室內氡濃度變化影響因素在國內外的研究進展

馮雪霖

(1.山西省交通環(huán)境保護中心站(有限公司), 山西 太原 030001；2.山西貝可勒環(huán)境檢測有限公司，山西 太原 030000)

氡是天然存在于土壤和巖石中的一種無色無味的放射性氣體，它可以穿過建筑物地基中的裂縫和多孔基質在特定的區(qū)域中形成高濃度的氡氣，危害居民健康。美國每年約21 000人死于因氡污染導致的肺癌，成為住房相關疾病的主要原因之一[1]。在歐洲，每14 000個肺癌患者中有9%～15%的人是由氡引發(fā)的[2]。世界衛(wèi)生組織(WHO)認為，氡是即吸煙之后第二大引發(fā)肺癌的誘因[3]。居民大部分時間在室內活動，因此對室內氡濃度的研究，是保障居民健康的重大舉措。

1 我國氡污染現(xiàn)狀

二十世紀八九十年代，環(huán)保部門和衛(wèi)生系統(tǒng)對我國部分城市室內氡進行了測量，但由于當時條件所限，多采用瞬時測量。隨著測量條件的不斷優(yōu)化，為了得到更可靠的數(shù)據，2006年至2010年間，中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫(yī)學所又進行了一次部分城市室內氡的測量[4]，并對兩次測量結果進行了比較。

由表1可知，兩期測量結果的比值基本上均大于1，比值范圍為1.00～3.12，充分說明了我國室內氡濃度有上升的趨勢。因此，室內氡的研究要更加深入、更加科學、更加合理，以精確指導我國乃至世界防治氡的污染工作。

表1 兩次測量結果比較(Bq/m3)

2 研究回顧

20世紀50年代，國外研究者從居民私井發(fā)現(xiàn)了高濃度的氡；70年代中期，一些國家發(fā)現(xiàn)，來源于富含鐳的巖石或鈾尾礦的建筑材料釋放氡；80年代初陸續(xù)開展了井水中氡的研究[5]。當?shù)氐牡刭|狀況是大氣中和室內氡產生的主要因素[6-7]。歐美國家的很多房屋是以巖石為地基的，我國很多地區(qū)，特別是農村地區(qū)亦是如此。眾所周知，巖石中或高或低的放射性元素含量取決于其成因[7-10]。如，巖漿和變質巖就比大多數(shù)沉積巖要含有更多的放射性元素。巖石的粒度、滲透性、斷層、裂縫、風化和衰減特性等對氡的產生和向地下遷移具有重要作用[10-12]。除了建筑的地質層理外，室內氡的遷移還和環(huán)境因素有關，如，通風、占領模式、建筑物及建筑特點等[8,13-16]。

我國學者根據當?shù)氐刭|狀況、居民生活習慣、常用建筑材料等對建筑室內氡進行了廣泛的研究。對低層建筑物來說，土壤中的氡是其主要來源，平均濃度是大氣氡濃度的1 000倍以上[17]；對于高層建筑物來說，室內氡主要來源于建筑、裝修材料[18]，來自建筑材料的氡可占到室內氡濃度的19.5%[19]。家用燃氣也是我國室內氡的來源之一，主要是天然氣、液化石油氣煤層氣等化石燃料。如煤中鈾質量分數(shù)為2×10-6時，煤中可產生23.8Bq/g的氡[20]。除此之外，生活用水中的氡[21]，地下深層的氡[22]，戶外空氣的氡[18]都是室內空氣的來源。

3 近期研究進展

國內外對室內氡影響因素的研究已經滲透到了許多方面。而近期，國內外科研人員通過現(xiàn)有的生活習慣、優(yōu)化的測量手段和一些統(tǒng)計學知識對室內氡的影響因素進行了定量分析。并依此為契機，采取價格合理而治理有效的氡防治手段。鑒于近期國內外對室內氡的研究成果，主要是對影響因素中更深層次、更復雜元素進行歸納總結。

3.1 國內研究

1)場所影響。為了更好地保護公眾健康，我國的科研機構對幼兒園和辦公場所進行了氡的監(jiān)測和分析。在對幼兒園進行氡濃度研究時發(fā)現(xiàn)[23]，2010年后建設的幼兒園氡濃度平均值是2000年至2010年間的1.5倍，這主要受建筑材料變化的影響。由于幼兒園處于不同的樓層，隨著樓層的升高氡濃度下降，這在對辦公場所研究時得到了同樣的規(guī)律[24]。因此，場所影響氡濃度，主要是場所的建材以及樓層高度(地質是產生氡的重要來源，樓層越高氡濃度越低)等因素。

2)溫、濕度影響。氡濃度的日變化規(guī)律為夜高晝低。夜間溫度低濕度高，晝間溫度高濕度低，所以氡濃度與溫、濕度分別呈成負、正相關關系[25]。

3)通風影響。早期研究發(fā)現(xiàn)，通風是影響室內氡濃度的主要因素之一，也是氡治理的重要手段。現(xiàn)如今，我國對通風降低氡濃度的研究也進一步細化、深化。自然通風3 h可使室內氡濃度迅速降低至未通風時的1/4，機械通風對密閉室內氡濃度的降低作用較自然通風更為顯著[26]。不同氣流組織形式下，氡濃度均隨換氣率增大呈下降趨勢[26-28]。換氣率低于0.2次/h的情況下，室內氡濃度較高；高于1次/h(夏熱冬暖地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū))的情況下，室內氡濃度顯著下降[26]。換氣率為2次/h的情況下降至室外水平，下降速率為側面送風頂部排風>側面送風底部排風>側面送風側面排風，換氣率在4次/h、8次/h的情況下，室內氡濃度小于室外，故對氡濃度要求較高的室內空間，必要時可選取合適的氣流組織形式進行強制排風[25]。

3.2 國外研究

根據近期國外對室內氡的研究可以歸納為以下幾個方面影響。

1)能源改造影響。由于能源的日益緊缺，世界各地對節(jié)能提出了更急切、更高標準的要求。對房屋的改造翻新，尤其是節(jié)能改造已然成為世界各地區(qū)提高居民居住環(huán)境、減少能源消耗的強大趨勢。歐美地區(qū)對能源改造方面表現(xiàn)的更為普遍。改造方式通常包括空氣密封、增加絕緣、機械維修以及更換爐子和熱水器等。在房屋能源改造的過程中也會增加一些健康和安全措施。最近在住宅能源改造方面的實踐，包括安裝通風設備，通過安裝在井內的地蓋板和密封的污水泵將地面與住宅隔開，有助于抑制氡的增加[29]。

隨著能源效率的提高，經過節(jié)能改造的家庭室內氡濃度可能比沒有經過的家庭更高[30-32]。雙層玻璃窗與室內氡水平的相關性最大，比沒有翻新記錄的住宅高67%，而閣樓和墻壁保溫也有較強的相關性[31]。

在歐洲，空間供暖大約占總能源消耗的68%，增加保溫材料被認為是減少空間熱能量的最有效方法[33]。經過房屋能源改造前后的對比，改造后氡濃度明顯上升[34]。

在能源改造時，美國研究人員[29]增加了一些氡的干預措施(如，安裝通風、鋪放底板、密封污水處理泵等)，研究是否能對室內氡產生積極影響。結果顯示，地下室氡濃度有所增加。但值得慶幸的是，干預措施的實施抑制了一樓氡濃度的增加，而一樓又是居民經常活動的地方。

2)房屋年限影響。房屋年限也是影響室內氡濃度的原因之一，而且氡濃度隨建筑物老化而增加[35]。

3)時間空間影響。時間，主要是季節(jié)的影響，研究表明，冬季的氡濃度比其他月份的氡濃度高[36]，夏季最低[37]。

在將空間作為影響因素進行探討時，空間就包括了兩種含義[38]：一種就是地區(qū)差異，不同的地區(qū)室內氡濃度是不同的；另一種就是氡的空間性變化，換句話說，影響氡變化的因素(包括地質因素、區(qū)域類型、包含地下室的建筑等)在各個地區(qū)對氡變化的貢獻是不同的。

4 結論及展望

本文分析了我國室內氡濃度現(xiàn)狀，意在使我國研究人員及民眾更加深刻地了解我國室內氡的發(fā)展趨勢，對氡污染更加警醒。總結了對室內氡濃度影響的因素：地質狀況(巖石的類型、粒度、滲透性、斷層、裂縫、風化和衰減特性等)、通風(換氣率)、占領模式、建筑物、建筑特點、人居生活習慣、建筑材料、裝修材料、家用燃氣、生活用水、地下深層氡、戶外空氣氡、場所、溫濕度、能源改造、房屋年限、時間(季節(jié))、空間等。

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)住宅將以高層為主，建筑材料也以節(jié)能化、多樣化、新型化方向發(fā)展，而且影響室內氡濃度的因素是多方面共同作用的結果，因此，對室內氡濃度的研究要基于現(xiàn)狀、動態(tài)化探索、綜合性研究。

各國對室內氡的研究呈現(xiàn)多樣化。如在測量技術方面進行優(yōu)化，利用統(tǒng)計學理論對多種影響因素進行統(tǒng)計學評估、數(shù)學模型的建立等。無論哪個方面的研究，未來對室內氡的研究都是朝精細化方向發(fā)展。由于影響室內氡濃度的因素較多，長期測量才能較為準確把握室內氡濃度變化狀況，然而，長期測量會帶來很多人力、物力和財力的消耗，而且對未來尤其是能源改造后氡變化規(guī)律無法預判。因此，建議一個評估模型，將各參數(shù)輸入可以得到房屋氡濃度含量及未來變化趨勢，是經濟且準確的。在氡濃度下降或上升階段中，針對性地采取處理措施，可將室內氡濃度最大化降至最低。