氡的來源與危害

關于氡的來源與危害第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二氡是目前國際上十分熱門的生態(tài)環(huán)境問題之一，它的危害是產生肺癌。世界各國對氡的問題都十分重視，許多發(fā)達國家已開展了全國性生活環(huán)境中氡的水平調查。

在歐美地區(qū)還出現了專門從事居民住宅氡的監(jiān)測與防治的營業(yè)性公司。在美國對于沒有測定氡或氡水平超過標準的房屋是不允許推向市場的。

我國對室內氡的危害也引起公眾關注。

衛(wèi)生部和地礦部聯合組建了氡監(jiān)測與防治領導小組，協調全國氡的研究和防治工作。

有關氡的法規(guī)即將出臺。第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二一、氡的來源和水平

氡是一種無色無味的放射性惰性氣體，它是由天然元素鈾和釷釋放出來的，而鈾和釷廣泛地存在于自然界的巖石、土壤、水和植物等之中，因此氡是無處不存在的，它隨時隨地都在伴隨著每個人。

第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二室外大氣中氡的來源

表1全球大氣中氡的來源

一、氡的來源和水平

氡來源氡的發(fā)射率（Bq/年）比率（%）土壤7.5101975地下水和植物2101920海水810170.8建筑物310160.03天然氣310140.0003煤210130.00002總計~11020

第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二定義：Bq——放射性活度單位。放射性元素每秒有一個原子發(fā)生衰變時，其放射性活度即為1貝可。放射性活度：通常把放射源在單位時間內發(fā)生衰變的核的數目稱之為放射源的放射性活度。國際輻射單位委員會(ICRU,MKPE)提出建議，采用新的國際制單位以逐步取代老的單位，至1985年年底前,著重采用新的單位，即放射性活度的專用單位為貝可勒爾(Beequerel），簡稱貝可（Bq）,原單位居里（1居里=3.7×10^10貝可）同時作廢。我國國家標準規(guī)定，放射性活度的法定計量單位是貝可（Bq），然而在實際工作中，仍經常沿用老的活度單位居里（Ci）。換算關系：1ci（居里）=3.7×10^10Bq（貝可）；1mci（一毫居里）=10^-3ci（居里）；1uci（一微居里）=10^-6ci（居里）。第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二圖1氡進入室內的途徑

1.地板裂縫；2.建筑接合處；3.墻壁縫隙；4.懸浮地板裂縫；

5.管道裂縫；6.墻內洞穴；7.生活用水。一、氡的來源和水平

室內氡的來源室內氡主要來自于土壤、地基、墻壁、建筑材料、生活用水和天然氣等。其中土壤和地基的來源約占80-90%，其次是建筑材料和生活用水，再者是天然氣。氡在水中有一定溶解度。當水中氡濃度超過10000Bq/m3時，它對室內氡的貢獻將達到37Bq/m3以上，成為室內氡的主要來源之一。據調查我國50個主要大城市的飲水中，約有1/3城市飲水中氡濃度超過10000Bq/m3。天然氣中氡濃度為200Bq/m3左右，例如大港生產的天然氣中氡濃度為214Bq/m3，四川天然氣為220Bq/m3，它們也是室內氡的來源之一。第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二氡的水平

表2室外和室內氡的典型（平均）濃度Bq/m3一、氡的來源和水平

9.325.9（18.6～31.6）19.852.431.624.5100.868.180.5177.0（89.4～270.0）7.1（34.2～112.0）22.7（19.4～25.9）普通住房窯洞土窯石窯磚窯泥木磚混磚木舊煤渣磚房新煤渣磚房紅磚房中國（1）65.040000（2）6000（2）舊房新房瑞典7.022澳大利亞5.040.0世界地區(qū)平均值室外氡（范圍）室內氡（范圍）建筑類型國家和地區(qū)第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二氡的水平

表2室外和室內氡的典型（平均）濃度Bq/m365.0瑞士0.07印度洋99900R.P.區(qū)2741002849185033674921美國（3）中西部南部東北部紐約州賓州緬因州3.3英國0.2北太平洋3.6蘇聯52挪威9.3法國2.6西德3.7印度2.1日本0.07南太平洋3.044芬蘭室外氡（范圍）室內氡（范圍）建筑類型國家和地區(qū)注：（1）83～90年中國部分地區(qū)調查統(tǒng)計；（2）以礬頁巖為建材或地基的房屋的最高值；（3）美國各地區(qū)數據均為最高值。

第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二氡的水平從表2可以看出，瑞典、美國室內氡水平比較高。而我國一般房屋室內的氡濃度大多數在100Bq/m3以下。一般規(guī)律地下的氡濃度比地上氡濃度高，室內比室外高。在室內則是地下室及一層房屋的氡濃度較高，越往上氡濃度逐漸降低。不同地質條件，不同建筑材料的房屋，室內氡濃度的差異也較大。一般在花崗巖、輝綠巖地帶和斷裂帶地區(qū)室內氡水平都很高，超過控制標準的可能性大。

一、氡的來源和水平

第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二

氡是人們所受天然輻射劑量的主要來源，約占60%以上，其主要危害是導致肺癌。圖2是氡引起肺癌的示意圖。當人們吸入氡氣后，氡及其子體產物沉積在呼吸道和肺部，并發(fā)射出、、射線，其中危害最大的是射線，這些射線長期作用于肺支氣管上皮細胞，造成輻射損傷，經過一定的潛伏期后，細胞將發(fā)生癌變，導致肺癌。

二、氡的危害

圖2氡引起肺癌示意圖

第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二科學研究表明長時間受到較高水平氡的照射，肺癌發(fā)病率會明顯增加，但不是受到較高水平氡照射的每個人都會得肺癌，一般從受到氡的照射起到肺癌發(fā)病之間可能要經過許多年。氡致肺癌的危險度隨著氡水平和照射時間的增加而增加。對于吸煙者，在相同氡濃度環(huán)境中生活，其發(fā)生肺癌的幾率比不吸煙者要高10~20倍，也就是說氡輻照與吸煙存在協同效應。據估計在全世界不吸煙的人群中，約有20%的肺癌來自氡的照射。在瑞典每年約有1100人死于因氡導致的肺癌，此值占瑞典肺癌總死亡人數的30%。在美國每年約有4萬人死于氡導致的肺癌。在俄國和中國每年由氡引起的死亡人數約5萬人。二、氡的危害

第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二

二、氡的危害

圖3給出了在美國各種死亡因素引起的年死亡人數的比較。據報導美國癌癥死亡率從90年代以后開始下降。在90年美國每10萬人中有135人死于癌癥，95年降低到每10萬人中129.8人死于癌癥。下降了3.1%，分析原因主要有兩個:（1）美國男性吸煙率大幅度降低；（2）環(huán)境質量改善，例如美國人在生活和工作中接觸石棉、氡等有害物質減少了。我國近年來肺癌發(fā)病率和死亡均有上升趨勢，例如北京地區(qū)近年來肺癌死亡率已由70年代癌癥死亡率的第二位上升為第一位。據統(tǒng)計我國癌癥發(fā)病率每年180萬人，每4個死亡人數中就有1人是死于癌癥，而且呈上升趨勢，這肯定與環(huán)境污染有關。第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二

三、氡的控制標準

當前世界各國對氡的控制標準大致相同。1、美國，當室內氡濃度達4PCi/L（即148Bq/m3）或以上時，應采取治理措施。2、俄羅斯，新建房屋，室內氡濃度不應超過100Bq/m3；已建房屋，氡濃度不應超過200Bq/m3。如果室內氡濃度無法降低到400Bq/m3以下，則居民必須遷出。3、瑞典，新建住房70Bq/m3；已建住房400Bq/m3。4、國際放射防護委員會50號出版物（ICRP50）規(guī)定，新建住房100Bq/m3；已建住房200Bq/m3。5、我國標準GB/T16146—1995規(guī)定，新建住房100Bq/m3；已建住房200Bq/m3，與國際標準一致。近些年來，國際上氡的控制標準有些變化。1993年ICRP第65號出版物“在居室和工作場所中對氡—222的防護”中不再區(qū)分已建住房和新建住房,也不再用平衡當量濃度，而直接采用實測濃度表示行動水平。室內氡濃度行動水平為200—600Bq/m3。工作場所行動水平為500—1500Bq/m3。1995年國際原子能機構（IAEA）在其“基本安全標準”中采用了ICRP第65號出版物給出的建議值，即室內氡濃度的行動水平為200—600Bq/m3，工作場所的年平均氡濃度限值為1000Bq/m3。我國室內氡濃度標準將要做相應修改。假設室內氡的平衡因子為0.4，則200—600Bq/m3實測氡濃度相當于80—240Bq/m3的平衡當量濃度?，F有的控制標準在這范圍之內。第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二四、氡的監(jiān)測方法

氡監(jiān)測方法累積測量法活性炭法（放置3—5天）固體徑跡法（放置3個月）駐極體法瞬時測量法非連續(xù)式電離室法閃爍室法雙濾膜法氣球法連續(xù)式有源式ZnS(Ag)閃爍體半導體探測器脈沖電離室ZnS(Ag)閃爍體半導體探測器無源式第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二四、氡的監(jiān)測方法

累積測量法：測量一段時間內的累積平均氡濃度。 常用方法有三種（1）活性炭法 （2）固體徑跡法（3）駐極體法第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二累積測量法

（1）活性炭法活性炭盒用塑料制成，其敞開面用濾膜封閉。氡擴散進入盒內，被活性炭吸附。通常在待測場所放置3-7天，然后送實驗室，用γ譜儀測量，換算成氡濃度。也可用液體閃爍計數器測量。探測下限：放置3天，測量20分鐘，探測下限約6Bq/m3?；钚蕴亢薪Y構1—密封蓋；2—濾膜；3—活性炭；4—炭盒。第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二累積測量法

（2）固體徑跡法收集氡的擴散杯由塑料制成，內裝固體徑跡片。通常需放置3個月以上。氡擴散進入杯中，氡及其子體發(fā)射的α粒子射到徑跡片上，產生輻射損傷，經化學蝕刻變?yōu)榭捎^察徑跡。然后用顯微鏡觀測徑跡數，或者用火花計數器或圖象分析法測讀徑跡數，推算出氡濃度。固體徑跡探測器1-擴散杯；2-蓋；3-濾膜；4-徑跡片。第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二四、氡的監(jiān)測方法

瞬時測量法：測量短時間內的瞬時氡濃度。 分為兩類（1）非連續(xù)式測量。包括電離室法、閃爍室法、雙濾膜法、氣球法等。目前常用的是閃爍室法和雙濾膜法。（2）連續(xù)式測量。又分為有源式和無源式兩種。第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

非連續(xù)式測量閃爍室法（又稱閃爍瓶法）閃爍室內壁涂ZnS(Ag)閃爍體。先將閃爍室抽真空，然后放到待測場所，打開閥門讓氡進入室內。放置3小時后，再測量。進入閃爍室的氡及其子體發(fā)射的α粒子射到室壁的ZnS(Ag)上產生閃爍光，經光電倍增管轉變?yōu)殡娒}沖，由電子學測量單元記錄，推算出氡濃度。探測下限可達3.7-37Bq/m3。測量前，使用已知活度的氡氣刻度，作出計數率與氡濃度的關系曲線。球形閃爍室第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

非連續(xù)式測量雙濾膜法雙濾膜管結構空氣從入口進入，其中的氡子體被過濾在入口濾膜上，純氡通過雙濾膜管時產生新的子體被出口濾膜收集。測量出口濾膜上的α放射性即可確定氡濃度。探測限。當雙濾膜管14升，取樣30分鐘，測量30分鐘，探測限為3.7-7.4Bq/m3。國產FT-626型環(huán)境Rn、Th儀，濾膜管38.2L，取樣1h，測量1h，可測到0.744Bq/m3。第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

FT-626型環(huán)境Rn、Th儀第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

連續(xù)式測量分為二類：A.有源式連續(xù)測量方法

B.無源式連續(xù)測量方法有源式測量方法是通過泵將空氣注入收集室，而無源式測量方法則是讓空氣自由擴散進入收集室。除此以外，兩者的工作原理基本相似。因此簡單地說有源式就是帶抽氣泵，無源式就是不帶抽氣泵。有源式測量方法的響應時間快。但它帶有抽氣泵，設備較笨重，造價高，一般需要專業(yè)人員操作，常用于氡研究工作或實驗室設備。無源式測量方法的響應時間比有源式慢一些，但它不帶抽氣泵，設備簡單，造價低，不僅可測量瞬時氡濃度，也可測量累積氡濃度，因此在職業(yè)和居民住宅氡的監(jiān)測中常采用無源式連續(xù)測量方法。第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

有源式連續(xù)測量方法按其測量裝置不同，分為三種類型：ZnS(Ag)閃爍探測器半導體探測器脈沖電離室第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

一些有源式氡連續(xù)監(jiān)測方法的性能比較探測器類型收集室取樣及測量條件靈敏度Cph/Bq/m3探測限Bq/m3ZnS(Ag)閃爍體面積660cm2圓柱形，內壁涂ZnS(Ag),容積1.46L取樣流速4L/min，測量時間0.56小時1.5720面積--50cm2半球形，容積16.8L,ZnS(Ag)閃爍體位于中心。靜電收集子體，高壓3KV取樣流速0.5—1L/min,測量時間1h0.25—0.32半導體探測器有效面積300cm2球形，容積14.2L。靜電收集子體，高壓20KV取樣流速100L/min，α能譜分析。測量時間1h19.50.37有效面積300cm2濾膜收集子體，直徑18mm取樣流速15L/min,取樣時間1h11.13.7脈沖電離室圓柱形，體積1.24L連續(xù)流氣式，100L/h--40Cpm/Bq/m3環(huán)境水平第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

有源式連續(xù)測量方法從上述比較可見靈敏度最高的是脈沖電離室，其次是半導體探測器和閃爍探測器。探測下限最低的是閃爍探測器和半導體探測器，脈沖電離室次之。從設備和操作條件來看，半導體探測器最簡單，其次是閃爍探測器，脈沖電離室較復雜。目前，使用比較成熟的是閃爍探測器和半導體探測器，脈沖電離室還屬于實驗室設備。第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

有源式連續(xù)測量方法這類方法的收集效率受空氣濕度影響較大，如圖所示，當相對濕度低時，收集效率較高，隨著濕度增加，收集效率迅速下降，直到相對濕度為40%以后才趨于穩(wěn)定值。這類儀器入口都設置有干燥器，以減少空氣濕度的影響。收集效率與相對濕度的關系第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二流氣式閃爍氡連續(xù)監(jiān)測儀第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二靜電式閃爍氡連續(xù)監(jiān)測儀第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二靜電收集式氡連續(xù)監(jiān)測儀第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

無源式連續(xù)測量方法目前國外研制生產的小型氡連續(xù)監(jiān)測儀，大都采用無源式連續(xù)監(jiān)測方法，其發(fā)展趨勢是向小型化、高靈敏度方向發(fā)展。在歐美地區(qū)已有這類商品儀器出售，并推廣應用到居民住宅的監(jiān)測。無源式監(jiān)測方法通常采用的探測器有ZnS(Ag)和半導體探測器兩種。其中半導體探測器的體積小、設備簡單、本底低，可以達到較低的探測水平。目前已逐漸取代了閃爍探測器，成為小型無源氡連續(xù)監(jiān)測儀最常用的監(jiān)測方法。這里以RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀為例，具體介紹這類監(jiān)測方法。第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二瞬時測量法

RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀 它是國內研制的一種新型無源氡連續(xù)自動監(jiān)測儀。1997年通過了北京市科委的成果鑒定，并獲得中國專利和計量鑒定會合格證書。它在同類儀器中具有更優(yōu)良的性能。第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀工作原理此監(jiān)測儀采用一種特殊設計的無源氡擴散收集室，允許氡氣自由進入而將氡子體產物阻止在室外。進入室內的氡氣衰變時，釋放出α粒子，α粒子與室內的硅探測器接觸產生電脈沖，由電子學測量單元記錄，并計算出一定時間間隔的氡氣平均濃度。

收集室內氡氣濃度可由下列方程表示：

dc

—=－λC＋λd(C1

－

C)dt

式中C為收集室內的濃度；C1

為收集室外的氡濃度；λ為氡的衰變常數；λd

為氡氣的交換率，它與收集室的結構和尺寸有關。

假設C為收集室的初始氡濃度

(當t=0時)為C0，則

λdC1

C=C0e－(λC－λd)t

＋

————[1－

e－(λC－λd)t]

λ＋λd

從式中可知，當λdt》1時，C趨于一個常數

C1

，即收集室內氡濃度與室外達到平衡。由于

λ＝0.00756h-1

，因此只要設計的收集室滿足

λd》h-1

條件，即可在短時間內使收集室內的氡濃度與室外達到平衡。按此監(jiān)測儀收集室的設計參數估算，在6分鐘之內，收集室內的氡濃度即與室外達到平衡，此時監(jiān)測儀測得的濃度即為儀器周圍空氣中的氡氣濃度。

第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀儀器結構

RCM-2氡監(jiān)測儀系統(tǒng)示意圖

第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀技術性能探測器：硅探測器測量范圍：1－99999Bq/m3響應時間：1h靈敏度：1.0cph/Bq/m3

探測下限：5Bq/m3(4.65σ，置信度95％

)穩(wěn)定性：200小時長期穩(wěn)定性小于2％抗?jié)穸扔绊懶阅埽涸谙鄬穸?6－96％范圍內，儀器讀數的變化小于20％報警閾：200Bq/m3環(huán)境溫度：－5℃

—

＋40℃電源：交直流兩用，AC220V,50HZ或

DC12V功耗：1.6W尺寸和重量：φ155×190,0.95kg第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀儀器的響應時間在衡陽氡室實測了儀器的響應時間。將儀器放入氡室，立即啟動儀器，并記錄下從儀器開始啟動至測得的讀數達到最大值的時間間隔，此時間間隔即為儀器的響應時間。氡監(jiān)測儀的響應時間從圖中可見，當氡濃度上升時，儀器在運行1小時之后的讀數即達到最大值的85%。當氡濃度下降時，儀器在1小時之后的讀數即下降到最大值的15%。此儀器的準確度為±20%，在此準確度范圍之后，可以認為儀器的響應時間近似為1小時。第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀儀器的響應時間儀器響應時間受收集室內氡與其子體達到平衡的時間所限制。氡子體的平均半衰期約為35分鐘，因此氡與其子體實際達到平衡的時間約為3小時。理論計算的儀器讀數上升曲線與實測值符合很好，這驗證了前述的收集室內氡濃度很快（6分鐘）即與室外達到平衡的設計。理論計算的儀器讀數上升曲線與實際測量值的比較----計算值○測量值第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀長期穩(wěn)定性使用241Am源發(fā)射的α粒子近似代替氡子體的α粒子，以檢驗儀器的長期穩(wěn)定性，將241Am檢驗源置于硅探測器表面附近，保持其相對位置固定不動，觀察儀器讀數隨時間的變化情況。監(jiān)測儀運行時間，h011050100200

檢驗源的指示值，

計數/10秒

2#儀器5158510250825106506551273#儀器519451965153523151985218

與初始指示值相比

的偏差，％

2#儀器-1.0-1.5-1.0-1.8-0.63#儀器+0.04+0.8+0.7+0.08+0.5

監(jiān)測儀開始運行后，其指示值的變化在隨后200h內小于初始指示值的2％，這表明儀器具有很好的穩(wěn)定性。第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀探測下限式中LD—探測下限，Bq/m3；

Nb—本底計數率，1/h；

t

--測量時間，h；

B

--刻度系數，1/h/Bq/m3；

kα、kβ—常數，均為1.645。 監(jiān)測儀的本底計數率為1/h，則在測量時間為1h，置信度為95%時的探測下限為5Bq/m3。第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀的靈敏度比國外儀器高1個數量級，探測下限比國外低，其性能指標優(yōu)于國外同類儀器水平。

氡監(jiān)測儀

型號

靈敏度CPh/Bq/m3

探測限Bq/m3

響應時間

h

儀器體積、重量在相對濕度36－96％范圍內

儀器響應隨空氣濕度的變化

資料來源Cannet0.034

～378

收集室

0.02L

加拿大1983年Radok0.15373φ200×4707.2Kg

＜

27％

美國HoneywellMode05-4180.068374、612、24φ127×1780.91Kg

＜

23％

美國Honeywell

公司，1994年SunNuclearMade10230.068374、612、24φ127×1780.91Kg

＜

23％美國NunNuclear公司，1994年RCM-20.7551φ155×1900.95Kg

＜

20％北京射線應用研究中心，

1995年一些無源式氡連續(xù)監(jiān)測儀的性能比較第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀監(jiān)測實例一氡監(jiān)測儀在某樓房一層密閉房間的監(jiān)測結果第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀監(jiān)測實例二氡監(jiān)測儀在某地下室內的監(jiān)測結果第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二RCM-2型氡連續(xù)監(jiān)測儀RCM-2型氡監(jiān)測儀與美國SunNuclear氡監(jiān)測儀運行記錄的比較第四十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期二氡監(jiān)測方法小結累積測量法操作簡單，取樣器體積小，便于布放和郵寄，適用于大范圍內氡的普查測量。但是測量時間長，不能很