天然辐射源氡对人与环境的影响

王亮 丁金林 陈群华

（浙江省辐射环境监测站 浙江杭州 310012）

1 前言

氡及其子体是形成肺癌关键的有害原因的其中一项，国际放射防护委员会(ICRP)第50号出版物估计公众肺癌的10%可归因于氡及其子体的照射[1]。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)1993年报告指出，氡及其子体对公众所造成的年有效剂量为113mSv，约为天然辐射年有效剂量(214mSv)的54%[2]。

2 氡的基本性质

氡是无色无味的惰性气体，又是单原子气体，标准状况下的密度为9.86kg/m3，是铀衰变产物中常温下唯一的气态元素。氡可溶解于水和多种液体中，也易溶于血液和脂肪中，其化学性质很不活泼，不能形成具有离子键和原子键的化合物，不能形成盐、氧化物和通常的分子。

3 氡的来源

氡（222Rn）来源于镭（226Ra）的衰变，1Bq的226Ra每秒钟产生2×10-6Bq的222Rn，而226Ra的多少取决于自然界中的铀（238U）含量。人类的生产实践改变了铀在自然界中的分布，使得氡的来源也多样化。

3.1 地表及海洋的释放

地表氡的平均析出率约为16mBq·m-2.m-2·s-1，乘上陆地和总面积可知陆地表面每年向大气中释放7.6×1019Bq的氡；海水中含有一定量的226Ra，平均浓度约为1Bq·m-3，海洋每年向大气释放8×1017Bq的氡。大陆和海洋上大气中氡浓度差异悬殊，导致了海岸附近大气中的氡浓度会受风向的影响。当风从海上吹向陆地时，氡浓度下降，反之上升。即使距海岸几百公里的大陆深处，这种影响亦是明显的。

3.2 植物和地下水的载带

植物的生长将增加地表氡的释放。实测结果表明，种五谷的土地氡的释放率是那些不毛之地的3～5倍。地下水会把地壳深处的氡带到地面而释放到环境大气中。地下水中的氡浓度很高，一般在1.85×105Bq·m-3左右，高者可达1.85×107Bq·m-3，可能形成局部地区的重要氡源。由于植物和地下水的作用，每年向大气中释放约1×1019Bq的氡。

3.3 核工业释放

核工业的发展，尤其是在核燃料生产过程中，如采矿、水冶是释放氡的主要环节。我国一个正在生产的中等铀矿山每天要排入环境1010Bq的氡。到2001年为止，世界上积存的铀废石达400多亿t，铀尾矿200多亿t，在一些地方已造成了较为复杂的辐射环境问题[3]。随着核能的开发利用，必须要大力发展铀矿冶工业，随之也将产生大量的铀废石和尾矿。

3.4 煤和天然气的燃烧

煤是工业和居民生活中广泛使用的化石燃料，煤灰也就成了一种人工氡气源，而且是永不消失的氡源。估计全世界由于烧煤每年释放到大气中的氡约1×1013Bq。天然气中氡浓度差异很大，不同城市天然气中氡浓度不同。与烧煤相比，烧天然气更容易增加室内的氡浓度。

3.5 磷酸盐工业

磷酸盐矿石中的铀含量高，尤其以海生磷酸盐矿石为最高。磷酸盐工业的副产品石膏通常作为建筑材料，无疑会增加室内的氡浓度，估计在全世界由于磷酸盐工业每年释放到大气中1×1018Bq的氡。

3.6 建筑物和非铀矿山的释放

一般建筑物和非铀矿山，都有氡及其子体产生，在通风和扩散的作用下室内的氡便进入环境[4]。各种地下工程（人防、地下旅馆、地下室住宅、地铁及其它地下设施等），特别是通风条件差的工程，氡及其子体剂量可大幅度增高，造成对人类健康的危害。

4 氡及其子体的危害

氡是天然辐射照射源中的最大者[5]。氡衰变后产生一系列长的和短的寿命子体，它们在与人等生物肌体的作用时会产生生物的效应，就最开始的关键使肌体分子产生电离和激发，使生物肌体的正常机能遭到破坏。这种作用可以是直接的，即射线直接作用于组成肌体的蛋白质、碳水化合物、酵等，也可以是间接的，即射线与肌体内的水分子起作用，产生强氧化剂和强还原剂，破坏肌体的正常物质代谢。由于水占人体重量的70%左右，所以射线的间接作用对人体健康的影响更大。

氡的危害有两个特征，一是隐蔽性，二是任意性。所谓隐蔽性,有两种含义：作为一种化学物质，氡无色、无味，数量渺小，难以发觉；另一方面，氡的危害主要是辐射生物效应，它的直接作用相对机械力伤害、烫伤等而言是很微小的，但由此引发的复杂生物化学过程可以导致严重的伤害。所谓任意性，就是指氡致肺癌是随机性现象，对一个人可能发生也可能不发生，只有对人数众多的群体才能体现出确定的发病率[6]。

总之，氡及其子体是所有天然核素中对人类危害最为严重的一类，一是它易吸入，造成内辐射，二是它能产生大量的α 粒子，而α 粒子的电离本领又很大，在1μm的生物组织内能产生2000～6000对离子，对生物肌体破坏性特别大。

长期吸入高浓度的氡及其子体能引起肺癌。如果剂量不很大，潜伏期一般为15～40a同样可以破坏表皮细胞和“电离”肌肉，造成肺癌，甚至白血病。

5 氡的测量方法

氡及其子体衰变时产生α、β、γ 射线，利用这些射线可以测量氡。

5.1 静电计法

静电计法也叫电离室法，是测量氡最经典的方法。该法测氡的原理是基于射线对空气的电离作用和带电导体在电场中的运动。含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的射线使空气电离，产生正负离子。电荷量与氡的浓度成正比。静电计法测氡范围是4×101～4×104Bq·m-3。

5.2 闪烁室法

其原理是氡进入闪烁室后，氡及其子体发射的α 粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，光电倍增管将这种讯号变成电脉冲，经放大最后记录下来。单位时间内的脉冲数与氡浓度成正比，从而可确定氡浓度。

该方法操作简便，准确度高，灵敏度高于静电计片，可达到37Bq·cm-3。缺点是测量时间长，要3h以上，灵敏度还不够高，一般不能用于环境测量。

5.3 双滤膜法

它的原理是抽气过程中，入口滤膜滤掉空气中已有的氡子体，纯氡在通过双滤膜管的过程中又生成新的子体（主关键是218Po），在当中的一些部分为出口滤膜所收集。

该方法最大优点是排除了氡子体的干扰，提高了测量准确定。操作简便，时间较短。

5.4 径迹蚀刻法

其原理是氡及其子体发射的α 粒子轰击探测器时，便产生亚微观型损伤径迹，而在其射程的终端径迹最显著。用化学或电化学蚀刻的方法将有径迹部分同无径迹的基底材料分开，扩大损伤径迹，然后用光学显微镜或火花计数器讯出径迹密度，从而可确定氡浓度。使用的蚀刻片为硝酸纤维或醋酸纤维膜。

5.5 活性炭盒法

活性炭吸附法为累积测量方法,由于其采样器在测量现场累积一定时间,可以测量累积时间内的均值,抗干扰能力大大提高[7]。其原理是氡扩散进炭床时便被活性炭吸附，同时衰变，新生的子体便沉积在活性炭内，用γ 谱仪测量活性炭盒的氡子体特征γ射线或峰群强度，根据特征峰的面积可计算出氡浓度，现在也有用α 谱仪或液闪谱仪来测量的。

该方法优点是测量便捷，缺点是测量仪器设备昂贵，因此其应用到一定的影响，对测量过程中一些影响因素的研究缺乏深度。

5.6 其它测量方法

还有一些其它测量方法，如热释光氡子体测量法、气球法、静电扩散法，驻极体方法等。

6 我国室内氡水平

用累积氡探测器对我国一些城市（1997-2002年）2117间普通住房和部分地区煤渣砖建筑物、地下建筑物和窑洞中的氡浓度进行为期3-6个月的测量。各类房屋的测量结果和水平分布列入表1。

由表1可见，18个城市普通房屋中氡浓度的算数平均值为44.1Bqm-3,其中氡浓度超过100Bq·m-3、200 Bq·m-3、400 Bq·m-3房间数分别为139间、20间和2间，约占测量总数的6.5%、1%和0.1%。

7 结语

近年来，世界卫生组织（WHO）高度重视室内氡对公众的健康影响问题。我国居民住宅的数目还在大幅度增加，因此我国应定期开展氡水平的调查，对评价和控制天然辐射照射对居民的健康影响具有重要意义。

表1 我国部分地区室内氡浓度（Bq.m-3）

[1]ICRP室内氡子体照射产生的肺癌危险.ICRP第50号出版物(李素云译).北京:原子能出版社,1992.

[2]UNSCEAR电离辐射源与效应UNSCEAR 1993报告(中译本).北京:原子能出版社,1995.

[3]周星火.铀废石堆放场地的氡析出特征.辐射防护通讯,2001 21(5):27.

[4]任天山.室内氡的来源、水平和控制.辐射防护,2001 21(5):291.[5]潘自强.我国天然辐射水平和控制中一些问题的讨论.辐射防护,2001 21(5):257.

[6]丘寿康.有关氡危害与评价的认识问题.辐射防护通讯,2001 21(6):3.

[8]付锦,韩耀照,张彪.活性炭吸附法测量铀尾矿氡析出率.辐射防护通讯,2003 23(2):32.

[9]潘自强.辐射防护的现状和未来.北京:原子能出版社,1997.