浅谈土壤中氡的测定与防止

摘 要:近年来,氡已成为环境致癌物之一,是家居健康的超级杀手。本文主要讲述了土壤中氡气的测定方法及防氡措施,以减少氡气对人体的伤害。

关键词:土壤 氡 测定方法 防氡措施

中图分类号:X833 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0127-01

氡是元素周期表中第6周期的零族元素、惰性气体族(He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)的最后一个元素,也是气体中最重要的一个元素。氡不仅会增加患癌尤其是肺癌、败血症等疾病的可能,而且会对人体细胞的机质性损伤带来对子女甚至第三代的潜在伤害[1]。

1 土壤中氡的来源

1.1 铀是土壤中氡的源头

通常土壤中的铀含量几乎与岩石中相同,因为土壤是由岩石产生的。变质岩中铀含量比平均岩石要高[1]。

1.2 铀镭氡

á粒子反冲是从矿石颗粒中释放氡气的最重要因素[1]。一些氡从小颗粒中跑到毛细孔空间中。这些毛细孔中有水的情况下可以减缓氡的释放,而且增加它在毛细孔中停留的可能性。对于多数土壤,产生的氡只有10％～15％从颗粒中跑到小孔中。

1.3 土壤条件影响氡运动

氡可以较容易地离开岩石和土壤,进入岩石缝隙、空隙及土壤颗粒之间的小孔空间中。影响氡运动的因素:土壤的湿度、多孔性、渗透性。氡在可渗透的土壤中比非渗透的土壤移动更迅速。土壤和岩石中的缝隙使得氡更快速的移动[1]。

1.4 土壤的吸附

222Rn经α衰变后产生的子体(如218Po,214Pb,210Pb,206Pb等)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、粘土等)吸附,可在空气中存留较长时间[1]。

2 土壤中氡的危害

(1)导致肺癌,主要通过被呼吸系统截留的氡子体在肺部不断累积完成,其诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上。

(2)导致白血病[1]。

(3)使人丧失生育能力,主要通过杀死完成。

(4)氡可通过人体脂肪影响人的神经系统,使人精神不振,昏昏欲睡。

3 土壤中氡的测试方法

土壤中氡浓度测量的关键是如何采集土壤中的空气。土壤中氡气的浓度一般大于数百Bq/m3,这样高的氡浓度的测量可以采用电离室法、静电扩散法、闪烁瓶法、金硅面垒型探测器等方法进行测量[2]。

3.1 金硅面垒型探测器测量法

半导体探测器是以半导体材料(锗、硅等)为探测介质的辐射探测器,主要有结型、面垒型、锂漂移型和高纯锗等几种类型,其基本原理与气体电离室相类似。它有两个电极,加有一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器的灵敏区时,即产生电子-空穴对。在两极加上电压后,电荷载流子就向两极作漂移运动,收集电极上会感应出电荷,从而在外电路形成信号脉冲。

半导体探测器输出脉冲幅度与能量成正比,可用来测量能量,能量分辨率高于正比计数器﹑闪烁计数器;脉冲上升时间较短,可用于快速测量;窗可以做得很薄,可测量低能X射线;结构简单,体积小,重量轻,不用很高电压,适合空间环境的严格要求。其缺点是不能做大做厚,难以测量高能辐射和低强度辐射;输出信号小,电子线路复杂化。在空间研究中最常用的是金硅面垒探测器。硅探测器一般在室温下工作,如果用在液氮温度下,可以大大提高能量分辨率。

3.2 闪烁瓶法

在闪烁探测器中,辐射与某些荧光物质作用而放出电子,在电子重排过程中以光子的形式释放能量。用光电倍增管转换成电脉冲讯号。这种电脉冲讯号的大小与放射性的能量成正比[3]。

氡引入闪烁瓶后,氡及其子体发射的α粒子使瓶壁的ZnS产生闪烁荧光。放置3h后,测量核辐射。氡浓度计算:

3.3 静电扩散法

土壤中含氡的气体经专用采样器采集,经过干燥器抽入筒内,在筒的顶端装入金属收集片并施加负高电压。因氡衰变后产生新的子体—— RaA,在初始的瞬间为带正电荷的离子,在电场的作用下被集在金属收集片上,经两分钟后,取出收集片放入操作台探测器内,测RaA的α射线的强度,从而确定氡浓度(α射线的强度与氡浓度成正比)[3]。按下式即可直接计算氡浓度:

4 防氡措施

对于氡含量超标的建筑场地,必须采取防氡措施,从源头上控制,最大限度地阻断氡气进入室内环境。

(1)在建筑物选址、规划设计时,应先调查该地区是否为高氡区,要选择低氡区作为房屋的建设基地;如不能避开高氡区,在地基以及地面处理时,应采用密封性能良好的材料进行严格的防氡处理。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[2]。

(2)在建筑材料上则要尽可能地使用U、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。新建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(GB 6566-2001)选用检测合格的A类装饰材料用于室内,C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[2]。

(3)对已经修建并通过专业监测发现室内空气中氡浓度较高的房屋进行降氡时,首先是要寻找氡源。对于建筑物地基岩石、土壤所引起的高氡房屋,若地面、墙壁存在裂缝,可通过裂缝的密封以阻断地基中氡向室内环境的释放,对于处理不好、氡渗漏严重的地面应重新进行防氡处理;若室内氡浓度升高是由建筑装饰材料所引起,可通过换用合格材料重新装修或者使用防氡涂料粉刷墙体[2]。

(4)对于生活用水及燃煤、天然气、液化气所造成的室内氡浓度升高,可通过更新水源或者减少水的使用量,改变使用方式,减少以上化石燃料的使用量等措施从源头上控制氡气进入室内[2]。

参考文献

[1] 国家研究委员会.氡辐射的健康影响[M].BEIR VI.华盛顿特区:国家科学出版社,1999.

[2] GB 50325-2010,民用建筑工程室内环境污染控制规范[S].

[3] 吴慧山,林玉飞,白云生,等.氡测量方法与应用[M].北京:原子能出版社,1995:53-63.