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1 建筑室内放射污染控制与检测GB50325 2010国家标准内容讲解 上岗培训讲稿 王喜元2012 7 1 2 内容 1 放射性基础知识 什么是放射性 什么是天然放射性 什么是人工放射性 物质的放射现象有什么规律 放射性与射线关系 有哪几种射线 射线有什么性质 衰变能的宏观表现 等2 规范 GB50325 2010有关内容 重点 补充 民用建筑防氡技术规程 部分内容及 中国室内氡研究 部分研究成果 3 熟悉常用仪器性能4 工作中实际问题的处理参考书 从核弹到核电 核能中国 3 一 民用建筑室内环境检测涉及的放射性知识 按高中 大一数理水平掌握 1 天然放射性的偶然发现及天然放射性的一般属性 以往多数学员能够很好理解 参考书 从核弹到核电 核能中国 第一章 第三章 4 放射性 核现象 的发现一口气打开 微观世界 三扇大门 原子核 原子 分子 能穿透人身的是什么东西 肉眼看不见的射线 射线 天然放射性 威尔姆 康拉德 伦琴 德国物理学家 电子管产生后 1895年11月8日 伦琴在进行电子管加压实验时第一次注意到某种射线 阴极射线 产生 他称它为X射线 并用X射线拍摄了著名解剖学教授克利克尔一只手的照片 下页图 这是人类第一次发现 穿透性射线 它能穿透普通光线所不能穿透的某些材料 下页图片 1901年诺贝尔奖第一次颁发 伦琴由于这一发现而获得了这一年的诺贝尔物理学奖 1896 2贝科勒尔的天然放射性发现 从神秘的x射线开始 又掀开了认识微观世界的新的一页 5 6 卢瑟福发现并提出了原子的有核结构模型 下页 1909年 卢瑟福发现 在重金属薄片中 粒子的散射一般是微小的 约一度左右 同时发现了反散射现象 下页图 除非你承认这种体系 即原子质量的大部分集中成微小的核 否则你就怎么也不可能得到那种数量级的散射 原子具有一个带电的微小而重的中心 原子的大小在10 8厘米量级 即小数点后七个零 0 00000001厘米 原子核大小在10 13厘米量级 即小数点后12个零 这样小的东西 按我们生活范围的尺度比 简直难以想象 在一根头发丝粗细的横断面上 竟能排下数以十万计的 有一定结构的原子 那可真是微观世界 原子核比原子小约10万倍 比方说 如果原子象一个大型商场大厅那样大的话 那么 原子核充其量不过象一颗小米粒那样大小 可见 原子空间是多么的 空洞无物 然而 整个原子重量的千分之九百九十九以上集中在那个小米粒上 核外电子的质量仅为质子或中子质量的一千八百四十分之一 7 2 放射性 原子核衰变 射线 三种射线 三种粒子 三种衰变 卢瑟福的实验 1903 8 衰变 射线 粒子 两个质子和两个中子牢固地结合成一团 从核里跑出来 带2份正电 例如 238U92放射的 粒子带有能量4 1Mev等 这对于一个微观粒子来说是个很大的数字 原来的母核放射后 核中的质子数减少2 变成另一种核 234Ra90 叫衰变子体 衰变 射线 粒子 从核里跑出一个电子 跑出来的电子带1份负电 也带有能量 例如 40K放射的 粒子 最大能量为1 46Mev 原来母核在放射后 核中的质子数增加1 中子数减少1 所以衰变产物的原子序数增加1 成为氩40Ar 衰变 射线 光子 从核里放射出来的粒子不带电荷 例如 40K在放射 粒子时 还会放射出能量为1 46Mev的光子 U238 U235 Th232等在一连串衰变中 也会放射光子 射线 9 核衰变随时间变化规律及 半衰期 凡不稳定的核 发生衰变的快慢不同 为了表示衰变的快慢不同 经常采用概念 半衰期 它的意思是 某种核由于衰变而数量减少到一半所需要的时间 例如 铀U238的半衰期是45亿年 4 5 109 铀U235的半衰期是7亿年 7 1 108年 铀U234的半衰期是2 5万年 2 48 105年 钍Th232的半衰期是140亿年 1 39 1010年 钾K40的半衰期是13亿年 1 31 109年 铷Rb87的半衰期是500亿年 钚Pu239的半衰期是24 000年 氚H3的半衰期是12 26年 钋Po210130d等等 衰变随时间变化的指数规律 下页 10 一般说来 放射性原子核数随时间衰变而减少 呈现规律性 可以用下面一个指数式表示 N N0e t 衰变随时间变化的指数规律 11 式中 N t时刻的原子核数 N0 开始时刻的原子数 衰变常数 可以表示衰变的快慢 大 衰变快 小 衰变慢 与半衰期的作用一样 从这个式子可以看出 时间越长 留下来未衰变的原子核数越少 呈自然指数下降的规律 如果令N N0 2 即衰减一半 代入上式 那么 可以求出 T1 2 半衰期 ln2 12 并且 可以从N N0e t式求出单位时间里由于衰变原子核的减少数量 即衰变率 即单位时间里的衰变数 N0e t 利用此式 通过测量放射性衰变率 可以求出衰变常数 或者半衰期T 回避了对N及N0的测量 下页例 13 例 利用测定不同时间的衰变率求半衰期 例 某 放射性物质现在 t1 0 测得1h内的衰变数为100个 2天后测得1h内的衰变数为20个 h t2 2 求半衰期 按题意 dN dt 1 100个 h 2天后测得1h内的衰变数为20个 h t2 2 即 dN dt 2 20个 h 将t1 0 t2 2 天 一并代入下式 dN dt 1 dN dt 2 e 0 2 e 2 5 即 2 ln5 ln5 2 已知 T 半衰期 ln2 将ln5 1 61 ln2 0 69 代入 可以求出 T 0 86d 20 6h 射线的穿透性见下页 14 射线的穿透性 射线的穿透能力比 射线强的多 比 射线的穿透能力更强 射线的穿透力 15 衰变能 核衰变过程中释放出的能量 增加内容 从核弹到核电 核能中国 第三章 原子核在衰变 过程中放射出的粒子呈高速运动 均带有一定能量 与周围物质发生作用 弹性碰撞 电离 生物 光电等 后 停止下来 甚至被吸收 消失 动能转化为热能 虽然单个粒子的能量很小 Kev Mev量级 转化的热能也很小 但数量巨大的原子核持续衰变的放射性强度和释放出的各种粒子可以转化的能量总和就十分可观 宏观表现有 1 衰变能宏观表现之一 加热了地球 正是由于45亿年来 地球上的放射性同位素的不停衰变 地球才有今天 表面温暖宜人 内部执热高温 地震 火山 地热等 同位素 包含有相同质子数但包含不同中子数的一类原子核称为同位素 已经发现的各种各样原子核 同位素 总共有1400多种 例如铀 U 核中都含有92个质子 所以它的原子序数是92 但是 它的核中所含有的中子数可以很不相同 单单铀的同位素就有十几种 在这1400多种原子核中 只有300种是稳定的 即使你把它冷到零下多少度 或者放在几千度的火中烧 它也无动于衷 我们呼吸的氧气 它的原子量是16 核中包含8个质子和8个中子 就是十分稳定的 但是 另外的1100种原子核是不稳定的 16 2 衰变能宏观表现之二 核电站停堆后的燃料棒 铯 137 锶 90等 衰变 单Cs 137的半衰期30年 还有其它短寿命同位素如下页 强辐射和高温 衰变能 使得人无法靠近 据日本计划 日本福岛核电站的最后处理估计要30年后才能完成 切尔诺贝利核电站至今还是石棺封状 17 18 几种天然放射性同位素 兰 及裂变产物 红 的半衰期 19 5 铀U238 镭 Ra226 钍Th232 镭Ra224 的衰变产生多种射线和氡气 钾K40的 衰变 1 U238的衰变过程如下 要记住兰字部分 铀 U238 镭 Ra226 氡 Rn222 3 82d 钋 Po218 3 05m 2 钍Th232的衰变过程如下 要记住兰字部分 钍Th232 镭Ra228 锕Ac228 钍Th228 镭Ra224 Rn220 54 5s 钋Po216 0 158s 3 钾K40的衰变过程如下 钾K40 Ca40 钙 20 天然铀的成分 引自古雪夫手册 21 土壤是由岩石风化而形成的 一般岩石有万分之零点几的铀 同时也有镭 钍 钾等 所以 土壤里也就不能逃脱铀等的 天然污染 同样 凡是由岩石材料制造的东西 例如 水泥 砖 混凝土 砌块 加气混凝土 地板砖 卫生陶瓷和石灰等 也就无一例外的含有铀 镭 钍 钾等 提炼铀比黄金还要难 现在普遍使用气体扩散法 下页 铀用于原子弹 必须将U235浓缩到90 左右 22 浓缩铀U235气体扩散法 以下为知识性内容 不要求掌握 U235只是混在大量U238中的微量 杂质 从化学性质以及原子质量上讲 它同U238简直像一对双胞胎 差别极小 很难分开 气体扩散法 利用U235与U238的原子量微笑差别 的特点是 先把金属铀转变为铀的氟化物UF6气体 使之向一个方向扩散 离心机 由于U238F6的分子量比U235F6的大一点 大三个原子质量单位 所以两种分子的扩散速度多少有些差别 正是这些不显眼的差别 随着分子扩散距离的逐渐拉长 使轻一点的分子和重一点的分子间距离逐渐拉开 跑在前面的自然是U235F6分子 后面的是U238F6分子 然后 对U235F6和U238F6分子分别收集起来 还原为铀金属 U235就从U238中分离出来 浓度大大提高 含U235更少了的U铀叫做 贫化铀 一般的核扩散生产中 每生产一吨U235 就会产生出约300吨贫化铀 今伊朗 23 二 GB50325国家标准中涉及放射性污染控制的内容 记住 无机非金属建筑材料和装修材料的放射性测量与控制 内 外照射 氡析出率 土壤氡放射性测量与污染控制 简要 空气氡的放射性测量与污染控制 补充 民用建筑防氡技术规程 部分内容及 中国室内氡研究 部分研究成果 以下按 规范 的内容顺序逐一解释 23 24 规范 第2章 2 1 4 2 1 5 2 1 6条 6 0 4条 要明白定义 关于 内 外照射 内 外照射指数 放射性活度 材料的放射性比活度 贝克 Bq 的含义 氡Rn222 氡Rn220等的概念 25 为什么把氡气作为国家标准GB50325 2001控制的 5种 污染物之一 原因 致癌物质 肺癌第二位 捷克铀矿矿工1 3死亡 地下坑道施工人员一半血象异常 凶宅 例 美国议会 克林顿告人民书 美国全国氡行动周 免费检测 个旧高全国几十倍平均 世界各国均将氡列入控制 普遍存在 无机建筑材料属大宗材料 金属材料忽略及全钢结构 Rn222的直接危害是衰变子体钋Po218 为什么标准只对Rn222作出规定 Rn220 26 3 1节名称 3 1无机非金属建筑主体材料和装修材料 规范 的 目次 及 条文说明 的 目录 中均进行相应修改 3 1 1条内容中的 无机非金属建筑材料 字样均改为 无机非金属建筑主体材料 3 1 1表名称中的 无机非金属建筑材料 字样均改为 无机非金属建筑主体材料 27 说明 从一般意义上来讲 建筑材料既包括建筑物的主体材料 砖 瓦 灰 砂 石等墙体材料 楼板材料及新型空心墙材 也包括装饰装修所使用的材料 涂料 面砖 板材及吊顶材料等 原 规范 3 1节名称即是根据这一概念将建筑物的主体材料及装饰装修所使用的材料统一叫做建筑材料的 这一概念虽然不错 但日常生活中 大家总习惯于将建筑物的主体材料与装饰装修材料区分开 以使表述更加清楚 况且GB6566 2010国家标准已经采用了区分表述的方法 规范 修改后与GB6566 2010国家标准一致 28 3 1 2条A类外照射指数放宽到 1 3的解释 B类内照射指数放宽到 1 3 外照射指数放宽到 1 9的解释 3 1 2条中 无机瓷质砖粘接材料 说明 在使用瓷质砖进行装修时 需要使用粘接材料 且粘接材料用量较大 当粘接材料为无机材料时 须按无机建筑装修材料的要求 同瓷质砖 控制放射性物质含量 规范 对内 外照射皆控制 与6 0 4矛盾么 29 3 1 3条 民用建筑工程所使用的加气混凝土和空心率 孔洞率 大于25 的空心砖 空心砌块等建筑主体材料 其放射性限量应符合表3 1 3的规定 孔隙材料的氡析出率奇高 下面简要介绍 30 提出建筑材料氡析出率背景 近几十年我国室内氡浓度呈增加趋势 这是我国在国家标准中第一次提出建筑材料氡析出率控制要求 修改理由 1 为了控制建筑物室内的氡 以往主要是控制建筑材料的内照射指数 或材料所含的镭的比活度 无论是GB6566 或者是GB50325国家标准 实际上 建筑材料释放氡受多种因素影响 而最直接的指标应是 氡的析出率 2 实验发现 不同建筑材料 内照射指数相近 但材料表面氡析出可以相差几倍 几十倍 以加气混凝土和空心率 孔洞率 大于25 的空心砖 空心砌块最高 因此 增加了材料表面氡析出的控制要求 31 建筑材料氡析出率专项研究 黏土砖 多孔砖 空心砌块 水泥砂浆 加气混凝土等建筑材料的氡析出测试比较 测试方法 将黏土砖 多孔砖 空心砌块 水泥砂浆 加气混凝土等建筑材料试件分别放入密闭塑料制品厢内 利用RAD7测氡仪对厢内空气氡浓度进行持续测量 并按照下式计算建筑材料试块的氡析出率 c v 1 e t s t c v s t c 测试厢内的氡浓度 Bq m3 v 测试厢内空气体积 m3 s 被测试件的表面积 m2 t 测量经历的时间 s Rn222的衰变常数 0 007553h 1 t以h计 实验室房间温度 25 32 相对湿度 60 80 厢体内安放小风扇 以引起空气流动 使用 谱仪进行建筑材料试件的内 外照射指数测量 应掌握建筑材料氡析出率测量方法并能计算 32 33 各种建筑材料按 单位内照射指数下的氡析出率 排序 从表中数据可以看出 在相同内照射指数下 烧结性材料 烧结砖 多孔烧结砖等 的氡析出率最低 非烧结性材料 空心砌块 水泥砂浆 加气混凝土等 的氡析出率高 松散性最高 空隙率最高 的加气混凝土材料氡析出率最高 两者可以相差数十倍 34 3 1 4条增加国家标准编号 GB6566 说明 GB50325国家标准批准发布时间在前 当时 建筑材料放射性核素限量 GB6566国家标准尚未批准发布 但名称已定 标准编号不知 建筑材料氡析出率测量方法 附录A 第3章第1节补充 中国室内氡研究 有关结论 1 建筑主体材料的氡析出率是决定室内氡浓度的主要因素之一 氡实验房 实验结果 2 建筑物内墙的水泥砂浆抹面 约2cm厚 对墙体材料的氡析出基本无阻止作用 氡实验房 实验 实验表明 1 裸露加气混凝土砌块墙体氡实验房墙面平均氡析出率为0 003Bq s m2 在约260小时内 室内的氡浓度持续上升至接近2000Bq m3 水泥砂浆抹面加气混凝土砌块 相当于毛坯房 墙面平均氡析出率为0 003Bq s m2 室内平衡氡浓度约为2000Bq m3 可以发现 约2cm厚的水泥砂浆抹面后室内饱和氡浓度与裸露加气混凝土砌块墙面实验房内的饱和氡浓度变化不大 而达到平衡的时间略有差别 涂抹了水泥砂浆后室内氡浓度达到平衡的时间较长 相差大约50h 也就是说 约2cm厚水泥砂浆抹面的作用只是延缓了墙体释放氡的过程 并未阻止氡的释放 现在 许多住宅建筑以加气混凝土砌块作为墙体材料 3 加气混凝土砌块墙体材料民用建筑 室内氡浓度超标风险较大 应予关注 氡实验房 实验 实验表明 加气混凝土块 深圳本地产 作为墙体材料的氡实验房 水泥砂浆抹面 相当于毛坯房 墙面平均氡析出率为0 003Bq s m2 在封闭情况下 室内平衡氡浓度可达2000Bq m3 因此 必须加强对加气混凝土砌块氡析出率的研究与控制 GB50325 2010已有相应要求 4 混凝土空心砌块墙体材料民用建筑 室内氡浓度超标可能性大 应予关注 氡实验房 实验 实验表明 水泥砂浆抹面混凝土空心砌块 深圳本地产 墙体墙面平均氡析出率为0 0032Bq s m2 在封闭情况下 室内氡浓度达2500Bq m3 因此 必须加强对空心砌块氡析出率的研究与控制 GB50325 2010已有相应要求 5 总体积不变情况下 加气混凝土砌块表面单位时间氡析出总量基本不变 测试厢测试 实验表明 将大尺寸加气混凝土砌块切割成小尺寸加气混凝土砌块后 一分为二 一分为四 一分为八 在总体积不变的情况下 加气试块的氡析出率在减少 但加气试块表面在单位时间内氡析出总量基本保持不变 从工程应用角度看 这一结果表明 建筑物使用不同尺寸大小的建筑材料对室内氡的影响均基本相同 但是 对于建筑材料的氡析出率检测来说 测试样品的尺寸大小会对测量结果产生一定影响 尺寸大的样品的氡析出率检测结果会大一些 尺寸小的样品的结果会小一些 当然 对于其他密实度高的建筑材料 尺寸大小的影响可能会有所降低 38 3 规范 中 4工程勘察设计 4 1 1条为 4 1 1新建 扩建的民用建筑工程设计前 应进行建筑工程所在城市区域土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率调查 未进行过土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率区域性测定的 必须进行建筑场地土壤中氡浓度或土壤氡析出率测定 并提供相应的测定报告 39 说明 土壤氡问题与防氡措施工程地点土壤中氡浓度调查及防氡的必要性 国内外许多研究表明 地下地质构造断裂对民用建筑低层室内氡气污染的贡献不可忽视 氡异常 预测地震 找水 氡的全球概念 氡在地壳中的平均含量约为3 10 6 陆地大气中为4 4Bq m3 海岸边大气中为0 37Bq m3 室内氡几十Bq m3 年 季 日 时在变 土壤中的氡气浓度平均值为7000Bq m3 国外大量研究表明 土壤氡是居室环境氡的主要来源 40 4 2 1条 4 2 1新建 扩建的民用建筑工程的工程地质勘察报告 应包括工程所在城市区域土壤氡浓度或土壤表面氡析出率测定历史资料及土壤氡浓度或土壤表面氡析出率平均值数据 4 2 2条 4 2 2已进行过土壤中氡浓度或土壤表面氡析出率区域性测定的民用建筑工程 当土壤氡浓度测定结果平均值不大于10000Bq m3或土壤表面氡析出率测定结果平均值不大于0 02Bq m2 s时 且工程场地所在地点不存在地质断裂构造 可不再进行土壤氡浓度测定 其它情况均应进行工程场地土壤氡浓度或土壤表面氡析出率测定 41 4 2 3条 当民用建筑工程场地土壤氡浓度不大于20000Bq m3或土壤表面氡析出率不大于0 05Bq m2 s时 可不采取防氡工程措施 4 2 4条 当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于20000Bq m3 但小于30000Bq m3时 或土壤表面氡析出率大于0 05Bq m2 s 但小于0 1Bq m2 s时 应采取建筑物底层地面抗开裂措施 4 2 5条 当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于或等于30000Bq m3 小于50000Bq m3时 或土壤表面氡析出率大于或等于0 1Bq m2 s 小于0 3Bq m2 s时 除采取建筑物内底层地面抗开裂措施外 还必须按现行国家标准 地下工程防水技术规范 GB50108中的一级防水要求 对基础进行处理 42 4 2 6条 4 2 6当民用建筑工程场地土壤氡浓度测定结果大于或等于50000Bq m3 或土壤表面氡析出率大于或等于0 3Bq m2 s时 应采取建筑物综合防氡措施 见附录D 4 2 7条 4 2 7当 类民用建筑工程场地土壤中氡浓度大于或等于50000Bq m3或土壤表面氡析出率大于或等于0 3Bq m2 s时 应进行工程场地土壤中的镭 226 钍 232 钾 40比活度测定 当测定结果表明内照射指数 IRa 大于1 0或外照射指数 Ir 大于1 3时 工程场地土壤不得作为工程回填土使用 4 2 8条 4 2 8民用建筑工程场地土壤中氡浓度测定方法及土壤表面氡析出率测定方法应按本规范附录D进行 43 4 2 2 4 2 8 说明2003年 2005年建设部出面组织了全国土壤氡概况调查 利用国内几十年积累的放射性航空遥测资料 进行了约500万平方公里的国土面积的土壤氡浓度推算 得出全国土壤氡浓度的平均值为7300Bq m3 并粗略推算出了全国144个重点城市的平均土壤氡浓度 注 由于多方面原因 这些推算结果不可作为工程勘察设计阶段 在决定是否进行工地土壤氡浓度测定时 判定该城市土壤氡浓度平均值的依据 首次编制了中国土壤氡浓度背景概略图 1 800万 与此同时 在统一方案下 运用了多种检测方法 严格质量保证措施 开展了18个城市的土壤氡实地调查 连同过去的共20个城市 所取得的数据具有较高的可信度 并与航测研究结果进行了比较研究 两方面结果大体一致 全国土壤氡水平调查结果表明 大于10000Bq m3的城市不超过被调查城市总数的20 44 民用建筑工程在工程勘察设计阶段可根据建筑工程所在城市区域土壤氡调查资料 结合本规范的要求 确定是否采取防氡措施 当地土壤氡浓度实测平均值较低 不大于10000Bq m3 且工程地点无地质断裂构造时 土壤氡对工程的影响不大 工程可不进行土壤氡浓度测定 当已知当地土壤氡浓度实测平均值较高 大于10000Bq m3 或工程地点有地质断裂构造时 工程仍需要进行土壤氡浓度测定 土壤氡浓度不大于20000Bq m3 或土壤表面氡析出率不大于0 05Bq m2 s时 工程设计中可不采取防氡工程措施 45 一般情况下 民用建筑工程地点的土壤氡测定目的在于发现土壤氡浓度的异常点 本规范中所提出的几个档次土壤氡浓度限量值 10000Bq m3 20000Bq m3 30000Bq m3 50000Bq m3 考虑了以下因素 1 从郑州市1996年所做的土壤氡调查中 发现土壤氡浓度达到15000Bq m3上下时 该地点地面建筑物室内氡浓度接近国家标准限量值 土壤氡浓度达到25000Bq m3上下时 该地点地面建筑物室内氡浓度明显超过国家标准限量值 我国部分地方的调查资料显示 当土壤氡浓度达到50000Bq m3上下时 室内氡超标问题已经突出 从这些材料出发 考虑到不同防氡措施的不同难度 将采取不同防氡措施的土壤氡浓度极限值分别定在20000Bq m3 30000Bq m3 50000Bq m3 46 2 在一般数理统计中 可以认为偏离平均值 7300Bq m3 2倍 即14600Bq m3 取整数10000Bq m3 为超常 3倍 即21900Bq m3 取整数20000Bq m3 为更超常 作为确认土壤氡明显高出的临界点 符合数据处理的惯例 3 参考了美国对土壤氡潜在性危害性的分级 1级为小于9250Bq m3 2级为 9250 18500 Bq m3 3级为 18500 27750 Bq m3 4级为大于27750Bq m3 4 参考了瑞典的经验 高于50000Bq m3的地区定为 高危险地区 并要求加厚加固混凝土地基和地基下通风结构 本规范将必须采取严格防氡措施的土壤氡浓度极限值定为50000Bq m3 47 5 参考了俄罗斯的经验 他们将45年来积累的1亿8千万个氡原始数据 以5 104Bq m3为基线 圈出全国氡危害草图 经比例尺逐步放大的氡测量后发现 几乎所有大范围的室内高氡均落在5 104Bq m3等值线内 说明50000Bq m3应是土壤 岩石 气氡可能造成室内超标氡的限量值 补充 中国室内氡研究 关于土壤氡影响的有关结论 1 建筑物建成后 地表下土壤氡浓度会急剧增加 从而大大增加了土壤氡渗入建筑物内的风险 土囤 模拟建筑物 实验 实验表明 露天地面被混凝土覆盖后 土壤浅层的土壤氡浓度会由覆盖前的10000Bq m3猛增到约100000Bq m3以上 10倍以上 本结论的工程意义在于 建筑物建成后 内外地表面下的土壤氡浓度会比土壤裸露时可能增加10倍以上 其对室内的潜在影响大大增加 2 城乡民用建筑应杜绝使用土地面 土囤 模拟建筑 实验 实验表明 封闭状态下的土地面模拟建筑物 室内氡浓度在约60小时内会增加到约80000Bq m3以上 此时土囤土壤表层的氡浓度约在100000Bq m3上下 直至逼近土壤中氡浓度值 本结论的工程意义在于 我国城乡曾经广泛存在土地面平房建筑 现在有些地方仍有存在 下沉式土窑洞 其条件简陋 容易建造 但是 从防治氡危害角度看 应予关注 并尽可能杜绝使用土地面房屋 3 城乡民用建筑应杜绝使用普通砖土地面 土囤 模拟建筑 实验表明 封闭状态下砖土地面模拟建筑物 室内氡浓度会无限制增加 在约40小时内增加到约80000Bq m3 后趋于饱和 与土地面房屋情况接近 此时土囤土壤浅层的氡浓度约为90000Bq m3 本结论的工程意义在于 我国城乡曾经广泛存在砖土地面平房建筑 现在有些地方仍有存在 砖土地面模拟建筑物内氡浓度与土地面接近 也就是说 砖地面对土壤氡的阻止作用甚微 应杜绝使用砖地面房屋 4 城乡民用建筑一楼的水泥地面应杜绝出现裂缝 土囤 模拟建筑 实验 实验表明 水泥地面有伸缩缝的条件下 室内氡受土壤氡影响很大 在约50小时内室内氡浓度增加到约80000Bq m3 后稍有增加 趋于饱和 我国室内地面普遍的处理过程为 房屋主体建成后 在一楼土地面上抹一定厚度的水泥砂浆 以形成地坪 这种情况下 水泥地坪出现裂缝是难免的 地坪与墙体间出现伸缩缝更是普遍的 实验表明 6cm厚以上混凝土地面可以有效阻止土壤氡的渗透 但地面如果有裂缝 土壤氡将会通过裂缝进入室内 严重时 水泥地面对土壤氡几近没有阻止作用 因此 本结论的工程意义在于 从防治土壤氡危害角度看 民用建筑设计 施工时防止水泥地面出现裂缝至关重要 GB50325已做出相应规定 因此 应进一步加强防治建筑物地面 墙体出现裂缝的设计 施工方法研究 5 应关注温室大棚的氡污染问题 土囤 模拟建筑 实验 实验表明 露天地面被架空层覆盖后 近地空间空气中氡浓度会大大增加 20cm高的密闭架空层内氡浓度可以升高到与土壤浅层的土壤氡浓度几乎相等 这一实验结果可以外推到塑料大棚的情况 露天地面被架空的塑料薄膜覆盖或者被大面积玻璃窗覆盖 以形成温室大棚 种植蔬菜 花卉 水果 现在比比皆是 由于大棚里空间有限 如果将以上数据按照农田大棚的情况推算 那么 2天内 农田大棚的氡浓度可升高到约6000Bq m3以上 按大棚长50m 宽10m 高2m 顶原弧形 即地面面积500m2 容积约700m3计 远超出 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB18871 2002的要求 工作场所中氡持续照射情况下补救行动的行动水平为500Bq m3 1000Bq m3范围内 达到500Bq m3时宜考虑采取补救行动 达到1000Bq m3时应采取补救行动 6 土壤氡对室内的影响基本上限于地下室 一楼 其次是二楼 三楼以上可以不必考虑 土囤 模拟建筑 实验 研究表明 模拟建筑物一层顶板出现裂缝 孔洞 20mm的小孔相当于二层地板有一条宽1mm 长10cm的穿透性裂缝的面积 或者相当于二层地板有一 20mm的自来水管管孔 后 封闭状态下 一层氡浓度基本保持愿有水平 但二层空间的氡浓度会逐渐增加 在本实验条件下 2天内二层室内氡浓度升高到约6000Bq m3 约为模拟建筑物一层室内氡浓度的8 本结论的工程意义在于 土壤氡对室内的影响 基本上限于地下室 一楼 其次是二楼 三楼以上可以不必考虑 4 2 6条 补充 综合防氡降氡措施 正在编制的行业标准 民用建筑氡防治技术规程 新内容简要介绍如下 1 城乡建设规划前应进行区域性土壤氡浓度或氡析出率调查 土壤类别达到四类的场地不宜规划为特类和 类民用建筑建设用地2 民用建筑工程验收时 必须进行室内环境氡浓度检测 其限量应符合表6 0 2的规定 表6 0 2民用建筑工程室内氡浓度限量 3 对采用自然通风的民用建筑工程 当室内环境氡浓度检测结果不符合本规范的规定时 应按以下步骤进行确认检验 在对外门窗关闭情况下 取24小时或更长时间的监测结果的平均值作为测量结果 如果仍然超标 应测定被测房间对外门窗关闭状态下的自然通风率 根据监测结果和对外门窗关闭状态下实测的自然通风率换算出房间自然通风率为0 3次每小时情况下的氡浓度作为最终超标与否的判定依据 表6 0 2 52 53 第四章GB50325 2010增加了新风量的控制要求 4 1 3民用建筑工程的室内通风设计 应符合现行国家标准 民用建筑设计通则 GB50352的有关规定 对采用中央空调的民用建筑工程 新风量应符合现行国家标准 公共建筑节能设计标准 GB50189的有关规定 举例1 某住宅小区的五楼 居室面积12 74m2 观察室内氡浓度的变化 测试一 居室主人在关闭门窗状态下休息时 观察室内二氧化碳 氡浓度的变化 示踪气体法 室内小时候换气率为25 22 00至次日早晨7 00 测试结果 室内氡浓度变化见图 氡浓度从40Bq m3上升到170Bq m3 测试二 居室窗缝用胶带密封 室内小时换气率为10 测试结果 室内氡浓度变化 室内氡浓度从50Bq m3上升到230Bq m3 举例2 氡实验房实验 下 54 55 5种通风工况实验的通风量 氡浓度数据汇总表 56 4 3 1条 民用建筑工程室内不得使用国家禁止使用 限制使用的建筑材料 4 3 2条的2个 含义 57 4 规范 中 5工程施工 5 1 4条 做样板间 一举两得 装修 重复方案 5 2 1条 材料检测报告的必要性 5 2 2条 5 2 2民用建筑工程室内饰面采用的同一种天然花岗岩石材或瓷质砖使用面积大于200m2时 应对不同产品 不同批次分别进行放射性指标复验 说明 国家工商总局2005年3月发布流通领域瓷质砖质量检测情况通报称 根据对5个城市75家经销单位的79组样品检测发现 放射性超标的不合格样品9组 占样品总数的11 为此 将瓷质砖与天然花岗岩一起列入须进行放射性指标复验的材料 中国石材协会来访事宜 取消大理石检测 58 58 6 验收 6 0 1条 6 0 1民用建筑工程及室内装修工程的室内环境质量验收 应在工程完工至少7d以后 工程交付使用前进行 有人问 为什么规定 7d以后 以后多长时间 回答 针对涂料的规定 7d以后 过了涂料挥发期 挥发期与气温 湿度有关 因此 不要机械理解 6 0 2条 增加了新风量验收检查内容 6 0 2民用建筑工程及其室内装修工程验收时 应检查下列资料 1工程地质勘察报告 工程地点土壤中氡浓度或氡析出率检测报告 工程地点土壤天然放射性核素镭 226 钍 232 钾 40含量检测报告 2涉及室内新风量的设计 施工文件 以及新风量的检测报告 解释 提出了检查 新风量的检测报告 要求 有人问 谁做 新风量检测方法 回答 新风量检测涉及节能 室内环境 门窗密封性要求 通风系统设计 施工等方面 大家不要等 59 6 0 4条 民用建筑工程验收时 必须进行室内环境污染物浓度检测 检测结果应符合表6 0 4的规定 表6 0 4 注 内容修改为 注1表中污染物浓度限量 除氡外均应以同步测定的室外上风向空气相应值为空白值 2表中污染物浓度测量值的极限值判定 采用全数值比较法 60 关于6 0 4表中 污染物浓度测量值的极限值判定 采用全数值比较法 的问题 系主要根据 极限数值的表示方法和判定方法 GB1250 2008 现该标准修改为 数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB T8170 其中的 测定值或其计算值与标准规定的极限数值作比较的方法 中 明确有两种方法 修约值比较法 和全数值比较法 并进一步明确 各种极限数值 包括带有极限偏差值的数值 未加说明时 均指采用全数值比较法 如规定采用修约值比较法 应在标准中加以说明 注意 测量值的极限值判定 与 运算过程中的正常修约 是不同的两个概念 有效数字问题 一般2位 去年考试 61 6 0 6 民用建筑工程室内空气中氡的检测 所选用方法的测量结果不确定度不应大于25 置信度95 方法的探测下限不应大于10Bq m3 氡检测方法未提原国标的原因 方法无限制 只要适合于工程检测 我国原有的氡标准检测方法有5种 径迹刻蚀法 活性炭盒法 双滤膜法 气球法 闪烁瓶法等 但各有不适于工程的情况 近年来陆续引进的仪器检测方法确有技术上先进 且适宜于工程的 6 0 6条未明确规定氡气检测方法 为引进的仪器检测方法留出了路子 62 6 0 6条的条文说明 对于民用建筑工程的验收检测来说 目的在于发现室内氡浓度的异常值 即发现是否有超标情况 因此 当发现检测值接近或超过国家规定的限量值时 有必要进一步确认 使测量结果的不确定度降低到25 以内 以便准确的作出结论 例如 在实际验收检测工作中 出于方法灵敏度原因 活性炭盒法的样品布放时间不少于2天并应进行湿度修正等 按本规范要求 在被测房间对外门窗已关闭24小时情况下 当使用连续氡检测仪进行取样检测时 取样检测的时间应大于仪器的读数响应时间 一般连续氡检测仪的读数响应时间在45分钟以上 当发现检测值接近或超过国家规定的限量值时 须进一步确认 此时 连续氡检测仪的取样检测时间可根据情况设定为断续或连续24h 48h或更长 其它瞬时检测方法在进行确认时 检测时间可根据情况设定为断续24h 48h或更长 63 补充 中国室内氡研究 部分成果 目前中国的室内氡浓度水平 2007 2010年10城市参加的住宅建筑物的室内氡浓度综合调查 直接参与综合调查的住户为698户 涉及人口4000万上下 基本覆盖1 10万城市人口 进入综合调查的各类建筑物有326座 调查结果 在居住条件下 10城市住宅室内氡浓度全年平均值为36Bq m3 范围在10Bq m3 203Bq m3之间 调查发现 虽然包括深圳 广州等地住户在内关闭门窗情况下室内氡浓度超过200Bq m3的情况不少 但由于多地方住户普遍有常年开门窗的生活习惯 因而 在居民正常生活条件下 室内氡浓度检测结果超过100Bq m3的仅有23户 仅占被调查总户数的3 3 超过150Bq m3的有7户 仅占被调查总户数的1 0 超过200Bq m3的有1户 仅占总户数的0 14 可以看出 10城市室内氡浓度综合调查结果大大超过了上世纪80 90年代室内氡浓度水平 24Bq m3 说明我国室内氡水平有整体增高趋势 值得注意的是 WHO在2009年发布的 氡手册 中建议将室内氡浓度限量规定为100Bq m3 64 6 0 18条 条文说明增加 时间响应特别慢的仪器如何使用 如1027 RCM 1等 回答 条文说明还说 对采用自然通风的民用建筑工程 累积式测氡仪器或测量响应时间长的测量方法 可以从对外门窗关闭开始测量 24h以后读取结果 工程验收时 检测首先带有筛选性质 当发现检测值接近或超过国家规定的限量值时 有必要进一步确认 而进行长时间周期的 更加准确的取样检测 65 6 0 12条 抽检房间5 及不少于3间规定 10 代表性含义 指单体建筑 毛坯房可间可套 面积 6 0 13条 样板间抽检减半规定 毛坯房 66 举例 某小区有12栋住宅 分两种类型 A型6栋 每栋40户 每户2室1厅1厨1卫 B型 别墅 6栋 每栋2户 每户5室2厅1厨2卫 别墅房间及厅面积均在10 40m2范围内 请问室内空气检测可布设多少检测点 应掌握 会计算 往年考试 简解 A型 每栋200间 每栋10个检测点 总 6 10检测点 60个检测点 B型 每栋3个检测点 总 6 3检测点 18个检测点 总检测点 60 18 检测点 78个检测点 注 毛坯房可按套计 5 最好3套 报告说明 67 6 0 12 6 0 13条 条文说明 条文中的房间指 自然间 在概念上可以理解为建筑物内形成的独立封闭 使用中人们会在其中停留的空间单元 计算抽检房间数量时 一般住宅建筑的有门卧室 有门厨房 有门卫生间 及厅等均可理解为 自然间 作为基数参与抽检比例计算 条文中 抽检有代表性的房间 指不同的楼层和不同的房间类型 如住宅中的卧室 厅 厨房 卫生间等 对于室内氡浓度测量来说 考虑到土壤氡对建筑物低层室内产生的影响较大 因此 一般情况下 建筑物的低层应增加抽检数量 向上可以减少 按照本规范1 0 2条精神 在计算抽检房间数量时 底层停车场不列入范围 条文说明增加以上内容的原因在于 各地对 自然间 概念询问很多 有必要在 规范 中说明有关情况 但放在正文中 篇幅太长 68 6 0 18条 集中空调运行条件 自然通风房间氡污染检测关门24小时规定 影响室内氡积累的多种因素 土壤氡 建筑材料及装修材料放射性含量 氡析出率 房屋结构 房间密封情况 换气率 新风量 6 0 19条 全部检测结果符合本规范的规定时 6 0 20条 应查找原因并采取措施进行处理 并可对不合格项进行再次检测 再次检测时 抽检数量增加1倍 并应包含同类型房间和不合格房间 69 举例 一座住宅楼进行验收检测 每点取样测量时间1h 发现某2楼卧室氡浓度为 160 70 Bq m3 您对下一步工作有何考虑 往年考试近半答不全 分析 1 检查仪器工作状态是否正常 精确测量以确认是否超标 以RAD7为例 延长测量时间 2 如超标 增加一楼的测量点数 确认是否有土壤氡影响 3 根据以上工作情况 再考虑下一步工作 70 9 附录D 简要 需知道 附录D土壤中氡浓度及土壤氡析出率测定D 1土壤中氡浓度测定D 1 1一般原则 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 静电收集法 闪烁瓶法 金硅面垒型探测器等方法进行测量 D 1 2测试仪器性能指标要求 工作条件 温度 10 40 相对湿度 90 不确定度 20 探测下限 400Bq m3 71 D 1 3测量区域范围应与工程地质勘察范围相同 布点 当遇较大石块时 可偏离 2m 但布点数不应少于16个 布点位置应覆盖基础工程范围 孔的直径宜为20 40mm 孔的深度宜为500 800mm 然后进行抽气 正式现场取样测试前 应通过一系列不同抽气次数的实验 确定最佳抽气次数 一般4 5次 D 1 7所采集土壤间隙中的空气样品 宜采用静电收集法 电离室法或 闪烁瓶法 金硅面垒型探测器等测定现场土壤氡浓度 D 1 8取样测试时间宜在8 00 18 00之间 现场取样测试工作不应在雨天进行 如遇雨天 应在雨后24h后进行 D 1 9现场测试应有记录 记录内容包括 测试点布设图 成孔点土壤类别 现场地表状况描述 测试前24h以内工程地点的气象状况等 D 1 10地表土壤氡浓度测试报告的内容应包括 取样测试过程描述 测试方法 土壤氡浓度测试结果等 72 D 2土壤表面氡析出率测定D 2 1仪器设备土壤表面氡析出率测量所须仪器设备包括取样设备 测量设备 取样设备的形状为盆状 工作原理分为被动收集型和主动抽气采集型两种 现场测量设备须满足以下工作条件要求 温度 10 40 相对湿度 90 不确定度 20 探测下限 0 01Bq m2 s D 2 2测量步骤按照 D1土壤中氡浓度测定 的要求 首先在建筑场地按20m 20m网格点布点 网格点交叉处进行土壤氡析出率测量 测量时 须清扫采样点地面 去除腐殖质 杂草及石块 把取样器扣在平整后的地面上 并用泥土对取样器周围进行密封 防止漏气 准备就绪后 开始测量并开始计时 t 73 土壤表面氡析出率测量过程中 应注意控制下列几个环节 使用聚集罩时 罩口与介质表面的接缝处应当封堵 避免罩内氡向罩外扩散 一般情况下 可在罩沿周边培一圈泥土 即可满足要求 对于从罩内抽取空气测量的仪器类型来说 必须注意 被测介质表面应平整 保证各个测量点测量过程中罩内空间的体积不出现明显变化 测量的聚集时间等参数应与仪器测量灵敏度相适应 以保证足够的测量准确度 测量应在无风或微风条件下进行 D 2 3结果计算 使用聚集罩情况 用下式求被测地面的氡析出率 R NtV At D2 3 式中R 土壤表面氡析出率 Bq m2 s Nt 时刻测得的罩内氡浓度 Bq m3 V 聚集罩与介质表面所围住的空气体积 m3 A 聚集罩所罩住的介质表面的面积 m2 t 测量经历的时间 s 74 D 3城市区域性土壤氡水平调查方法D 3 1测点布置在城市区域按2km 2km网格布置测点 部分中小城市可以按1km 1km网格布置测点每个城市测点数量在100个左右 D 3 2调查方法调查前应制订方案 仪器在使用前必须进行标定 如使用两台或两台以上仪器进行调查 最好所用仪器同时进行标定 测量深度调查打孔深度统一定为500 800mm 孔径20 4mm 测量次数每一测点应重复测量3次 以算术平均值作为该点的氡浓度 D 3 3调查的质量保证仪器使用前应按仪器说明书检查仪器稳定性 使用两台以上的仪器工作时应检查仪器的一致性 应挑选10 左右测点进行复查测量 报告应经过权威部门组织的验收鉴定 75 75 修订说明 虽然 规范 本次修订已经完成 但还有不少问题需要进一步研究解决 例如 1 如何解决在保证检测质量的前提下 合理简化室内环境污染物检测 使室内环境污染检测易于进入千家万户问题 目前TVOC等污染物取样测量过程复杂 周期长 成本过高 2 如何解决建筑节能与室内空气质量改善协调发展 以及如何科学地进行新风量测定等问题 3 如何解决既推动室内环境污染治理技术发展 又科学评定污染治理效果问题 4 如何加强高氡地区规划管理 防氡降氡设计施工规范化管理及建筑材料氡析出测量技术研究 切实提高我国室内氡污染防治控制水平等等 我们希望 几年后 再一次对 规范 进行修订时 多数问题能够得到解决 以适应我国不断发展的社会经济和人民生活水平提高的需要 经常修订 适时修订是必要的 可能的 76 三 熟悉常用仪器性能 要理解 记住 空气氡 及土壤氡 材料放射性测量 1 空气氡测量基本知识原有5种国家标准方法 径迹法 中国室内氡研究 使用 活性炭法 少数地方使用的方法 双滤膜法 FT648 极个别使用 气球法 无人使用 闪烁室法 AB 4 AB 5 极个别使用 77 刻蚀法 78 活性炭法 79 双滤膜法 80 气球法 81 闪烁瓶法 82 综合评价 从工程检测 筛选检测出发 以上五种方法从技术角度讲 各有其优点 均能满足一般空气中氡浓度测量要求 但从工程检测 筛选检测的角度来说 1 径迹蚀刻的检测周期过长 难以采用 2 活性炭盒法检测周期较长 尚可采用 但受空气湿度的影响大 百分之几十以上 检测结果难以保证 标定困难 3 双滤膜法可采用 但其取样时间过短 一般十几分钟 测量是瞬时结果 为保证测量结果的可靠性 必须在取样测量时间上 测量取样次数上有所考虑 装置较笨重 使用不方便 价格不便宜 3 4万元 4 气球法更不适用 5 闪烁瓶法可采用 采样后3h测量 响应时间长 不方便 价格贵 现场连续检测方法多种 也并非皆适合 应在了解基础上选用 82 83 2以RAD 7氡检测仪为例 说明正确使用空气中氡测量仪器的重要性 兼顾测量值不确定度简要分析 使用别的仪器者也应了解自己使用的仪器性能 往年考试问题 RAD 7测氡仪工作原理如下 空气 干燥 过滤 抽气泵 金硅面垒型半导体探测器 多道分析器 记录器 空气排出 84 Rn222与Rn220的有关特性 记住 为什么可单独测量Rn222或者Rn220 镭226 Ra226 的衰变链如下 Ra226 Rn222 Po218 Pb214 Bi214 Po214 Pt210 Bi210 Po210 镭224 Ra224 的衰变链如下 Ra224 Rn220 Po216 Pb212 Bi212 Po212 Pb208 85 注意事项 响应时间问题 结合前面的结果 可以看出 仪器的响应时间约60分钟 然后考虑到测量对统计误差的要求 合理设置足够长的取样测量时间 关于测量周期和循环次数设