氡的危害应正巨

氡 的 危 害,应正巨宁波市疾病预防控制中心,氡是威胁人类健康、污染生态环境的隐性杀手。氡比其他任何环境污染对健康的危害都大，每年由于吸入氡产生肺癌致死的人比因其他原因产生的危害致死的人要多。室内氡产生肺癌的可能性已引起了科学界的广泛重视。氡的危害的特点，它导致我们难以认识氡的危害。氡的危害有两个特点，一是隐蔽性，一是随机性。,1970年代以前对环境氡关注很少，70年代后开始认识到室内氡照射。,隐蔽性,所谓隐蔽性，有两重含义：作为一种化学物质，氡无色、无味，数量极微，难以察觉；但由此引发的复杂生物化学过程可以导致严重的伤害。例如，短期接受1Sv剂量的照射时，在生物体内产生的电离，激发分子的比例只有一亿分之一，传输的能量相当于210-4cal/g。这本身是微小而难以觉察的，但它可以导致明显的放射病症状（呕吐、疲倦、血象变化等）。氡的照射一般是慢性的，一年内有0.1Sv就算是高的，其直接作用是不可能觉察，即无相关的自我感觉，但它仍可能引发肺癌。,随机性,所谓随机性，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，有确定的几率，只有对人数众多的群体才能体现出确定的发病率。这就像大家熟悉的吸烟可能导致肺癌的现象，后者也是随机性现象：对大量人群统计，吸烟者的肺癌发病率明显地比不吸烟者高；但就个人而言，吸烟者不一定得肺癌，也不能根据某个人长期吸烟后却活到80岁未得肺癌而证明吸烟无害。,室外大气中氡的来源,氡的来源,图1 氡进入室内的途径 1.地板裂缝；2.建筑接合处；3.墙壁缝隙；4.悬浮地板裂缝； 5.管道裂缝；6.墙内洞穴； 7.生活用水。,氡的来源,2. 室内氡的来源室内氡主要来自于土壤、地基、墙壁、建筑材料、生活用水和天然气等。其中土壤和地基的来源约占80-90%，其次是建筑材料和生活用水，再者是天然气。氡在水中有一定溶解度。当水中氡浓度超过10000Bq/m3时，它对室内氡的贡献将达到37 Bq/m3以上，成为室内氡的主要来源之一。据调查我国50个主要大城市的饮水中，约有1/3城市饮水中氡浓度超过10000 Bq/m3。天然气中氡浓度为200 Bq/m3左右，例如大港生产的天然气中氡浓度为214 Bq/m3，四川天然气为220 Bq/m3，它们也是室内氡的来源之一。,室外和室内氡的典型（平均）浓度Bq/m3,氡的水平,氡的水平 室外和室内氡的典型（平均）浓度Bq/m3,65.0,瑞士,0.07,印度洋,99900,R.P. 区,2741002849185033674921,美国（3） 中西部 南 部 东北部 纽约州 宾 州 缅因州,3.3,英国,0.2,北太平洋,3.6,苏联,52,挪威,9.3,法国,2.6,西德,3.7,印度,2.1,日本,0.07,南太平洋,3.0,44,芬兰,室外氡（范围）,室内氡（范围）,建筑类型,国家和地区,注： （1）8390年中国部分地区调查统计；（2）以矾页岩为建材或地基的房屋的最高值； （3）美国各地区数据均为最高值。,从表中可以看出，瑞典、美国室内氡水平比较高。而我国一般房屋室内的氡浓度大多数在100 Bq/m3以下。 一般规律 地下的氡浓度比地上氡浓度高，室内比室外高。 在室内则是地下室及一层房屋的氡浓度较高，越往上氡浓度逐渐降低。 不同地质条件，不同建筑材料的房屋，室内氡浓度的差异也较大。 一般在花岗岩、辉绿岩地带和断裂带地区室内氡水平都很高，超过控制标准的可能性大。,目录,1.氡的基本特性 2.氡的浓度单位3.工作场所氡及子体的测量4.剂量估算方法 5.氡的防护,一、氡的基本特性,氡的理化性质,原子序数86，元素周期表第周期的零族元素； 惰性气体: 化学性质不活泼，无色无味；单原子放射性气体,分子半径为0.23nm。,零族元素家族成员： 氦，氖，氩，氪，氙,氡的同位素,氡有27 种同位素，即 200 Rn 226 Rn,其中 225 Rn 未完全确定。最重要的是三个天然放射系中镭的子体 222 Rn(Radon) 、 220 Rn(Thoron) 、 219 Rn(Actinium emanation)。 222 Rn的半衰期为 3.82 天， 220 Rn 的半衰期为 55 秒，而 219 Rn 的半衰期不到 4 秒，辐射卫生学意义不大。通常所说的氡指 222 Rn。,最重要的三个天然放射系成员:219Rn、220 Rn 、 222Rn,238U系,衰变,衰变,衰变,衰变,230Th,238U,234Th,234Pam,234U,衰变,226Ra,衰变,222Rn,衰变,218Po,衰变,214Bi,衰变,210Pb,衰变,210Bi,衰变,206Pb,氡的辐射特性,238U系重要核素,238U：T1/2=4.47109a，衰变226Ra：T1/2=1640a，衰变222Rn： T1/2=3.82d，衰变，气体218Po206Pb： T1/2=23a，各种衰变,氡的辐射特性,232Th系,衰变,228Ra,232Th,衰变,228Ac,228Th,衰变,衰变,212Pb,220Rn,衰变,衰变,216Po,衰变,224Ra,衰变,212Bi,衰变,208Pb,氡的辐射特性,232Th系重要核素,232Th：T1/2=1.411010a，衰变224Ra：T1/2=3.66d，衰变220Rn： T1/2=55s，衰变，气体216Po208Pb： T1/2=11h，各种衰变,氡的辐射特性,氡的辐射特性,氡的辐射特性,氡的毒性,美国有毒物质和疾病登记局（Agency for toxic substances and disease registry，ATSDR）登记在册的275种有毒物质中氡及家族成员的毒性排序：,摘自： ATSDR Information Center，2003,摘自：GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准 随着人类实践活动增加和测量技术的发展，一些毒性大的核素逐步纳入管理范畴,放射性核素的毒性分组极毒：226Ra 224Ra 210Po 高毒：210Pb 212Bi 210Bi中毒：214Pb 212Pb 214Bi U天然 Th天然,氡的毒性,氡的放射卫生学,辐射与化学特性惰性气体，元素表86号，衰变，比空气重，大气中的氡主要来自土壤。同位素222Rn:母体为226Ra， T1/2=3.82d，衰变，各级子体为自218Po至206Pb的11种核素 综合T1/2=23a。220Rn：母体为224Ra， T1/2=55s，衰变，各级子体为自216Po至208Pb的6种核素 综合T1/2=11h。219Rn：母体为223Ra， T1/2=3.96s，衰变。,氡可溶于水，极易溶于脂肪，体温下，氡在脂肪和水中的分配系数为125:1。由半衰期长短决定对健康的影响依次为222Rn、220Rn、219Rn， 219Rn几乎没有卫生学意义，通常意义的氡指222Rn。,氡的放射卫生学,氡及其子体在呼吸道的行径,空气中的存在形式：氡气 土壤气氡扩散至大气。离子 新产生的218Po原子，呈未结合态，平均寿命50s，之后，迅速吸附在气溶胶表面形成结合态氡子体。凝聚核 0.0010.01m，湿度较大时迅速增长，形成结合态氡子体，易在呼吸道扩散沉积。粒子 0.01m，空气中易沉降，靠沉降和碰撞作用沉积于呼吸道。,呼吸道中的沉降氡气极易被肺泡吸收，迅速均匀散布全身，脱离含氡环境后，很快经肺排空。氡子体是金属，结合态氡子体吸入后不断沉积在呼吸道表面，不易排出，也难以被机体吸收，对呼吸道产生集中剂量贡献。未结合态氡子体呼吸道沉积率为2050%，与呼吸量成正比。氡子体易沉积在气管和大的支气管，小支气管和肺泡的沉积较少。,氡及其子体在呼吸道的行径,呼吸道中的转移1.氡及其子体立刻被呼出体外2.吸收入血3.随纤毛运动推移至咽喉部，咽入胃肠道氡子体在呼吸道各段的滞留时间肺泡 700min细支气管 10min叶、段支气管 25min气管、主支气管 12min氡短寿命子体半衰期218Po 3.0min；214Po 26.8min；214Bi 19.7min；214Po 2.610-6min,对机体的损伤效应,辐射损伤的二类效应确定性效应：效应的发生存在剂量阈值，效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应。随机性效应：效应的发生不存在剂量阈值，发生几率与剂量成正比，严重程度与剂量无关的一类辐射效应。,近期损伤效应(确定性效应)动物实验(105Bq/l浓度试验)可出现急性肺损伤急性放射性肺炎，人类的辐射实践中未发现。随机性效应(致癌效应)基本上是肺癌。高危人群：铀矿工、富氡非铀矿工。,对机体的损伤效应,气管、支气管基底细胞损伤归转细胞死亡细胞自我修复修复失败，细胞凋亡修复成功，细胞存活(无不良后果)修复变异细胞存活，机体识别，免疫杀灭变异细胞细胞存活，机体不能识别，细胞恶性繁殖，形成恶性肿瘤,对机体的损伤效应,肺癌的特征好发于肺门部发病早、病程短、转移快、恶性程度高美国每年因此死亡的达5000-20000人我国每年有50000人死于氡及其子体致肺癌,对机体的损伤效应,健康危害,1.在许多国家中，氡是肺癌的第二种最重要病因。2.根据一个国家中的平均氡水平，氡估计造成所有肺癌的3%至14%。3.氡更有可能使吸烟者罹患肺癌，而且是非吸烟者中肺癌的主要病因。4.氡诱发的肺癌主要是中低浓度、而不是高浓度的氡造成的，因为有许多人在家中接触这种低浓度的室内氡。5.家中的氡浓度越低，风险也就越小。6.对多数人而言，接触的大部分氡来自家中。家中氡的浓度取决于：地基的岩石和泥土中铀的含量；可供氡进入家中的途径；室内外空气的交换速度，这取决于房屋的构造、居住者的通风习惯和窗户的密封程度。,健康危害,7.氡通过以下途径进入家中：水泥地面与墙壁连接处的裂缝；地面的缝隙；空心砖墙上的小洞；污水坑和下水道。氡水平在地下室、地窖或与泥土接触的其它结构区通常较高。8.邻近房屋中的氡浓度可有差异，而且在一座房屋中每天及每小时都可有所不同。鉴于这种起伏，估算室内空气中氡的年平均浓度需要对氡的平均浓度至少进行三个月的测定。多数国家采用室内空气氡浓度200-400 Bq/m3为参考水准，超过此水准就应采取缓解措施。9.氡222属中毒性核素，通过呼吸系统进入人体后，能引起肺癌，也能严重地损伤肾脏。需要注意的是，其毒性是由放射产生的粒子造成的，并不是化学性质所至。,二、氡的浓度单位,氡的浓度单位,常用表示氡的浓度方式： 氡浓度CRn 平衡当量氡浓度EECRn 潜能浓度PAEC 工作水平WL浓度,氡浓度 CRn (Radon Concentrations),氡浓度是指单位体积空气中氡的放射性活度，其单位是Bq m-3。贝可勒尔(Becquerel) 是国际单位制的活度单位名称，简称Bq(贝可)。1Bq等于每秒钟发生一次衰变。 1Bq m-3 = 34.510 3 MeV m-3 = 5.56 10-9 J m-3 =2.710-4 WL矿山氡浓度的控制标准采用年平均值，我国铀矿冶EJ/T378-89 规定工作场所氡浓度3700Bqm-3 。很多文献氡浓度的单位常用PCi/L(微微居里/升)表示。居里（Ci）是表示放射性活度的旧单位，与Bq的关系： 1Ci = 3.71010 Bq 1PCi/L = 37 Bq m-3,潜能浓度，PAEC或Cp(Potential Alpha Energy Concentration）,1956年美国提出氡子体潜能的概念，由控制氡气转为控制氡子体，从危害角度上是一个重大的转变。 氡子体由RaA（218Po）全部衰变到RaD（210Po）过程中释放出的粒子能量的总和叫做氡子体潜能。单位体积空气中氡子体潜能叫做潜能浓度，单位是J m-3，也可采用EECRn 。氡子体潜能浓度与平衡当量氡浓度之间有固定换算关系： 180 Bqm-3(EECRn) =1Jm-3(Cp),平衡当量氡浓度 EECRn(Equivalent Equilibrium Concentrations),平衡当量氡浓度指与氡处于放射性平衡状态的氡子体浓度，单位是Bqm-3。在平衡状态氡浓度与各子体的关系为 ： EECRn= 0.104C(218Po) +0.514C(214Pb) +0.382C(214Bi) 式中: C218Po、C214Pb和C214Bi分别代表氡的短寿命衰变产物218Po、214Pb、214Bi的活度浓度。 EECRn是氡子体潜能浓度的另一种描述。正常情况下，EECRn比实际存在的氡浓度要小。,工作水平WL/WLM,矿山广泛使用：WL表示222Rn子体或220Rn子体粒子潜能浓度，1m3空气中含有222Rn子体或220Rn子体的潜在能量1.3105 JMeV, IS单位: 2.08105 J。在这样的浓度中照射1个月（170小时）,接受到的累积照射量为1WLM。WLM = WL(hours exposed)/170 对于222Rn：1WL=1 .27910 5MeV/L =3700 EECBqm-3 1WLM =3.54mJ h m-3 =6.3105 Bq h m-3 对于220Rn：1WL=275 EEBq m-3 职业限值 222Rn子体 220Rn子体 DAC (derived air concentration) 0.4WL 1.2WL 1480Bqm 3 330Bqm 3 ALI (annual limit on intake) 0.02J 0.06J ALE (annual limit of exposure) 0.017 Jhm 3 0.05Jhm 3 5WLM 15WLM,三、工作场所氡及子体的测量,氡的监测方法,氡监测方法,累积测量法,活性炭法（放置35天）固体径迹法（放置3个月）驻极体法,瞬时测量法,非连续式,电离室法闪烁室法双滤膜法气球法,连续式,有源式,ZnS(Ag)闪烁体半导体探测器脉冲电离室,ZnS(Ag)闪烁体半导体探测器,无 源式,测量范围 : 4 740000 Bq/m3LLD: 10Bqm-3/24h温度: 5 40 C 湿度: 0100% rH 压力: 700 1100 mbar 222Rn模式:连续抓样220Rn模式：,优点：速度快，可连续测量稳定性好， 具有较强的扩展功能 结果可靠，EPA推荐测量程序不足：湿度影响大，频繁换干燥剂 有滞留效应,常用测氡仪器与操作,RAD7测氡仪,0.7 l,德国RTM-2100,优点：自动修正湿度 响应时间快 同时测量222Rn和 220Rn 分析软件实用不足: 滞留效应 成本较高,测量范围 : 4 1000000 Bq/m3LLD: 5000 m2, 1点/每500 m2 距离。,选点原则,矿山： 根据巷道的深度、长度、作业情况，选取有代表性的、工人停留时间较长的位置， 如：作业面、主巷道、矿石装卸处、电梯升降口、入风口、排风口等；根据现场的具体情况确定探测器放置的位置和高度，尽可能选择在不会受到干扰和探测器不易遗失的地方。 煤矿测量需要考虑测量装置的防爆性能，最好采用气袋法或被动探测器。,测量时间与频率,测量结果判断相对百分偏差(Relative percent difference，RPD) RPD = (|X测量 X参考 |)/X参考100X测量氡浓度的实际测量值，Bq m-3；X参考氡浓度的参考值，Bq m-3。,控制水平14%警告水平28% (5%)控制限