Investigation and Analysis of Indoor Radon Level in a Newly Built Building in Chengdu

Yang Han, Weicheng Ding^*, Boshuai Liu, Chenglong Qi

College of Nuclear Technology and Automation Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu, China.

DOI: 10.4236/oalib.1110040                

Abstract

Objective: In order to understand the indoor radon level of a newly built residential building in Chengdu, estimate the dose of exposure to residents, and provide effective radon concentration data for public health. Method: Use a continuous radon meter to measure the indoor radon level in the target community. The study selected a total of 38 households and 4 monitoring points were chosen for each household. The monitoring points were measured continuously for one hour, and the average value of all monitoring points was considered as the radon concentration level of each point. This was used to evaluate the annual effective dose received by residents. Results: The average indoor air radon concentration in the newly built community is about (249 ± 72) Bq·m^-3, and the annual effective dose received by residents is about 8 mSv. After the removal of the more radioactive materials, the indoor radon concentration was reduced to 95 Bq·m^-3. Conclusions: The indoor radon level in the residential area is higher than the international standard limit value. Ventilation and fresh air systems can effectively reduce indoor radon concentration and reduce its harm to human health. Building materials and decoration materials are the main sources of indoor air radon concentration, so it is necessary to monitor their radioactivity.

Keywords

Radon Concentration, Air Radon, Dose Estimation, Indoor

1. 引言

氡及其子体所致人体有效剂量约为1.3 mSv/a，约占天然辐射的50%，其中绝大部分来自于室内氡及其子体 [1] [2] 。当人体吸入氡气后，氡及其子体会在呼吸道和肺部衰变产生大量α射线，对人体器官造成极大的损伤，数据统计显示全球患肺癌死亡人数中有8%~25%是氡所导致的 [3] 。国际癌症研究机构(IARC)将氡归为Ⅰ类致癌因素 [4] ，世界卫生组织(WHO)将氡列为十九种主要的环境致癌物质之一，并于2009年颁布了《WHO室内氡手册》 [5] 。相关研究证明氡的致癌效应随着氡浓度的升高而增加，氡浓度每升高100 Bq・m⁻³，致癌的风险提高约16% [6] 。我国室内氡浓度水平较上世纪80年代末总体提高了80% [7] ，室内氡主要来源于建筑材料、装修材料、家具、地下水以及天然气的使用 [8] [9] 。人在室内度过的时间约占人的一生的3/4甚至更多，随着氡的有关知识的普及，人们对工作、居住环境的氡浓度的关系日益增加。我国颁布并不断修订了一系列国家标准：GB/T 16146―2015《室内氡及其子体控制要求》、GB 50325―2020《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、GB/T18883-2002《室内空气质量标准》 [10] [11] [12] ，对空气中的氡浓度水平特别是新建住宅的空气氡浓度水平进行有效干预。

2. 研究内容及方法

2.1. 研究内容

1) 对调查小区室内氡浓度进行整体性评价；

2) 探究室内氡浓度和楼层的关系；

3) 研究房间面积大小和氡浓度的关系；

4) 研究通风对室内氡浓度的影响；

5) 对氡浓度超标的住宅进行溯源检测，排查产生氡气的主要装修建筑材料。

2.2. 监测点

本次调查对象为成都市某新建小区住宅，分别选取不同栋数、不同楼层的室内进行监测。根据户型选取4个监测点，分别为客厅、主卧、书房、次卧。

2.3. 布放原则

连续性测氡仪布放于每个房间的正中间，通过支架固定在高度1.5 m处。

2.4. 测量方法

测量采用空气脉冲电离室连续测量仪，能够实时响应Rn₂₂₂及其子体，仪器相关参数如表1所示。

所用仪器均在标准氡室内进行刻度后再进行测量，封闭门窗(包含各房间门)以及新风系统24小时后进行1小时的连续性测量。

2.5. 统计学处理

室内空气氡浓度值以平均数±标准差(x ± s)表示；评价楼层与室内空气氡浓度的关系、通风条件与室内空气氡浓度的关系时，对数据进行单因素t检

Table 1. Performance index of radon meter

验，如式(1)。若P < 0.05，则表示有显著性差异，具有统计学意义。

$t=\frac{\bar{X}-\mu }{\frac{s}{\sqrt{n}}}$ (1)

式中： $\bar{X}$ ――样本均值；

$\mu$ ――总体均值；

$s$ ――样本标准差；

N――样本容量。

3. 结果

3.1. 室内氡浓度监测结果

本次监测共获得63个室内氡浓度的有效数据，采用正态性检验，显著性检验P值 = 0.098 > 0.05，表明目标小区室内氡浓度频数分布呈正态分布，相关统计参数如表2所示。由于建筑室内封闭性较好，测量中温度及湿度受外界影响极小，再加上仪器所用常温常压空气脉冲电离室基本不受温度、湿度影响的特性，因此保障了测量数据的稳定性。从表2中可以看出，该新建小区室内氡浓度平均值为249 Bq・m⁻³，高于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325―2020) I类民用建筑工程室内氡浓度限值(150 Bq・m⁻³)，标准差为72 Bq・m⁻³。其中最大值为453 Bq・m⁻³，约为标准室内氡浓度限值的3倍，最小值为144 Bq・m⁻³，略低于标准室内氡浓度限值。在63个样本点中，大于标准值的样本点数有61个，约占总样本数的97%。

3.2. 不同楼层室内氡浓度水平

为探寻室内氡浓度与楼层的关系，将关闭窗户状态下的监测点按照楼层划分列出表3。从表2中可以看出，除了第1层测量点，第2、3、6、7、8、9层室内氡浓度与楼层高度并无显著性关系(P > 0.05)，与德小明在调查银川市居民室内氡浓度水平与楼层关系的结果一致 [13] 。第一层室内平均氡浓度最小，但其标准差也最小，推测有两点原因，其一：室内氡来源主要为装修、

Table 2. Statistical table of indoor radon concentration in the target community (unit: Bq/m³)

Table 3. Indoor radon concentration levels in different floors (unit: Bq/m³)

建筑材料，由于第一层受光照影响较小、温差小，而高楼层由于太阳照射关系24小时内温差较大，温度对氡及其子体的扩散运动影响很大，所以统计标准差也相对较大；其二：核辐射测量中的样本的测量值会因为放射性原子核衰变的随机性产生围绕某一值上下浮动的现象，这个现象被称为核辐射计数的统计涨落。在本次测量中，第一层室内氡的测量也有统计涨落现象，由于样本点少，所以不能排除第一层室内氡浓度低的原因是统计涨落导致的。

3.3. 不同房间室内氡浓度水平

为探寻室内氡浓度与房间面积大小的关系，将监测点按照房间划分列出表4。已知客厅面积 > 主卧面积 > 次卧面积 > 书房面积。从表4中可以看出，房间面积越大，室内空气氡浓度越小，根据下文氡浓度溯源可知，室内氡浓度主要来源于自流平和隔墙板材料。而该小区客厅地面采用瓷砖通铺，而卧室地面则用自流平材料，且客厅面积较大，单位面积内的放射性氡及其子体较少。因此，可以得出结论：室内空气氡浓度与房间面积成正比关系。

3.4. 不同通风条件室内氡浓度水平

通风条件对室内氡浓度的影响极大，因此我们对不同通风条件下的室内空气氡浓度进行监测，得出的统计学结果如表5。3种不同通风条件分别是全密闭即不通风、门窗关条件下开新风系统、只开室内门窗不开新风系统。从表5中可以明显看出通风条件对室内氡浓度水平有显著性的影响(P < 0.05)，从全密闭条件下的平均氡浓度值249 Bq・m⁻³降低到了平均氡浓度78 Bq・m⁻³、51 Bq・m⁻³，所有测量点氡浓度均低于标准值；开门窗条件下的室内空气氡浓度降低效果最为明显，较不通风条件下的氡浓度值降低了大约4倍，但也依旧

Table 4. Indoor radon concentration levels in different rooms (unit: Bq/m³)

Table 5. Indoor radon concentration levels under different ventilation conditions (unit: Bq/m³)

略高于2009年成都市室内空气39.4 Bq・m⁻³的氡浓度平均值 [14] ，为此还需进一步分析氡的来源。

3.5. 氡浓度溯源

为了找到该住宅小区室内空气氡的来源，我们分别对主体结构混凝土、隔墙空心板、烧结砖、地暖保护层几类建筑材料和自流平、腻子、砂浆几类装修材料进行放射性检测，检验结果见表6。表6中可以看到所检主体结构混凝土、隔墙空心板、烧结砖、地暖保护层的放射性满足标准GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》 [15] 中对建筑主体材料的要求(I_Ra < 1.00)；所检自流平、腻子、砂浆的放射性满足标准GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中对A类装饰装修材料的要求(I_Ra < 1.00)；两种自流平和隔墙空心板的平均内照射指数较大，分别为0.64、0.34、0.36,最大内照射指数达到0.70。

为进一步验证自流平和隔墙板对室内氡浓度的贡献，又选取了一户进行自流平和隔墙板的拆除，再次进行全封闭的室内氡浓度监测，得出结果见图1。从图1可以得知，拆除自流平后，室内平均氡浓度从254 Bq・m⁻³下降到了158 Bq・m⁻³，氡浓度约降低38%；再拆除隔墙空心板后，氡浓度又下降到95 Bq・m⁻³，较未拆除前氡浓度降低约63%，低于了限定值150 Bq・m⁻³。

3.6. 剂量估算

剂量估算采用GB/T 16146―2015《室内氡及其子体控制要求》中吸入氡及其子体相关人员产生的年均有效剂量E_Rn估算公式，氡及其子体对居民产生的年均有效剂量E_Rn为

$E_{Rn}={\bar{C}}_{Rn,a}\times \left(DC{F}_{Rn}+F\times DC{F}_{RnD}\right)\times t$

其中DCF_Rn和DCF_RnD分别为氡转换因子和氡子体转换因子，分别取

Table 6. Internal and external exposure indexes of different building materials

Figure 1. Comparison of radon concentration in air before and after demolition (unit: Bq/m³)

图1. 拆除前后氡浓度对比。单位：Bq/m³

UNSCEAR 2000年报告中给出的参考值0.17 × 10⁻⁶ mSv/(Bq・h・m⁻³)和9 × 10⁻⁶ mSv/(Bq・h・m⁻³)；F为平衡因子，我国室内典型值F为0.5；t为室内年停留时间，取7000 h。计算所得，如若居住在该住宅一年，氡及其子体对居民所产生的年有效剂量约为8 mSv，高于个人公众所受年有效剂量1 mSv，高于2010年《中国辐射水平》中室内氡及其子体对居民的年有效照射量1.44 mSv [16] ，室内氡污染应引起高度重视。

4. 讨论

1) 成都市该新建小区住宅的平均室内空气氡浓度为(249 ± 72) Bq・m⁻³，高于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325―2020) I类民用建筑工程室内氡浓度限值(150 Bq・m⁻³)。室内氡及其子体所致居民人体年有效剂量为8 mSv，高于公众年有效剂量安全值1 mSv，高于2010年《中国辐射水平》中室内氡及其子体所致居民年平均内照射剂量1.44 mSv，应当引起高度重视，应采取必要措施进行补救，例如：多开窗增加风量流通，加速室内氡排放、进行氡屏蔽、净化除氡等。

2) 在分析过程中，发现室内氡浓度水平与楼层并无明显关系；开窗通风能够很大的减少室内氡含量，居民应尽量保证房间多通风；新风系统也能一定程度上降低室内的空气氡浓度。

3) 本次调查发现居民室内氡主要来源于建筑材料和装修材料。近年来，社会发展、生活质量的提高，各类建筑数量日益增长，科技的提高也带来了新型建筑、装修材料的应用，住宅的密闭性和隔热性得到提高的同时，也为氡的积蓄创造了良好的条件。要减少高放射性建筑材料的使用，加强对建筑材料的放射性监测；在进行室内装修时，应选用绿色环保的装修材料，避免产生新的氡源。

4) 李鑫提到我国在绿色、健康建筑标准上，已经形成了比较完整、系统的体系，但是他指出由于标准多而且在氡浓度限值、剂量估算、点位布置以及测量方式等方面各类标准给出的参考并不统一，在实践中存在一些不足 [17] 。在本次调查中，在对建筑材料和装修材料的放射性检测后，发现单种材料其实并没有超过规定的限制，但是多种材料叠加也最终导致了氡浓度超标，并未在相关国家标准中提及此类问题，这也是值得关注的问题；一些建筑材料如隔墙板采用大量的工业废渣制成，同时还利用了发泡等技术，使得建筑材料的氡析出率增加，导致室内氡浓度的提高，在相关国家标准中并未提及对建筑材料氡析出率的限制。因此必须修改完善相关国家标准，保障公众的健康。

作者贡献声明

本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，排名无争议。韩阳负责设计研究方案、研究方案可行性调查分析、进行对比实验、对实验结果进行分析，调研大量文献、撰写论文。刘博帅负责进行实验，参与对实验结果的分析处理，负责修订论文、审核论文。漆成龙负责进行实验，参与实验结果分析处理、收集数据、绘制图谱。

成都市某新建住宅室内氡浓度水平调查与分析

摘要：目的：了解成都某新建住宅室内氡浓度水平，估算居民所受照射剂量，为保障公众健康提供有效的氡浓度数据。方法：采用连续测氡仪对目标小区室内氡浓度水平进行监测测量。共选取住宅数38户，每户选取4个监测点，对监测点连续测量1 h，所有监测点的平均值即为该点的氡浓度水平，以此来评估居民所受年有效剂量。结果：该新建小区平均室内空气氡浓度值约为(249 ± 72) Bq・m⁻³，居民所受年有效剂量约为8 mSv。在拆除较高放射性的材料后，室内氡浓度降低到了95 Bq・m⁻³。结论：该新建小区室内氡水平高于国际标准限定值；通风和新风系统可以有效较低室内氡浓度水平，减少其对人类健康的伤害；建筑材料和装修材料是室内空气氡浓度的主要来源，对其进行放射性监测十分必要。

关键词：氡浓度，空气氡，剂量估算，室内

Conflicts of Interest

The authors declare no conflicts of interest.

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