陶瓷负离子砖的放射性检测初探

彭清之 王雪 彭超 刘定鲁

摘 要：随着社会进步以及人们环保意识的提高，健康日趋引起人们的重视。生活水平得到了长足的提高同时，生存环境却在不断的恶化，负离子产品应运而生。当前负离子瓷砖流行，但是目前市面上的负离子瓷砖杂乱无章、良莠不齐。目前有几个相关标准在进行中，例如中国建筑卫生陶瓷协会主导的《可诱生空气负离子陶瓷砖》、中国建筑材料流通协会主导的《负离子陶瓷砖定义及应用》等标准。但是材料的来源与安全性需要引起我们的注意，本文就目前市场上的一些负离子材料做了一些放射性相关的试验，并进行简单分析和探讨。

关键词：陶瓷砖;负离子;材料;放射性

1 前言

生活中有许多东西都具有放射性，宇宙射线、土壤、医院的CT、灯光、空气、还有吃的食物、蔬菜、水、肉制品等都可能会产生放射，所以放射性并不可怕，但是要有一定限制，过量的放射性会造成对人的伤害，影响健康。放射性在产生危害同时，也会给人类带来帮助，比如医疗领域的多种应用，放射性诱导空气产生的负离子在一定量的范围内也可以带来改善环境质量的效果。众多陶瓷砖企业看中这个商机，纷纷推出使用后能够提高空气中负离子浓度的瓷砖。对于陶瓷砖所产生的负离子浓度测试方法有多种，为了简单明了向顾客展示，现在普遍使用的负离子测试仪有两种便携式的，一种是冷凝管探测器式测试气体离子密度标准仪器;另一种是通过能量补偿传感器（盖革-缪勒管），探测放射线含量，再通过专门的计算模块，换算成放射性将空气电离产生的负离子数量。因此我们在看到负离子的好处的同时，要权衡负离子材料中的放射性核素数量，本文通过使用荧光分析仪分析检测负离子材料成份，使用全自动低本底多道Y能谱仪对负离子材料的放射性值进行测试。

2 负离子的产生机制与作用

空气是由无数分子组成的，由于自然界中，宇宙射线，射线，紫外线，土壤和大气中的放射线的影响，有些空气分子就会放出电子，被释放出来的电子很快就与空气中了中性分子结合成负离子。空气中的负离子受地理条件的特殊性，土壤放射性质的活动性及气象因素（风、雨、雷、湿度和云彩等）的影响而改变。湿度小、灰尘少，通风好的空气中负离子数较多，海边喷泉附近及山区的空气中负离子数量大量增加。[1]负离子是由1889年德国科学家Elster和Gertel发现，距今已有128年的历史，负离子材料的应用在现在城市化、工业化的环境中，能使人呼吸舒畅，对人体可起到消除疲劳，促进睡眠，增进食欲，甚至预防心脑血管疾病的作用，空气中负离子还具有集成除臭，净化空气、活化水质等作用。

3 常见的负离子材料

比较常见的有两种：（1）电气石粉，这也目前较易取得和相对安全的材料，但根据成学海等在封闭压力酸溶-电感耦合等离子体质谱法同时测定电气石中29种元素[2]的研究，电气石也是包含有放射性元素，只是含量较低。（2）负离子粉：利用稀土矿粉或者稀土废矿渣提炼、研磨而成的，价格比电气石粉更具优势。广东三水大鸿制釉有限公司的董事长蔡宪昌在接受建材天地《有人给我推荐负离子瓷砖 但我不知道好不好用》访问中也谈到，目前市面上的负离子釉良莠不齐，价格从几百元每吨至十几万每吨都有，有些不良厂家，甚至从尾矿中提取负离子，殊不知尾矿还含有很多有害的物质，严重危害人的健康。陶瓷砖的釉料无论是陶瓷负离子墨水、还是负离子釉料，无非都是在原有配方的基礎上加入负离子材料，用于激发负离子，负离子的强弱，与加入的方式、加入数量都有关系。

4 实验部分

4.1 仪器及试剂

FYFS-2002F全自动低本底多道Y能谱仪（湖北方圆环保科技有限公司）。AB104-N分析天平（0.0001 g）、ME2002E /02电子天平（0.01g）（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）。101-2型电热鼓风干燥箱（上海沪南科学仪器联营厂）、陶瓷蒸发钵、SX2-10-12马弗炉（佛山电炉厂）、玛瑙研磨钵、瓷坩埚、干燥器，表面皿、喷枪、一次烧陶瓷生坯、瓦斯窑（0 ～ 1250℃）、纯净水

4.2 样品

4.2.1样品的预处理

本文主要针对目前市面上常见的用于生产负离子陶瓷砖的陶瓷负离子墨水和粉进行测试。

陶瓷负离子墨水样品预处理：由于该样为液态样品，我们需先将其处理为固态粉体才能测试。取500 g样置于陶瓷蒸发钵，放入马弗炉逐渐升温，从室温升到时300℃时恒温1 h，然后升温至700℃恒温2 h，直至黑色挥发物被全部烧掉恒重为止。这个过程中要注意先关闭高温室的门，并打开高温室的抽风排气系统做好气体的排放，因为陶瓷负离子墨水的溶剂油及添加剂会产生大量的黑烟及异味，危害人体健康。将冷却后的置于陶瓷蒸发钵陶瓷负离子墨水样品取出，使用玛瑙研磨钵将样品初步破碎。

4.2.2放射性样品处理

（1）陶瓷负离子材料预处理。

按陶瓷厂一般使用比例代入制作陶瓷砖，陶瓷墨水施釉机械为喷墨机，但喷墨机使用条件繁锁、费用高，这里使用喷枪代替。按墨水以7 g/m2施墨量计算，施于约300 g一次烧陶瓷生坯中。负离子粉样品：取100 g粉加入60 ml纯净水，混匀后以3.36 g/m2施于约300 g一次烧陶瓷生坯中。一般陶瓷负离子材料为施在陶瓷砖的最上面，以保证最大效果。常规陶瓷砖会先施底釉、面釉，最后才施陶瓷负离子材料，这里为了减少其它元素的影响，直接施在一次烧陶瓷生坯中，在电热鼓风干燥箱以200℃烘30 min，以瓦斯窑以1150℃烧成，冷却后称重（准确至0.02 g）。

（2） 制粉。

破碎样品、缩分，研磨然后经过0.15 mm（100目）孔径筛，置于与标准样品几何形态一致的样品盒中，摇匀，保证其体积密度最大，当检测样品中天然放射性衰变链基本达到平衡后。在与标准样品测量条件相同情况下采用全自动低本底多道Y能谱仪对其进行镭-226、钍-232、钾-40的比活度的测量。[3]

4.3 仪器及工作条件

采用全自动低本底多道Y能谱仪。温度控制在23 ± 2℃，湿度50%±10%，温度波动2℃的环境下使用。这也是仪器出厂刻度时的测试环境。如果用户在室温下使用，则需在室温下进行刻度，即保证测试时的环境条件和刻度时的环境条件相一致。通道以选择1024为最佳。

4.4 测定

4.4.1放射性测试结果

放射性测试结果如图1、2所示。

4.4.2结果与计算[3]

（1）内照射指数。

内照射指数，按式（2）计算：

200——仅考虑内照射情况下，GB 6566-2010标准规定的建筑材料中天然放射性核素镭-226的放射性比活度限量，单位为Bq/Kg。

（2）外照射指数。

外照射指数，按式（3）计算：

CRa、CTh、CK——建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度，单位为Bq/Kg;

370、260、4200——分别为仅考虑外照射情况下，GB 6566-2010标准规定的建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40在其各自单独存在时GB 6566-2010标准规定的放射性比活度限量，单位为Bq/Kg。

（3）结果比较。

比较结果如表1所示。

根据GB 6566-2010标准规定[3]，A类装饰材料中天然放射性核素、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足 IRa≤1.0和Ir≤1.3;B类装饰材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足 IRa≤1.3和Ir≤1.9;C类装饰材料中天然放射性核素、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足 Ir≤2.9。而HJ/T 297-2006 《环境标志产品技术要求 陶瓷砖》[4]规定更严格，要求 IRa≤0.9和Ir≤1.2。很明显如果这个负离子粉按5 g/m2使用的话放射性未達到A类装饰材料的要求，只能用于Ⅱ类民用建筑物、工业建筑内饰面及其他一切建筑的外饰面。或者就是降低这个负离子使用比例，以减少放射性。

4.4.3 注意事项

采用全自动低本底多道Y能谱仪[5]，仪器硬件状态（参数）检查，因为是相对测量，所以必须保证和刻度状态一致。因为是相对测量，所以必须检测软件的参数、标准库的正确性与完整性。长期稳定性检查，可以用镭-226某个锋长期观察锋位的变化。每周测量一次标准混合样品与标准值对比，检查结果的可靠性。同一样品不同时间测量结果不稳定。仪器的状态发生变化，（稳定性漂移、效率）或分析软件参数问题。

5 结语

综上所述，我们要看到负离子对人体健康与改善环境的各种作用，但也不能忽略了其放射性的特性，特别是应用在A类建筑材料的陶瓷砖，因为这是人们居住、工作、学习、娱乐的场所，平衡负离子材料在陶瓷砖中的放射性核素限量，使用负离子材料须经过测试，得到安全的使用比例。不能只是为了负离子数量而不考虑放射性核素数量。包括2017年9月28日启动的“广东优质”品牌认定对陶瓷砖放射性限量、铅镉溶出等提出了更高的要求。要使放射性核素数量控制在认可的水平，并且严格按照标准进行分类与使用，以保证对人体的健康、满足消费者的质量需求。

参考文献

[1] 黄美光.空气负离子及其在医疗上的应用[J].人民军医.1962.02;20-21.

[2] 成学海，夏传波，郑建业，张文娟，刘晶.封闭压力酸溶_电感耦合等离子体质谱法同时测定电气石中29种元素 [J].岩石测试.2017（03）;231-238.

[3] GB 65667-2010 《建筑材料放射性核素限量》[S].

[4] HJ/T 297-2006 《环境标志产品技术要求 陶瓷砖》[S].

[5] 王春金. 放射性知识及建筑卫生陶瓷放射性核素的检测[J].陶瓷.2012.05（上）;32-33.