刘福东张耀春王 亮王春红张永贵

（1环境保护部核与辐射安全中心，北京，100082；2中国核电工程有限公司，北京，100840；3中国原子能科学研究院，北京，102413；4中国建筑材料科学研究总院，北京，100024）

1 引言

最新调查资料表明：我国居民所受天然辐射照射比上世纪70年代至90年增加0.8mSv/a[1]。其中主要原因是居民受到居室内氡及其子体有效剂量增加，除了与城市建筑密集度增高、空调使用等因素外，一个重要原因就是大量的工业废渣被用于建筑材料,特别是一些建筑材料采用了发泡等技术，使得建筑材料的氡析出率增加，导致居室内氡浓度增加。国外学者通过试验证实：现代住宅内氡气来源于建筑材料氡析出率控制值，通过调研和实际测量的贡献占60%~70%[2,3]。本文结合我国城镇住房典型结构，依据现有法律法规要求，推导不同产地的掺渣建筑材料的氡析出率分析，初步确定理论推导值的合理性。

2 掺渣建筑材料氡析出率的确定

2.1 我国城镇住房典型居室

根据大量调查，我国城镇住房典型居室结构如图1所示[4]。内部的几何尺寸为(4×3×2.8)m3，其中住宅内有一面墙有一面积为(2.4×1.8)m2窗户，在对面一侧有(0.9×2.0）m2一扇门，假定在图示位置窗户附近有一进风口，门附近有出风口，其尺寸为（20×20）cm2。

2.2 保守的估算模式

2.3 .1 理论推导模式

在如图1所示的典型居室，如果房间尽可能密封的情况下，并假定居室内氡浓度主要来源于建筑材料，居室内氡浓度的变化可以用公式1表示：

(1)式中，等号右边的第一项为氡的产生项，主要来源于掺渣建筑材料。i类建筑材料的氡析出率和表面积分别为 ，房间的有效体积为V；方程中右边第二项气体泄漏导致的损失量（由于居室内氡浓度累积增加而通过裂隙渗透量），其中q为房间的渗透率(与换气率直接相关)；方程右边的第三项为由于氡衰变减少项，λ为氡的衰变常数；左边表示氡浓度变化率，C为氡浓度，为居室外浓度， t为时间。

表1 房间氡析出率的计算值

图1 典型居室示意图

(1)式满足初始条件：t=0时，室内、外的氡浓度相同，即 C =C0。

解此一次线性微分方程方程，得

则(2)可以化为

那么平衡时即t→∝，氡浓度的方程为

2.3 .1 保守简化模式

如果不考虑室外浓度，假定居室内温度没有变化。一般居室的通风率λv在0.1~1h-1，房屋内的六个面的氡析出率是相同的。则长期平衡时，公式(4)氡浓度与氡析出率的关系可以用以下方程表示[4]：

公式(5)中，C为居室内控制的氡浓度；Ei为i面的氡的析出率；Fi为i面的表面积；V为典型居室内的体积；λ为氡的衰变常数； 为换气率。假定六个面的氡析出率相同，窗户（一般用玻璃制成）和门（一般用木头制成）中氡的析出率近似为零。

根据我国新建住房平衡当量氡浓度控制标准为100Bqm-3[5]，居室的氡平衡因子为0.4[4,6,7]，典型房间有效面积56.28m2（表面积中扣除了两个通风口面积和门窗），体积33.6m3，室外空气氡浓度取10Bqm-3，根据公式(5)，假定房间内门窗氡析出率为0（实际上，窗户一般安装玻璃，玻璃的氡析出率相对于墙体材料而言，是很小的。门一般是木制，本身镭含量很低，氡析出率也很低），同时假定各面氡析出率相同，则当渗透率取不同值，计算的氡析出率见表1。

从表1中可以看出，随着房间渗透率(与换气率有关)的增加，推算的掺渣建筑材料的氡析出率也随之增加。由于新建住房的通常换气率在0.5h-1（渗透率一般在0.5h-1），推荐氡析出率的限制值为20 mBqm-2s-1。

2.3 模型验证

2.3 .1 典型居室测量

为了验证保守推导模型，分别在丰台区卢沟桥晓月苑和迁禧家园选定刚刚验收不久两家居室进行氡析出率和浓度测量。氡析出率布样主要针对地板和墙壁，氡浓度测量取样点在居室内的正中央，距离地板高度为1.5m。测量数据及相关参数见表2。

从表2测量数据表明：地面的氡析出率略高于墙面的氡析出率，主要是因为墙面中采用了白灰进行粉刷，阻止了混凝土中氡的析出。根据这些测量数据，初步分析可以得出白灰的氡析出率低于混凝土的氡析出率。

2.3 .2 保守的模型验证

我们假定换气率为0.5h-1(近似静风)自20cm×20cm的窗户的通风口进入，居室尺寸表3实际尺寸计算，代入公式(5)，理论计算氡浓度见表3。

从以上模拟计算中可以看出，模拟的计算值略高于测量值，相对误差即（计算值-测量值）/计算值约在10%-15%，说明模拟计算值基本上与测量值相符的。

表2 两间新建住房的氡析出率和氡浓度的测量数据

表3 模型计算和测量数据比较

3 结论和建议

3.1 结论

结合我国实际城镇住房的特点，考虑辐射防护和我国法规要求，利用保守模型计算提出适合我国的掺渣建筑材料氡表面析出率的限制值为20Bqm-2s-1。从辐射防护角度和循环经济角度考虑，控制这样氡析出率的建议值是合理的。

3.2 建议

（1）尽管对氡析出率的测量方法很多，但各种测量方法、适用条件、校正方法等存在差异，规范经济适用的对建筑材料表面氡析出率测量方法和取样方法。

（2）在建筑材料放射性核素限制中增加建筑材料氡析出率控制指标。

[1]潘自强刘森林等编著，2010.中国辐射水平.北京：原子能出版社.

[2]Michel van der Pal, geboren te Hoom.Radon transport autoclaved aerated concrete, 2004.

[3]P.de Jong,W.vanDijk,E.R.van der Graaf,and T.J.H.de Groot, National survey on the natural radioactivity and 222Rn exhalation rate of building materials in the Netherlands, Health Physics, 91(3):200-210,2006.

[4]W.Zhuot, T.Iidat, J.Moriizumit, T.Aoyagi:j: and 1.Takahash，Simulation of the concentrations and distributions of indoor radon and thoron, Radialion Protection Dosimetry 93(4) :357-368,2001

GB/T16146-1995，住房内氡浓度控制标准，国家技术监督局。

联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）,电离辐射源与效应（卷1），2000

L.Minkin.Is Diffusion, Thermos Diffusion, or Advection A Primary Mechanism of Indoor Radon Entry? [J] Radiation Protection Dosimetry 102(2): 153-162,20002.