贵州省新型墙体材料天然放射性水平评价

张县云++漆贵海+李金桃

【摘要】通过对贵州省新型墙体材料放射性检测与评价，为贵州省新型墙体材料的生产和应用提供参考依据。结果表明：贵州省混凝土砖、砌块、蒸压加气混凝土、石膏砌块以及建筑墙板等材料内、外照射指数水平以及中放射性核素226Ra、232Th和40K所致年有效剂量率均符合国家标准，粉煤灰砖、烧结砖和砌块由于废渣掺量大、放射性元素含量高导致放射性水平相对偏高。

【关键词】新型墙体材料；放射性；评价

1.前言

（1）随着贵州省经济的发展，引入大量化工厂、冶炼厂、水泥厂等企业，随之而来粉煤灰、煤矸石、磷渣、磷石膏等废渣堆存量急剧增加，对环境、居民生活等造成很大的影响。因此，政府有关部门为鼓励企业进行废渣的资源综合利用，积极出台减税、免税、退返墙改基金等相关政策，以推动我省新型墙体材料的发展。

（2）废渣的大量掺入导致新型墙体材料放射性水平增加，而大多数新型墙体材料生产企业又缺乏必要的放射性检测设备，造成我省新型墙体材料放射性水平差异较大。

（3）新型墙体材料中普遍存在放射性核素226Ra、232Th和40K[1]，是室内辐射和空气中氡的主要来源之一，对居民的健康产生严重的影响。因此，对贵州省新型墙体材料产品进行取样检测，对其放射性水平进行评价，计算放射性核素226Ra、232Th和40K所致居民总年有效剂量，试验结果将为贵州省新型墙体材料的生产和应用提供参考依据，有利于加强贵州省新型墙体材料市场管理以及新型墙体材料的可持续发展。

2. 样本采集、制备与评价依据

2.1样本采集和制备。样品来源于贵阳、毕节、铜仁、遵义、黔东南州等地新型墙材生产企业和建材市场，共采集新型墙体材料原样236个批次。随机抽取两份样品，每份不少于2Kg，一份封存，另一份做为检验样品；将采集的样品在105℃的烘箱中烘干至恒重，破碎粉磨，采用0.16mm方孔筛进行筛分，将筛下的细粉称取500g装入100×75mm的聚乙烯，静置24h待放射性平衡后，采用低本底多道γ能谱仪放射性元素活度检测，测量时长为1h。

2.2评价依据。 根据《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010和《电离辐射与辐射源安全》GB18871-2002对新型墙体材料产品的放射性进行评价。

3. 结果与分析

3.1贵州省新型墙体材料放射性核素含量。

（1）将制备好的样品进行放射性核素活度检测，试验结果如表1所示：

由表1可见，各类新型墙材产品放射性活度浓度有很大的差异，粉煤灰砖的226Ra的放射性活度浓度为83.80Bq/Kg，其次为烧结砖和砌块，226Ra的放射性活动浓度为78.37Bq/Kg，混凝土砖、混凝土砌块、蒸压加气混凝土、石膏砌块、建筑墙板的226Ra的放射性活度浓度最低；新型墙体材料中232Th的放射性活度浓度普遍不高，最高的烧结砖和砌块为39.62Bq/Kg；新型墙体材料中40K的放射性活度浓度差异较大，粉煤灰砖、烧结砖和砌块中40K的放射性活度浓度分别为621.58Bq/Kg和572.67Bq/Kg，石膏砌块和建筑墙板的40K的放射性活度浓度较低，分别为19.60Bq/Kg和92.76Bq/Kg。与国际建材典型值[2]（226Ra、232Th和40K分别为50、50、500Bq/Kg）相比，烧结砖和砌块、粉煤灰砖中的放射性元素活度相对偏高。

3.2贵州省新型墙体材料的内、外照射指数水平。

（1）根据表1中的放射性核素含量，按照《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010中的计算方法，对贵州省新型墙体材料的内、外照射指数进行计算，结果如表2所示：

由表3可知：超标的新型墙体材料中掺入的粉煤灰和煤矸石含有高放射性活度浓度的226Ra和40K，新型墙材生产企业为了获得即征即返的退税优惠和降低生产成本，使得产品中含有高掺量的工业废渣。根据有关资料表明：煤燃烧后，煤中的226Ra、232Th和40K等放射性元素会富集到粉煤灰颗粒中去，颗粒越小，比表面积越大，放射性物质吸附性能更高，粉煤灰中放射性水平比原煤高1.3倍～6.3倍[3]。因此，在粉煤灰、煤矸石等废渣进行综合利用时，应把握原材料的放射性水平，调整掺加量，使新型墙体材料的放射性水平在合理的范围之内。

3.4贵州省新型墙体材料中226Ra、232Th和40K所致居民计量估算。

3.4.1假设居民接受的照射仅来自室内，剂量率仅取决与建筑围护结构中建材产品中放射性核素活度水平。根据联合国辐射效应科学委员会（UNSCEAR）推荐，建筑材料所致居民的年有效剂量率（AEDE）的计算公式为[4]：

AEDE（mSv/y） =D×8760（h/y） ×0.8×0.7 （Sv/Gy） 10-6 （1）

D=0.92CRa +1.1 CTh+0.08CK （2）

式中： CRa、CTh、CK分别为样品中的226Ra、232Th和40K放射性活动浓度，D为离地面1m处的空气析出剂量率，8670为全年小时数，0.8为室内居留因子，0.7为大气中吸收剂量率转换成年有效剂量率的换算系数。根据公式（1）、（2）计算贵州省新型墙体材料中226Ra、232Th和40K所致的年有效剂量率（AEDE），其结果如图1所示：

图1居民有效剂量率3.4.2从图1中可以看出，粉煤灰砖、烧结砖和砌块所致居民年有效剂量率最高，分别为0.81mSv/y和0.79mSv/y，其次为混凝土砖0.51mSv/y。墙体材料是建筑物的重要组成部分，其在房屋建筑材料中占70%的比例，由墙体材料释放的γ射线外照射和氡气体的内照射，是居民长期持续的放射性元素照射，根据《电离辐射与辐射源安全》GB18871-2002规定正常照射所致的居民个人年有效剂量不超过1mSv/y，贵州省新型墙体材料放射性平均水平满足国家限制的规定，但粉煤灰砖、烧结砖和砌块表现出较高的有效剂量率且存在IRa和Iγ超出标准限制的产品。因此，根据其放射性来源，建议在新型墙体材料生产过程中随时把握主要原料尤其是废渣原料的放射性水平，合理的调整其掺加量，降低新型墙体材料中的放射性核素含量，使新型墙体材料放射性降低到合理水平。

4. 结论

（1）贵州省大部分新型墙体材料放射性水平在国家标准《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010的限值范围之内，可广泛使用于各类建筑工程中。

（2）粉煤灰砖、烧结砖和砌块辐射水平相对较高，部分产品超出《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010的限制，其原因一是废渣掺量较大；二是废渣中放射性元素含量较高。

（3）粉煤灰砖、烧结砖和砌块所致居民年有效剂量率最高，分别为0.81mSv/y和0.79mSv/y。贵州省新型墙材放射性核素平均水平所致的居民年有效剂量满足《电离辐射与辐射源安全》GB18871-2002。

参考文献

[1]赵彩凤，卢新卫，李楠，等.包头市建筑主体材料天然放射性水平.核技术，2012，35（8）：611-614.

[2]陈益兰，刘承伟，刘守延，等.广西建筑主体材料放射性水平评价.中国辐射卫生.2008，17（4）：450-451.

[3]吴锦海，李金全，周天豹.我国原煤及煤渣、粉煤灰的放射性水平调查.上海环境科学，1989，8（1）：16-17.

[4]UNSCEAR（United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation）.Sources，Effects and Risks of ionizing radiation[R]，United Nations.New York，2000.