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出版者:Springer Verlag

作者:Cothem, C. Richard (EDT)

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:1987-11

价格:$ 281.37

装帧:HRD

isbn号码:9780306427077

丛书系列:

图书标签:

• Radon
• Environmental Science
• Radioactivity
• Health Physics
• Indoor Air Quality
• Geochemistry
• Environmental Monitoring
• Radiation Protection
• Public Health
• Geology

《环境氡：无形的潜在威胁与应对策略》 第一章：氡气的起源与性质 氡气，一种天然存在的放射性气体，其存在深深根植于我们星球的自然循环之中。理解氡气的起源，对于认识其对我们健康潜在影响至关重要。 放射性衰变链的产物： 氡气并非凭空出现，而是铀-238（²³⁸U）放射性衰变链中的一种短暂存在的中间产物。铀-238是地壳中一种普遍存在的放射性核素，其半衰期长达45亿年，是地球形成之初就存在的古老元素。在漫长的时间里，铀-238会通过一系列的α衰变和β衰变，逐级转化为其他的放射性同位素，最终稳定地衰变为铅-206（²⁰⁶Pb）。在这个衰变过程中，氡气，具体来说是氡-222（²²²Rn），在经过镭-226（²²⁶Ra）的衰变后产生。镭-226同样是铀-238衰变链中的一员，其半衰期约为1600年。氡-222的半衰期相对较短，仅为3.82天，这意味着它会在很短的时间内发生衰变，并释放出α粒子，而这正是其致癌性的主要来源。 氡气的物理化学特性： 氡气是一种无色、无味、无嗅的惰性气体，这使得它在环境中难以被感官察觉。其原子序数为86，属于稀有气体族。在常温常压下，氡气是气态的。与其他稀有气体相比，氡气的密度相对较大，约为空气的8倍。这一点在地下或密闭空间中尤其值得注意，氡气倾向于在低洼区域积聚，例如地下室或通风不良的房间。氡气在水中也有一定的溶解度，虽然不如在空气中的溶解度高，但在某些含镭的地下水中，氡气的浓度可能会显著升高，从而成为饮用水的潜在污染源。 地壳中的分布与迁移： 氡气主要源于地壳中的铀和钍（²³²Th）的衰变。铀和钍在各种类型的岩石和土壤中都有分布，从花岗岩到页岩，再到常见的土壤，都可能含有这些放射性元素。它们的浓度会因地质构造、岩石类型以及土壤的矿物成分而异。氡气产生后，会从矿物晶格中释放出来，并开始在其周围的土壤或岩石孔隙中迁移。这种迁移受到多种因素的影响，包括土壤的渗透性、含水量、温度以及大气压力的变化。 土壤渗透性： 渗透性高的土壤，例如沙土或砾石，允许氡气更容易地扩散到地表。而粘土或含水量高的土壤则会阻碍氡气的迁移。 含水量： 水可以填充土壤的孔隙，从而阻碍氡气的扩散。因此，在潮湿的土壤中，氡气的释放率通常较低。 温度： 温度升高会增加氡气的扩散速率。 大气压力： 大气压力的降低，例如在晴朗的天气或海拔升高时，会促使氡气从土壤中逸出。反之，大气压力的升高会抑制氡气的释放。 土壤开裂： 地表土壤的裂缝是氡气逸出的重要通道。 从土壤到空气的传输： 氡气一旦进入土壤的孔隙空间，就会开始向上扩散。当氡气的扩散路径能够到达地表时，它就会释放到大气中。在大气中的氡气浓度通常很低，并且会随着距离地表的高度而迅速衰减，因为它会不断地发生衰变。然而，在室内环境中，情况就大不相同了。 室内氡气积聚的根源： 室内氡气的主要来源是建筑物的地基和墙体。当氡气从土壤中释放出来时，如果建筑物存在裂缝、孔隙或者通风不良，氡气就会通过这些途径进入室内。由于室内空间相对封闭，空气流通不畅，氡气一旦进入，就容易在室内积聚，其浓度可能远高于室外。此外，建筑材料本身也可能含有微量的放射性核素，虽然其贡献通常小于土壤，但在某些情况下也可能成为室内氡气的来源。 第二章：氡气暴露与健康风险 氡气的存在并非仅仅是地质现象，它与人类健康息息相关，特别是其潜在的致癌性，使其成为一个不容忽视的公共健康问题。 氡气的衰变产物及其危害： 氡气本身虽然具有一定的放射性，但其主要的健康危害并非来自氡气本身，而是其衰变过程中产生的放射性子体（也称为氡子体）。氡-222（²²²Rn）在衰变过程中会产生一系列短半衰期的放射性同位素，包括钋-218（²¹⁸Po）、铅-214（²¹⁴Pb）、铋-214（²¹⁴Bi）和钋-214（²¹⁴Po）。这些氡子体在空气中并非以独立气体的形式存在，而是会附着在空气中的尘埃颗粒上，形成放射性气溶胶。 呼吸道吸入是主要暴露途径： 当人们呼吸时，这些附着有放射性氡子体的尘埃颗粒就会被吸入呼吸道。一旦进入肺部，这些放射性物质就会沉积在肺泡和支气管中。由于氡子体不稳定，它们会继续发生α衰变，释放出高能量的α粒子。α粒子具有很强的电离能力，能够损伤细胞内的DNA。 DNA损伤与细胞突变： α粒子的电离作用会对细胞造成直接的损伤，包括DNA链的断裂、碱基的改变以及染色体畸变。尽管人体细胞具有一定的修复机制，但长期的、高强度的α粒子照射会使DNA损伤累积，超过细胞的修复能力。这种持续的DNA损伤是导致细胞发生癌变的基础。 肺癌的明确证据： 流行病学研究，特别是对矿工进行的长期追踪研究，已经提供了氡气暴露导致肺癌的明确证据。这些研究显示，长期暴露于高浓度氡气的矿工，其患肺癌的风险显著高于普通人群。此外，对普通居民的流行病学研究也表明，即使在较低的氡气浓度下，长期暴露也与肺癌风险的增加有关。世界卫生组织（WHO）和国际癌症研究机构（IARC）已将氡气列为第一类致癌物，与吸烟和石棉等物质同等危险。 氡气暴露与其他癌症的关联性： 虽然肺癌是氡气暴露最主要的健康风险，但也有研究在探索氡气与其他癌症之间的潜在关联。例如，一些研究关注氡气暴露是否会增加其他呼吸系统癌症（如喉癌、鼻咽癌）或血癌（如白血病）的风险。然而，目前这些关联性的证据尚不如肺癌那样充分和明确，需要更多的研究来证实。 易感人群与风险因素： 并非所有接触氡气的人都会患上肺癌，个体对氡气的易感性存在差异。 吸烟者： 吸烟者是氡气暴露导致肺癌风险增加的特别脆弱人群。吸烟本身已经对肺部造成了损害，并且香烟烟雾中的尘埃颗粒能够更好地吸附氡子体，将其带入肺部深处。吸烟与氡气暴露的联合作用是协同效应，即两者合起来的风险远大于两者单独风险的简单相加。 儿童： 儿童由于其呼吸频率更高，肺部发育尚未完全，对放射性物质的敏感性可能比成人更高。因此，为儿童创造一个低氡气环境尤为重要。 遗传因素： 个体遗传背景可能影响其DNA修复能力和对辐射损伤的反应，从而影响患癌风险。 氡气风险的累积性： 氡气暴露的风险是累积性的。这意味着，即使氡气浓度不高，但如果长期暴露，累积的辐射剂量也会增加患癌的风险。因此，即使在氡气浓度“中等”的地区，如果长期居住，也需要引起重视。 第三章：环境氡气的监测与评估 准确评估环境中的氡气水平是制定有效防控策略的基础。这需要依靠科学的监测方法和数据分析。 室内氡气监测的重要性： 室内氡气浓度是影响人们日常健康的关键因素，因为它代表了人们最主要的氡气暴露来源。室外氡气浓度通常较低且易于扩散，对健康影响相对较小。因此，重点监测和管理室内氡气至关重要。 监测方法： 室内氡气监测的方法多种多样，通常根据监测的时长、精度要求以及成本效益来选择。 短程监测（短期监测）： 激活炭探测器（Activated Charcoal Detectors, ACD）： 这是一种常见的、成本较低的短程监测方法。探测器内装有活性炭，能够吸附空气中的氡气。暴露一段时间后（通常为2-7天），将探测器送回实验室进行读数。这种方法能够提供一段时间内的平均氡气浓度，但可能无法完全反映季节性或气候变化对氡气浓度的影响。 电离室探测器（Ionization Chambers）： 这种探测器利用氡气及其衰变产物电离空气产生电流的原理来测量氡气浓度。读数通常可以即时获得，但其灵敏度和精度可能不如其他方法。 长程监测（长期监测）： 固态核迹迹探测器（Solid-State Track Etch Detectors, SSFED）： 这是目前最广泛使用的长期监测方法，也称为“氡气子体探测器”或“氡气盒”。探测器内包含一种特殊的塑料薄膜（如聚碳酸酯），能够记录氡气衰变产生的α粒子撞击留下的微观“轨道”（track）。暴露一段时间后（通常为3个月至1年），将探测器送回实验室，通过显微镜或自动扫描仪计数轨道密度，从而计算出平均氡气浓度。SSFED具有灵敏度高、稳定性好、易于使用等优点，能够提供更准确的长期平均氡气浓度，并能有效捕捉季节性变化。 连续监测仪（Continuous Radon Monitors, CRM）： 这些仪器能够实时或近实时地监测氡气浓度，通常用于研究目的或需要实时数据的场景。它们可以记录氡气浓度随时间的变化，有助于了解氡气在不同环境条件下的动态行为。 监测地点与频率： 重点区域： 监测应优先关注地下室、一楼和通风不良的区域，因为这些地方氡气浓度通常较高。 代表性： 在房屋的不同房间放置探测器，以获得房屋整体氡气水平的代表性。 周期性： 建议定期进行监测，特别是当进行房屋改造、安装新通风系统或居住者发生变化时。 氡气浓度的评估与标准： 参考水平（Reference Levels）： 各国和地区都制定了室内氡气浓度参考水平，用于指导居民和政府采取相应的行动。例如，美国环境保护署（EPA）建议将新建房屋的氡气浓度控制在4皮居里/升（pCi/L）以下，相当于150贝可勒尔/立方米（Bq/m³）。世界卫生组织（WHO）的建议值是100 Bq/m³。 风险评估： 一旦监测结果超出参考水平，就需要进行进一步的风险评估，并考虑采取减缓措施。 地质氡气图的绘制： 在宏观层面，绘制地质氡气图是评估区域性氡气风险的重要工具。这类图基于土壤、岩石和地下水的氡气含量、地质构造、土壤渗透性等数据，预测特定区域的氡气释放潜力和潜在的室内氡气风险。这有助于政府和规划部门在土地利用和建筑规划方面做出更明智的决策。 数据分析与解读： 监测结果的准确解读至关重要。需要考虑监测时长、探测器类型、放置位置以及房屋的通风情况等因素。例如，短程监测结果可能波动较大，而长期监测结果则更能反映实际的平均暴露水平。 第四章：室内氡气减缓策略 当室内氡气浓度超过安全标准时，采取有效的减缓措施是降低健康风险的关键。这些措施通常分为被动和主动两类，旨在减少氡气的进入、改善室内通风或将其排出。 被动减缓措施： 堵漏与密封： 检查和修复地基裂缝： 这是最直接有效的方法之一。仔细检查房屋的地基、地下室墙壁和地板是否有裂缝、孔洞或接缝处。使用合适的填缝剂、环氧树脂或水泥砂浆对这些裂缝进行密封，以阻止氡气从土壤中渗入。 密封穿过楼板的管道： 管道、电线等穿过楼板的区域也容易成为氡气进入的通道，应进行仔细密封。 地下室地板与墙壁的密封： 对地下室的地板和墙壁进行防水处理和密封，可以有效减少氡气渗透。 改善通风： 自然通风： 开窗通风： 在天气允许的情况下，定期开窗通风，增加室内空气流通，稀释室内氡气浓度。尤其是在早晨或傍晚，当室外氡气浓度相对较低时，开窗效果更好。 保持通风口畅通： 确保房屋的通风口、烟囱等保持畅通，避免堵塞。 机械通风： 换气扇/排气扇： 在厨房、卫生间等区域安装排气扇，有助于将室内污浊空气排出，从而带走部分氡气。 新风系统： 安装新风系统可以持续不断地将室外新鲜空气引入室内，同时排出室内空气，有效降低室内氡气浓度。新风系统可以在一定程度上解决自然通风不足的问题，尤其是在寒冷天气需要关闭门窗时。 主动减缓措施： 氡气抽吸系统（Radon Mitigation Systems）： 这是目前最有效、最常用的主动减缓方法，尤其适用于氡气浓度较高的房屋。 负压通风（Sub-slab Depressurization, SSD）： 原理： 在房屋的地基下（地下室地板下或混凝土板下）打孔，安装一个风扇，将地下的空气持续抽出。风扇会将地下土壤中积聚的氡气抽走，并通过管道排放到室外，使其在远离居住区域的安全高度扩散。 组件： 主要包括钻孔、PVC管道、静音高效风扇、排放管以及密封材料。 效果： 这种系统通过在地下形成负压，阻止氡气从土壤进入房屋，并将已进入的氡气从地下抽出，效果显著，通常能将氡气浓度降低80%以上。 维护： 需要定期检查风扇运行情况，确保管道畅通。 地板下通风（Crawl Space Ventilation）： 对于有架空地板（crawl space）的房屋，可以通过安装风扇来加速架空空间的空气流通，将氡气抽出。 建立密封层（Vapor Barrier/Radon Barrier）： 在架空空间或地下室地板下铺设一层致密的塑料薄膜，形成一个阻隔层，防止氡气从土壤渗入。然后，在此基础上安装氡气抽吸系统，将氡气从阻隔层下方抽出。 房屋加压系统（Radon Depressurization）： 这种方法相对较少使用，其原理是通过向房屋内引入高于室外压力的空气，使房屋内部形成正压，从而减少氡气从地下渗入。但这种方法可能增加能源消耗，并且效果不如负压抽吸系统。 选择合适的减缓措施： 评估氡气浓度： 根据监测结果选择合适的减缓策略。 房屋结构： 房屋的结构类型（如地下室、架空地板、混凝土板）会影响减缓措施的选择。 成本效益： 考虑不同措施的安装和运行成本。 专业人员： 建议寻求专业的氡气减缓公司进行评估和安装，以确保措施的有效性和安全性。 减缓措施的长期有效性： 定期复测： 减缓措施安装后，需要定期（例如一年后）进行复测，以确保其有效性。 维护和保养： 氡气抽吸系统等主动措施需要定期维护，以保证其持续有效运行。 监测建筑物的变化： 房屋的任何重大改造，如加盖、地下室改造等，都可能影响氡气的积聚情况，需要重新评估。 第五章：氡气与公共政策及公众意识 氡气的潜在健康风险需要政府、社区和公众的共同努力来应对。建立完善的公共政策和提高公众的认知水平是长期控制氡气风险的关键。 政府的角色与责任： 制定法规和标准： 各国政府应根据科学研究和国际指南，制定关于室内氡气浓度的国家标准和参考水平，并将其纳入建筑规范中。 推广监测和减缓： 政府应积极推广室内氡气监测，为公众提供相关的检测设备和技术指导。同时，鼓励和支持氡气减缓措施的实施。 开展公众教育： 通过各种渠道，如媒体宣传、社区讲座、教育材料等，向公众普及氡气的来源、健康风险以及预防和减缓的方法。 资助研究： 支持关于氡气流行病学、监测技术和减缓方法的科学研究，为政策制定提供科学依据。 划定高风险区域： 根据地质氡气图和历史监测数据，划定高氡气风险区域，并对这些区域内的建筑进行重点关注和监管。 纳入建筑规划： 在新的建筑设计和规划中，强制要求采取氡气防护措施，例如预留氡气抽吸系统管道。 建筑行业与专业人士： 提高行业意识： 建筑师、工程师、承包商和房地产开发商应了解氡气的潜在风险，并在设计和建造过程中融入氡气防护的理念。 推广氡气防护设计： 鼓励采用“氡气友好型”设计，例如在地下室地板下设置通风层，或预留氡气抽吸系统的安装空间。 专业培训： 鼓励和支持氡气检测和减缓技术的专业培训，培养合格的专业人员。 公众意识的提升： 了解风险： 公众需要认识到氡气是一种无色无味的潜在健康威胁，并且其风险是累积性的。 积极监测： 鼓励家庭和个人主动进行室内氡气监测，了解自家环境的氡气水平。 采取行动： 当监测结果显示氡气浓度过高时，应积极寻求专业帮助，采取有效的减缓措施。 家庭健康： 将氡气控制纳入家庭健康管理的一部分，特别是对于有儿童、孕妇或有呼吸道疾病史的家庭。 社区参与： 社区组织可以发挥重要作用，组织氡气知识讲座、集体监测活动，并向当地政府反馈居民的需求。 国际合作与信息交流： 分享经验： 国际社会应加强在氡气研究、监测技术和减缓策略方面的合作，分享成功经验和最佳实践。 统一标准： 努力在国际范围内建立更统一的氡气标准和指南，以提高全球氡气防控的有效性。 应对全球性挑战： 氡气是一个全球性的环境健康问题，需要国际社会的共同努力来解决。 未来展望： 更先进的监测技术： 发展更经济、更便捷、更精准的氡气监测技术。 更有效的减缓方法： 研发更高效、更可持续的氡气减缓技术。 更深入的流行病学研究： 进一步明确氡气与其他疾病之间的关联性，特别是低剂量长期暴露的影响。 整合环境健康策略： 将氡气控制纳入更广泛的环境健康和城市规划体系中，实现协同效应。 通过政府的积极引导、行业的专业实践以及公众的广泛参与，我们可以有效降低环境氡气对人类健康的威胁，为我们和下一代创造更安全宜居的生活环境。

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