室内氡浓度变化影响因素在国内外的研究进展

冯雪霖

(1.山西省交通环境保护中心站(有限公司), 山西 太原 030001；2.山西贝可勒环境检测有限公司，山西 太原 030000)

氡是天然存在于土壤和岩石中的一种无色无味的放射性气体，它可以穿过建筑物地基中的裂缝和多孔基质在特定的区域中形成高浓度的氡气，危害居民健康。美国每年约21 000人死于因氡污染导致的肺癌，成为住房相关疾病的主要原因之一[1]。在欧洲，每14 000个肺癌患者中有9%～15%的人是由氡引发的[2]。世界卫生组织(WHO)认为，氡是即吸烟之后第二大引发肺癌的诱因[3]。居民大部分时间在室内活动，因此对室内氡浓度的研究，是保障居民健康的重大举措。

1 我国氡污染现状

二十世纪八九十年代，环保部门和卫生系统对我国部分城市室内氡进行了测量，但由于当时条件所限，多采用瞬时测量。随着测量条件的不断优化，为了得到更可靠的数据，2006年至2010年间，中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所又进行了一次部分城市室内氡的测量[4]，并对两次测量结果进行了比较。

由表1可知，两期测量结果的比值基本上均大于1，比值范围为1.00～3.12，充分说明了我国室内氡浓度有上升的趋势。因此，室内氡的研究要更加深入、更加科学、更加合理，以精确指导我国乃至世界防治氡的污染工作。

表1 两次测量结果比较(Bq/m3)

2 研究回顾

20世纪50年代，国外研究者从居民私井发现了高浓度的氡；70年代中期，一些国家发现，来源于富含镭的岩石或铀尾矿的建筑材料释放氡；80年代初陆续开展了井水中氡的研究[5]。当地的地质状况是大气中和室内氡产生的主要因素[6-7]。欧美国家的很多房屋是以岩石为地基的，我国很多地区，特别是农村地区亦是如此。众所周知，岩石中或高或低的放射性元素含量取决于其成因[7-10]。如，岩浆和变质岩就比大多数沉积岩要含有更多的放射性元素。岩石的粒度、渗透性、断层、裂缝、风化和衰减特性等对氡的产生和向地下迁移具有重要作用[10-12]。除了建筑的地质层理外，室内氡的迁移还和环境因素有关，如，通风、占领模式、建筑物及建筑特点等[8,13-16]。

我国学者根据当地地质状况、居民生活习惯、常用建筑材料等对建筑室内氡进行了广泛的研究。对低层建筑物来说，土壤中的氡是其主要来源，平均浓度是大气氡浓度的1 000倍以上[17]；对于高层建筑物来说，室内氡主要来源于建筑、装修材料[18]，来自建筑材料的氡可占到室内氡浓度的19.5%[19]。家用燃气也是我国室内氡的来源之一，主要是天然气、液化石油气煤层气等化石燃料。如煤中铀质量分数为2×10-6时，煤中可产生23.8Bq/g的氡[20]。除此之外，生活用水中的氡[21]，地下深层的氡[22]，户外空气的氡[18]都是室内空气的来源。

3 近期研究进展

国内外对室内氡影响因素的研究已经渗透到了许多方面。而近期，国内外科研人员通过现有的生活习惯、优化的测量手段和一些统计学知识对室内氡的影响因素进行了定量分析。并依此为契机，采取价格合理而治理有效的氡防治手段。鉴于近期国内外对室内氡的研究成果，主要是对影响因素中更深层次、更复杂元素进行归纳总结。

3.1 国内研究

1)场所影响。为了更好地保护公众健康，我国的科研机构对幼儿园和办公场所进行了氡的监测和分析。在对幼儿园进行氡浓度研究时发现[23]，2010年后建设的幼儿园氡浓度平均值是2000年至2010年间的1.5倍，这主要受建筑材料变化的影响。由于幼儿园处于不同的楼层，随着楼层的升高氡浓度下降，这在对办公场所研究时得到了同样的规律[24]。因此，场所影响氡浓度，主要是场所的建材以及楼层高度(地质是产生氡的重要来源，楼层越高氡浓度越低)等因素。

2)温、湿度影响。氡浓度的日变化规律为夜高昼低。夜间温度低湿度高，昼间温度高湿度低，所以氡浓度与温、湿度分别呈成负、正相关关系[25]。

3)通风影响。早期研究发现，通风是影响室内氡浓度的主要因素之一，也是氡治理的重要手段。现如今，我国对通风降低氡浓度的研究也进一步细化、深化。自然通风3 h可使室内氡浓度迅速降低至未通风时的1/4，机械通风对密闭室内氡浓度的降低作用较自然通风更为显著[26]。不同气流组织形式下，氡浓度均随换气率增大呈下降趋势[26-28]。换气率低于0.2次/h的情况下，室内氡浓度较高；高于1次/h(夏热冬暖地区和夏热冬冷地区)的情况下，室内氡浓度显著下降[26]。换气率为2次/h的情况下降至室外水平，下降速率为侧面送风顶部排风>侧面送风底部排风>侧面送风侧面排风，换气率在4次/h、8次/h的情况下，室内氡浓度小于室外，故对氡浓度要求较高的室内空间，必要时可选取合适的气流组织形式进行强制排风[25]。

3.2 国外研究

根据近期国外对室内氡的研究可以归纳为以下几个方面影响。

1)能源改造影响。由于能源的日益紧缺，世界各地对节能提出了更急切、更高标准的要求。对房屋的改造翻新，尤其是节能改造已然成为世界各地区提高居民居住环境、减少能源消耗的强大趋势。欧美地区对能源改造方面表现的更为普遍。改造方式通常包括空气密封、增加绝缘、机械维修以及更换炉子和热水器等。在房屋能源改造的过程中也会增加一些健康和安全措施。最近在住宅能源改造方面的实践，包括安装通风设备，通过安装在井内的地盖板和密封的污水泵将地面与住宅隔开，有助于抑制氡的增加[29]。

随着能源效率的提高，经过节能改造的家庭室内氡浓度可能比没有经过的家庭更高[30-32]。双层玻璃窗与室内氡水平的相关性最大，比没有翻新记录的住宅高67%，而阁楼和墙壁保温也有较强的相关性[31]。

在欧洲，空间供暖大约占总能源消耗的68%，增加保温材料被认为是减少空间热能量的最有效方法[33]。经过房屋能源改造前后的对比，改造后氡浓度明显上升[34]。

在能源改造时，美国研究人员[29]增加了一些氡的干预措施(如，安装通风、铺放底板、密封污水处理泵等)，研究是否能对室内氡产生积极影响。结果显示，地下室氡浓度有所增加。但值得庆幸的是，干预措施的实施抑制了一楼氡浓度的增加，而一楼又是居民经常活动的地方。

2)房屋年限影响。房屋年限也是影响室内氡浓度的原因之一，而且氡浓度随建筑物老化而增加[35]。

3)时间空间影响。时间，主要是季节的影响，研究表明，冬季的氡浓度比其他月份的氡浓度高[36]，夏季最低[37]。

在将空间作为影响因素进行探讨时，空间就包括了两种含义[38]：一种就是地区差异，不同的地区室内氡浓度是不同的；另一种就是氡的空间性变化，换句话说，影响氡变化的因素(包括地质因素、区域类型、包含地下室的建筑等)在各个地区对氡变化的贡献是不同的。

4 结论及展望

本文分析了我国室内氡浓度现状，意在使我国研究人员及民众更加深刻地了解我国室内氡的发展趋势，对氡污染更加警醒。总结了对室内氡浓度影响的因素：地质状况(岩石的类型、粒度、渗透性、断层、裂缝、风化和衰减特性等)、通风(换气率)、占领模式、建筑物、建筑特点、人居生活习惯、建筑材料、装修材料、家用燃气、生活用水、地下深层氡、户外空气氡、场所、温湿度、能源改造、房屋年限、时间(季节)、空间等。

随着我国城镇化的不断发展，城镇住宅将以高层为主，建筑材料也以节能化、多样化、新型化方向发展，而且影响室内氡浓度的因素是多方面共同作用的结果，因此，对室内氡浓度的研究要基于现状、动态化探索、综合性研究。

各国对室内氡的研究呈现多样化。如在测量技术方面进行优化，利用统计学理论对多种影响因素进行统计学评估、数学模型的建立等。无论哪个方面的研究，未来对室内氡的研究都是朝精细化方向发展。由于影响室内氡浓度的因素较多，长期测量才能较为准确把握室内氡浓度变化状况，然而，长期测量会带来很多人力、物力和财力的消耗，而且对未来尤其是能源改造后氡变化规律无法预判。因此，建议一个评估模型，将各参数输入可以得到房屋氡浓度含量及未来变化趋势，是经济且准确的。在氡浓度下降或上升阶段中，针对性地采取处理措施，可将室内氡浓度最大化降至最低。