下水是空气中氡的主要来源，而室内空气中的氡主要由地基(岩石、土壤)、建材、生活用水、燃气和燃煤等介质所产生。 2.1 建筑物下的岩石和土壤 自然界中存在的天然放射性同位素广泛存在于岩石、土壤和水体中，不同岩性和不同类型的土壤其放射性元素含量不同。一般情况下花岗岩中放射性元素含量较高，基性、超基性岩中较低，沉积岩中放射性元素含量变化较大，磷酸岩、炭质岩和煤中放射性元素含量较高， 222238226而且与人类生活密切相关。空气中,,的母体是,和Ra，二者广泛分布在自然界的 226238岩石和土壤之中。Ra是由,衰变而形成，因而岩石中镭含量的高低主要与岩石中铀含量密切相关。室内环境中的氡除与岩石、土壤中的,、Ra含量有关外，还与建筑物的地基处理方式有关，地基的裂隙发育程度直接影响室内氡的含量水平。由于氡是气态物质，所以可以通过地层断裂带扩散到室内。未加处理的土壤地基及地基裂隙发育的建筑物内氡的含量较高，因此，岩石、土壤是室内氡积累的直接来源。 2.2 建材及室内装饰材料 从建筑材料中析出的氡是室内最主要的来源之一，特别是含有放射性元素的天然石材极易释放出氡。随着人们生活水平的提高、住房条件的改善，人们对于室内装修越来越讲究，美观、耐用的天然石材在室内装修中使用量也越来越大。建材中放射性核素含量随建材种类及产地不同而有较大的变化。一般来说,木制品、熟石膏、金属、水泥中含量较低，而花岗岩、浮石、粘土砖以及工业副产品(人造石膏、火力发电厂飞灰制成的混凝土、工业废渣)中含量相对较高。据资料显示，1998年第四季度，国家质量技术监督局组织国家建材局，对全国11个省、市、自治区的61家企业的108种花岗岩、大理石等石材的放射性进行了抽样检查，结果合格的石材有79种，占73.1%，有29种天然石材的放射性超标;有的产品如杜鹃红、杜鹃绿的放射性物质高于标准值3,5倍。当建材中镭的含量超过了500 Bq/kg时，建材就成为室内环境中氡的主要来源。 2.3 生活用水 氡在水中具有一定的溶解度，不同水体中氡的浓度差异较大。地面水中氡浓度较低，一 3般在几千Bq/,以下;而地下水中氡的浓度变化较为复杂，其富集程度主要取决于水循环过程中岩石内放射性物质的含量和岩石的射气系数。由于各个地区的地质构造、岩石类型不同，其地下水中氡的浓度差异较大，一般流经变质岩、酸性侵入岩和喷发岩的裂隙水中氡的 33浓度较高(,×10万Bq/,)，沉积岩地区水中氡的浓度较低(,×1万Bq/,)。地热水中氡的浓度相对较高。 2.4 化石燃料的使用 煤、天然气、液化石油气等燃料中含有较高浓度的,、Ra元素，其燃烧时，氡就会释放到室内空气中。据测定，天然气和煤的发射率(发射率就是一个表面或者黑体发出的辐射 -1的比率)达2×1 013,3×1 014 Bq?,，煤燃烧产生的氡相当于每1 kg煤产生36 Bq的222,,。 2.5 室外氡的进入 在室外空气中氡的辐射剂量是很低的，可是当氡一旦进入室内，就会在室内大量地积聚。室内氡还具有明显的季节变化。 3 室内氡浓度限量 根据民用建筑工程室内环境污染控制的不同要求(GB50325-2001)，将民用建筑工程划分为两类:?类民用建筑工程(住宅、医院、老年建筑、幼儿园、学校教室等)和?类民用建筑工程(办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、公共交通候车室、餐厅、理发店等)。 3建筑工程室内环境污染物氡气的浓度限量为:?类民用建筑工程C?200 Bq/,;?氡 3类民用建筑工程C?400 Bq/,。 氡 4 氡及其衰变子体的危害 氡是人们所受天然辐射剂量的主要来源，约占60%以上，其主要危害是导致肺癌，甚至会导致其他肿癌(如白血病)的发生。当氡及其子体随呼吸作用进入到人体内(氡在脂肪中有较高的溶解度)，它会聚集在脂肪较多的器官中，并衰变产生氡子体，对人体造成危害。在高浓度氡的影响下，人体表现出血细胞(红、白细胞)总数升高、血压下降和血管扩张等反应。同时，人若吸入氡气后，氡及其子体产物沉积在呼吸道和肺部，并发射出α、β粒子或γ射线，其中危害最大的是α粒子内照射对呼吸器官的损伤。这些射线长期作用于肺支气管上皮细胞，造成辐射损伤，经过一定的潜伏期后，细胞将发生癌变，导致肺癌。氡和氡子体之间是母体与子体的关系,不是互相独立的，它们之间的平衡关系主要取决于它们所在空间的通风状况，在稳定通风条件下平衡关系是稳定的，它们对人体健康的危害主要是氡子体。据估 计，在全世界不吸烟的人群中，约有20%的肺癌来自氡的照射。瑞典每年约有1 100人死于因氡导致的肺癌，此值占瑞典肺癌总死亡人数的30,;英国患白血病的人中，12,是由于吸入氡引发的;由氡而死亡的人数，美国每年约1.5万,4万人、英国约1万人,俄国和中 [4]国约5万人。 另外，天然核素对人体的危害分为内照射和外照射，氡及其子体对人体的危害是通过内照射进行的。氡及其子体在衰变过程中产生的α、β、γ射线能击飞体内脱氧核糖核酸(DNA)分子的某些原子的外围电子，产生“原发电离”。而击飞的电子多数具有较高的能量，又能引起“次级电离”。这一系列的电离轻则造成DNA分子结构的改组，产生基因突变;重则造成染色体的断裂，引起染色体结构的畸变(其诱发的稳定性染色体畸变主要是缺失和易位)，影响细胞的再生过程，从而引发一系列癌症病变及血液疾病。 5 室内降氡措施 要有效防止氡对人体健康的危害，必须降低室内空气中氡的浓度。室内环境的降氡措施，一方面要从源头上控制，最大限度地阻断氡气进入室内环境;另一方面通过加强室内与户外的通风，增大空气的流通性，将室内环境中的氡及其衰变子体排到室外，以降低室内空气中氡的浓度。 5.1 从源头上控制氡气进入室内 一般情况下，造成室内氡污染、氡浓度升高的介质主要是建筑物的地基(岩石、土壤)和建材装饰材料。对来自岩石土壤中的氡，在城市规划和新建楼房选址时首先进行氡的放射性测量，避开高氡地带(如岩土中铀、钍、镭放射性含量偏高的地区)和暴露于地表的断裂带、岩石风化破碎带。不无法避免的，应采取密闭性能好的材料进行严格的防氡处理，做好地基防水隔氡和室内防水隔氡措施，提高地基的密闭性能。对于墙壁、地面、管道等处可能存在的缝隙要用材料封闭，阻断氡进入居室的通道。在建筑材料选择上则要尽可能地使用,、Ra含量较低的建筑材料，减少使用放射性核素含量较高的花岗岩碎石、煤渣砖或掺有粉煤灰的水泥砌块等建筑材料。房屋装饰时应有绿色环保意识，装饰材料的使用必须参照国家规定的有关标准(GB6566-2001)选用检测合格的,类装饰材料用于室内，,类装饰材料绝对不能用于居室内装修，这样可以减少装饰材料对于室内空气中氡浓度的影响。由于生活用水以及燃煤、天然气、液化气所造成的室内氡浓度升高(一般天然气中氡含量较高)，因此，厨房应与其他房间隔开，以防止氡进入卧室。 5.2 加强室内通风换气以及换风频度 降低室内氡的浓度最实用、最快捷的方式就是通风换气。首先，自然通风是预防室内氡及其衰变子体最经济、最有效的措施。这是由于加大空气换气量可以把室内的氡及其子体排至室外，同时稀释了室内空气中的氡浓度。室内通风方式有自然通风(开窗换气)及人工通风(如排风扇、空调等)。其次，增加换气频度也是减轻室内氡及其衰变子体的关键性措施。根据季节、气候差异以及室内人数的多少确定换气频度。同时，还应该注意防止将室外的氡带 进室内，虽然室外空气中氡辐射剂量很低，但一旦进入室内就大量积聚。因此，在已建房屋内应多采用开窗换气、机械通风等方法，增大空气的流通尤其是在安装有空调的房间内也应定期开窗换气;洗衣、洗澡或使用燃气、煤气时，要及时开启换气扇或抽油烟机，把氡气和油烟及时排到室外;若条件许可，房间内可定期使用空气净化装置等设备以降低室内氡浓度。 6 结 语 室内环境中的氡与人体健康关系极为密切，室内氡浓度的防治是一个系统工程，要从建筑工程的勘察、合理设计开始，并贯穿整个工程建设的全过程，直至投入使用。每一环节都必须严格把关，把由氡对人体造成的危害减小到最低限度。 氡的浓度不仅与建材及装饰材料有关，还与建筑物选择的地基、建筑结构、地基处理方式有关，更与人们的生活有关。室内氡的放射性污染对人体健康有着潜在的危害，对人体健康的影响主要是它的短寿命衰变产物(即氡子体α粒子内照射)对人体造成伤害，需要引起人们的重视。虽然影响其浓度的因素很多，但是必须认真做好防护，采取积极有效措施，把室内氡浓度降低到合理水平范围内，减少氡及其子体对人们的危害。 参考文献: [1] 孙世荃.人类辐射危害评价[M].北京:原子能出版社,1996,156,168 [2] Ford E S, Ehe mani C R, Sigel P Z,et al Radon awareness and testing behavioral risk factor surveillance system, 1989,1992 [J]. 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