氡来源和危害

1、关于氡的来源与危害第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月氡是目前国际上十分热门的生态环境问题之一，它的危害是产生肺癌。世界各国对氡的问题都十分重视，许多发达国家已开展了全国性生活环境中氡的水平调查。 在欧美地区还出现了专门从事居民住宅氡的监测与防治的营业性公司。在美国对于没有测定氡或氡水平超过标准的房屋是不允许推向市场的。 我国对室内氡的危害也引起公众关注。 卫生部和地矿部联合组建了氡监测与防治领导小组，协调全国氡的研究和防治工作。 有关氡的法规即将出台。第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一、氡的来源和水平 氡是一种无色无味的放射性惰性气体，它是由天然元素铀和钍释放出来的，

2、而铀和钍广泛地存在于自然界的岩石、土壤、水和植物等之中，因此氡是无处不存在的，它随时随地都在伴随着每个人。 第三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月室外大气中氡的来源 表1 全球大气中氡的来源 一、氡的来源和水平 氡来源氡的发射率（Bq/年）比率（%）土壤7.5101975地下水和植物2101920海水810170.8建筑物310160.03天然气310140.0003煤210130.00002总计11020第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月定义：Bq 放射性活度单位。 放射性元素每秒有一个原子发生衰变时，其放射性活度即为1贝可。 放射性活度：通常把放射源在单位时间内发生衰变

3、的核的数目称之为放射源的放射性活度。 国际辐射单位委员会(ICRU,MKPE)提出建议，采用新的国际制单位以逐步取代老的单位，至1985年年底前,着重采用新的单位，即放射性活度的专用单位为贝可勒尔(Beequerel），简称贝可（Bq）,原单位居里（1居里=3.71010贝可）同时作废。我国国家标准规定，放射性活度的法定计量单位是贝可（Bq），然而在实际工作中，仍经常沿用老的活度单位居里（Ci）。换算关系：1ci（居里）=3.71010Bq（贝可）；1mci（一毫居里）=10-3ci（居里）；1uci（一微居里）=10-6ci（居里）。 第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月图1 氡进

4、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。一、氡的来源和水平 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

5、/m3，四川天然气为220 Bq/m3，它们也是室内氡的来源之一。 第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月氡的水平 表2 室外和室内氡的典型（平均）浓度Bq/m3一、氡的来源和水平 9.325.9（18.6 31.6）19.852.431.624.5100.868.180.5177.0（89.4270.0）7.1（34.2 112.0）22.7（19.4 25.9）普通住房窑洞 土窑 石窑 砖窑 泥木 砖混 砖木旧煤渣砖房新煤渣砖房红砖房中国（1）65.040000（2）6000（2）旧房新房瑞典7.022澳大利亚5.040.0世界地区平均值室外氡（范围）室内氡（范围）建筑类型国家和地

6、区第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月氡的水平 表2 室外和室内氡的典型（平均）浓度Bq/m365.0瑞士0.07印度洋99900R.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3.044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。 第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月氡的水平从表2可以看

7、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。 一、氡的来源和水平 第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 氡是人们所受天然辐射剂量的主要来源，约占60%以上，其主要危害是导致肺癌。图2是氡引起肺癌的示意图。当人们吸入氡气后，氡及其子体产物沉积在呼吸道和肺部，并发射出、射线，其中危害最大的

8、是射线，这些射线长期作用于肺支气管上皮细胞，造成辐射损伤，经过一定的潜伏期后，细胞将发生癌变，导致肺癌。 二、氡的危害 图2 氡引起肺癌示意图 第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月科学研究表明长时间受到较高水平氡的照射，肺癌发病率会明显增加，但不是受到较高水平氡照射的每个人都会得肺癌，一般从受到氡的照射起到肺癌发病之间可能要经过许多年。氡致肺癌的危险度随着氡水平和照射时间的增加而增加。对于吸烟者，在相同氡浓度环境中生活，其发生肺癌的几率比不吸烟者要高1020倍，也就是说氡辐照与吸烟存在协同效应。据估计在全世界不吸烟的人群中，约有20%的肺癌来自氡的照射。在瑞典每年约有1100人死于因

9、氡导致的肺癌，此值占瑞典肺癌总死亡人数的30%。在美国每年约有4万人死于氡导致的肺癌。在俄国和中国每年由氡引起的死亡人数约5万人。 二、氡的危害 第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 二、氡的危害 图3给出了在美国各种死亡因素引起的年死亡人数的比较。据报导美国癌症死亡率从90年代以后开始下降。在90年美国每10万人中有135人死于癌症，95年降低到每10万人中129.8人死于癌症。下降了3.1%，分析原因主要有两个:（1）美国男性吸烟率大幅度降低；（2）环境质量改善，例如美国人在生活和工作中接触石棉、氡等有害物质减少了。我国近年来肺癌发病率和死亡均有上升趋势，例如北京地区近年来肺癌

10、死亡率已由70年代癌症死亡率的第二位上升为第一位。据统计我国癌症发病率每年180万人，每4个死亡人数中就有1人是死于癌症，而且呈上升趋势，这肯定与环境污染有关。 第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 三、氡的控制标准 当前世界各国对氡的控制标准大致相同。1、美国，当室内氡浓度达4PCi/L（即148Bq/m3）或以上时，应采取治理措施。2、俄罗斯，新建房屋，室内氡浓度不应超过100 Bq/m3；已建房屋，氡浓度不应超过200 Bq/m3。如果室内氡浓度无法降低到400 Bq/m3以下，则居民必须迁出。3、瑞典，新建住房70 Bq/m3；已建住房400 Bq/m3。4、国际放射防护委

11、员会50号出版物（ICRP50）规定，新建住房100 Bq/m3；已建住房200 Bq/m3。5、我国标准GB/T161461995规定，新建住房100 Bq/m3；已建住房200 Bq/m3，与国际标准一致。近些年来，国际上氡的控制标准有些变化。1993年ICRP第65号出版物“在居室和工作场所中对氡222的防护”中不再区分已建住房和新建住房,也不再用平衡当量浓度，而直接采用实测浓度表示行动水平。室内氡浓度行动水平为200600 Bq/m3。工作场所行动水平为5001500 Bq/m3。 1995年国际原子能机构（IAEA）在其“基本安全标准”中采用了ICRP第65号出版物给出的建议值，即室

12、内氡浓度的行动水平为200600 Bq/m3，工作场所的年平均氡浓度限值为1000 Bq/m3。 我国室内氡浓度标准将要做相应修改。 假设室内氡的平衡因子为0.4，则200600 Bq/m3实测氡浓度相当于80240 Bq/m3的平衡当量浓度。现有的控制标准在这范围之内。 第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月四、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 源式第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年

13、6月四、氡的监测方法 累积测量法：测量一段时间内的累积平均氡浓度。常用方法有三种（1）活性炭法 （2）固体径迹法 （3）驻极体法第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月累积测量法 （1）活性炭法活性炭盒用塑料制成，其敞开面用滤膜封闭。氡扩散进入盒内，被活性炭吸附。通常在待测场所放置3-7天，然后送实验室，用谱仪测量，换算成氡浓度。也可用液体闪烁计数器测量。探测下限：放置3天，测量20分钟，探测下限约6Bq/m3。活性炭盒结构1密封盖；2滤膜；3活性炭；4炭盒。第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月累积测量法 （2）固体径迹法收集氡的扩散杯由塑料制成，内装固体径迹片。通常需放置

14、3个月以上。氡扩散进入杯中，氡及其子体发射的粒子射到径迹片上，产生辐射损伤，经化学蚀刻变为可观察径迹。然后用显微镜观测径迹数，或者用火花计数器或图象分析法测读径迹数，推算出氡浓度。固体径迹探测器1-扩散杯；2-盖；3-滤膜；4-径迹片。第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月四、氡的监测方法 瞬时测量法：测量短时间内的瞬时氡浓度。分为两类（1）非连续式测量。包括电离室法、闪烁室法、双滤膜法、气球法等。 目前常用的是闪烁室法和双滤膜法。（2）连续式测量。又分为有源式和无源式两种。第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 非连续式测量闪烁室法（又称闪烁瓶法）闪烁室内壁涂Z

15、nS(Ag)闪烁体。先将闪烁室抽真空，然后放到待测场所，打开阀门让氡进入室内。放置3小时后，再测量。进入闪烁室的氡及其子体发射的粒子射到室壁的ZnS(Ag)上产生闪烁光，经光电倍增管转变为电脉冲，由电子学测量单元记录，推算出氡浓度。探测下限可达3.7-37Bq/m3。测量前，使用已知活度的氡气刻度，作出计数率与氡浓度的关系曲线。球形闪烁室第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 非连续式测量双滤膜法双滤膜管结构空气从入口进入，其中的氡子体被过滤在入口滤膜上，纯氡通过双滤膜管时产生新的子体被出口滤膜收集。测量出口滤膜上的放射性即可确定氡浓度。探测限。当双滤膜管14升，取样30分

16、钟，测量30分钟，探测限为3.7-7.4Bq/m3。国产FT-626型环境Rn、Th仪，滤膜管38.2L，取样1h，测量1h，可测到0.74 4Bq/m3。第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 FT-626型环境Rn、Th仪第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 连续式测量分为二类：A.有源式连续测量方法B.无源式连续测量方法有源式测量方法是通过泵将空气注入收集室，而无源式测量方法则是让空气自由扩散进入收集室。除此以外，两者的工作原理基本相似。因此简单地说有源式就是带抽气泵，无源式就是不带抽气泵。有源式测量方法的响应时间快。但它带有抽气泵，设备较笨重

17、，造价高，一般需要专业人员操作，常用于氡研究工作或实验室设备。无源式测量方法的响应时间比有源式慢一些，但它不带抽气泵，设备简单，造价低，不仅可测量瞬时氡浓度，也可测量累积氡浓度，因此在职业和居民住宅氡的监测中常采用无源式连续测量方法。第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 有源式连续测量方法按其测量装置不同，分为三种类型：ZnS(Ag)闪烁探测器半导体探测器脉冲电离室第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 一些有源式氡连续监测方法的性能比较探测器类型收集室取样及测量条件灵敏度Cph/Bq/m3探测限Bq/m3ZnS(Ag)闪烁体面积660cm2圆柱形

18、，内壁涂ZnS(Ag),容积1.46L取样流速4L/min，测量时间0.56小时1.5720面积-50cm2半球形，容积16.8L,ZnS(Ag)闪烁体位于中心。静电收集子体，高压3KV取样流速0.51L/min,测量时间1h0.250.32半导体探测器有效面积300cm2球形，容积14.2L。静电收集子体，高压20KV取样流速100L/min，能谱分析。测量时间1h19.50.37有效面积300cm2滤膜收集子体，直径18mm取样流速15L/min,取样时间1h11.13.7脉冲电离室圆柱形，体积1.24L连续流气式，100L/h-40Cpm/Bq/ m3环境水平第二十四张，PPT共四十七页

19、，创作于2022年6月瞬时测量法 有源式连续测量方法从上述比较可见灵敏度最高的是脉冲电离室，其次是半导体探测器和闪烁探测器。探测下限最低的是闪烁探测器和半导体探测器，脉冲电离室次之。从设备和操作条件来看，半导体探测器最简单，其次是闪烁探测器，脉冲电离室较复杂。目前，使用比较成熟的是闪烁探测器和半导体探测器，脉冲电离室还属于实验室设备。第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 有源式连续测量方法这类方法的收集效率受空气湿度影响较大，如图所示，当相对湿度低时，收集效率较高，随着湿度增加，收集效率迅速下降，直到相对湿度为40%以后才趋于稳定值。这类仪器入口都设置有干燥器，以减少空

20、气湿度的影响。收集效率与相对湿度的关系第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月流气式闪烁氡连续监测仪第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月静电式闪烁氡连续监测仪第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月静电收集式氡连续监测仪第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 无源式连续测量方法目前国外研制生产的小型氡连续监测仪，大都采用无源式连续监测方法，其发展趋势是向小型化、高灵敏度方向发展。在欧美地区已有这类商品仪器出售，并推广应用到居民住宅的监测。无源式监测方法通常采用的探测器有ZnS(Ag)和半导体探测器两种。其中半导体探测器的体积小、设备简单、

21、本底低，可以达到较低的探测水平。目前已逐渐取代了闪烁探测器，成为小型无源氡连续监测仪最常用的监测方法。这里以RCM-2型氡连续监测仪为例，具体介绍这类监测方法。第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月瞬时测量法 RCM-2型氡连续监测仪它是国内研制的一种新型无源氡连续自动监测仪。1997年通过了北京市科委的成果鉴定，并获得中国专利和计量鉴定会合格证书。它在同类仪器中具有更优良的性能。第三十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪工作原理此监测仪采用一种特殊设计的无源氡扩散收集室，允许氡气自由进入而将氡子体产物阻止在室外。进入室内的氡气衰变时，释放出粒子，粒子

22、与室内的硅探测器接触产生电脉冲，由电子学测量单元记录，并计算出一定时间间隔的氡气平均浓度。 收集室内氡气浓度可由下列方程表示： dc = Cd ( C1 C ) dt 式中C为收集室内的浓度；C1 为收集室外的氡浓度；为氡的衰变常数；d 为氡气的交换率，它与收集室的结构和尺寸有关。 假设C为收集室的初始氡浓度 (当t = 0 时)为C0， 则 d C1 C= C0 e (Cd )t 1 e (Cd )t d 从式中可知，当d t 1时，C 趋于一个常数 C1 ，即收集室内氡浓度与室外达到平衡。由于 0.00756 h -1 ，因此只要设计的收集室满足 dh -1 条件，即可在短时间内使收集室内

23、的氡浓度与室外达到平衡。按此监测仪收集室的设计参数估算，在6分钟之内，收集室内的氡浓度即与室外达到平衡，此时监测仪测得的浓度即为仪器周围空气中的氡气浓度。 第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪仪器结构 RCM-2氡监测仪系统示意图 第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪技术性能探测器：硅探测器测量范围：199999 Bq /m3响应时间：1 h 灵敏度：1.0cph / Bq /m3 探测下限：5 Bq /m3 ( 4.65，置信度95 )稳定性：200小时长期稳定性小于2抗湿度影响性能：在相对湿度3696范围内， 仪器

24、读数的变化小于20报警阈：200 Bq /m3环境温度：5 40电源：交直流两用，AC 220V, 50 HZ 或 DC 12V功耗：1.6W尺寸和重量：155 190, 0.95 kg第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪仪器的响应时间 在衡阳氡室实测了仪器的响应时间。将仪器放入氡室，立即启动仪器，并记录下从仪器开始启动至测得的读数达到最大值的时间间隔，此时间间隔即为仪器的响应时间。 氡监测仪的响应时间 从图中可见，当氡浓度上升时，仪器在运行1小时之后的读数即达到最大值的85%。当氡浓度下降时，仪器在1小时之后的读数即下降到最大值的15%。此仪器的准确度为

25、20%，在此准确度范围之后，可以认为仪器的响应时间近似为1小时。第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪仪器的响应时间仪器响应时间受收集室内氡与其子体达到平衡的时间所限制。氡子体的平均半衰期约为35分钟，因此氡与其子体实际达到平衡的时间约为3小时。理论计算的仪器读数上升曲线与实测值符合很好，这验证了前述的收集室内氡浓度很快（6分钟）即与室外达到平衡的设计。理论计算的仪器读数上升曲线与实际测量值的比较-计算值 测量值第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪长期稳定性 使用241Am源发射的粒子近似代替氡子体的粒子，以检验仪器的长

26、期稳定性，将241Am检验源置于硅探测器表面附近，保持其相对位置固定不动，观察仪器读数随时间的变化情况。监测仪运行时间，h 011050100200 检验源的指示值， 计数/10秒 2#仪器5158510250825106506551273#仪器519451965153523151985218 与初始指示值相比 的偏差， 2#仪器 -1.0 -1.5-1.0-1.8- 0.63#仪器+0.04+0.8 +0.7+0.08 +0.5 监测仪开始运行后，其指示值的变化在随后200 h内小于初始指示值的2，这表明仪器具有很好的稳定性。第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连

27、续监测仪探测下限式中LD 探测下限，Bq/m3； Nb 本底计数率，1/h； t -测量时间，h； B -刻度系数，1/h/Bq/m3； k、k常数，均为1.645。监测仪的本底计数率为1/h，则在测量时间为1h，置信度为95%时的探测下限为5 Bq/m3。第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪RCM-2型氡连续监测仪的灵敏度比国外仪器高1个数量级，探测下限比国外低，其性能指标优于国外同类仪器水平。 氡监测仪 型号 灵敏度CPh/Bq/m3 探测限Bq/m3 响应时间 h仪器体积、 重量在相对湿度3696范围内 仪器响应随空气湿度的变化 资料来源 Canne

28、t 0.034 37 8 收集室 0.02L加拿大1983年 Radok 0.15 37 3200470 7.2Kg 27 美国 HoneywellMode 05-418 0.068 37 4、612 、24127178 0.91Kg 23 美国Honeywell 公司，1994年Sun Nuclear Made 1023 0.068 37 4、612、24127178 0.91Kg 23美国Nun Nuclear公司，1994年 RCM-2 0.75 5 1155190 0.95Kg 20北京射线应用研究中心， 1995年一些无源式氡连续监测仪的性能比较第三十九张，PPT共四十七页，创作于2

29、022年6月RCM-2型氡连续监测仪监测实例一氡监测仪在某楼房一层密闭房间的监测结果第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪监测实例二氡监测仪在某地下室内的监测结果第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月RCM-2型氡连续监测仪RCM-2型氡监测仪与美国Sun Nuclear氡监测仪运行记录的比较第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月氡监测方法小结累积测量法操作简单，取样器体积小，便于布放和邮寄，适用于大范围内氡的普查测量。但是测量时间长，不能很快给出结果。这类方法的准确性与操作方法及操作者的水平有关。瞬时测量法的测量时间短，可快速测定氡浓度。在两步测量法中，常用于第一步的筛选测量。在非连续式的瞬时测量法中，常用的是闪烁室法和双滤膜法。这类方法设备复杂，成本高，需要专业人员操作，其准确性与操作者水平有关。闪烁室法还存在灵敏度随气压变化、闪烁瓶个体差异大、记忆效应等