随着城市现代化进程和多层和高层结构建筑的需要,掺工业废渣的建筑材料和加气混凝土砌块由于具有轻质、高强、节能等特点,被广泛用于现代建筑中。新型建筑材料的使用导致我国居室氡浓度呈现上升趋势^{[1, 2]}。最新研究资料表明,2000年以后,我国建造的房屋室内氡浓度是20世纪60年代建造房屋的1.5倍^[2]。居民室内氡的照射问题进一步引发人们关注。本研究选择深圳市近20多年建造的低层、多层、中高层和高层结构住宅,采用固体径迹法累积测量室内氡浓度,初步了解深圳市新建住宅室内氡水平及分布特征,为公众天然辐射照射提供基础数据。

1. 调查对象:我国《民用建筑设计通则》(GB 50352-2005)^[3]将住宅建筑依层数划分为低层住宅1~3层,多层住宅4~6层,中高层住宅7~9层,10层及以上为高层住宅。本次调查低层、多层、中高层设计住宅共22户,高层设计住宅86户,共108户住宅,建筑年代为1990—2015年。测量点覆盖深圳市的7个行政区,福田区、龙岗区、龙华新区、罗湖区、南山区、坪山新区和宝安区,分别占总测量点的25%、16%、22%、5%、18%、6%和8%。每户布放1个累积探测器,绝大多数布放在卧室,距离墙面30 cm以上,正常居住条件测量。布放时间为2015年7—10月份,暴露时间为3个月。

2.测量方法:采用固体径迹探测器累积测量室内氡浓度。探测器采用本实验室研制的LIH型氡探测器,结构见图 1所示。固体径迹材料采用日本FUKUVI化学公司生产的CR-39,探测器回收后,CR-39 采用6.25 mol/L的NaOH溶液80℃蚀刻8 h,然后用显微镜测读分析。

图 1 LIH型氡探测器结构 Figure 1 The construction of radon detector

3.质量控制:LIH型探测器在南华大学标准氡室刻度,刻度系数为4.8 径迹·cm^-2·(kBq·m^-3·h)^-1。该探测器曾与日本化学分析中心(JCAC)的Raduet探测器在日本放射线医学综合研究所(NIRS)标准氡室和南华大学标准氡室进行了比对,LIH探测器的测量结果与标准氡室的参考值相对百分偏差为2.8%~5.6%^[4]。

4. 统计学处理:数据以x± s表示。采用SPSS 16.0进行数据分析和统计学检验,正态性检验采用Shapiro-Wilk检验,P > 0.05为差异有统计学意义。

1.室内氡浓度及分布:本次调查深圳市居民住宅共108户,室内氡浓度算数均值为64 Bq/m³,几何均值为58 Bq/m³,范围15~155 Bq/m³。深圳不同行政区域室内氡浓度见表 1,宝安区室内氡浓度均值最低,为50 Bq/m³,坪山新区室内氡浓度均值最高,为87 Bq/m³。

表 1(Table 1)

表 1 深圳不同行政区域室内氡浓度(Bq/m3) Table 1 Indoor radon concentration in different districts in Shenzhen(Bq/m3) 行政区 测量点 测量值(x± s) 范围 宝安区 9 50±27 27~88 福田区 27 66±27 36~155 龙岗区 17 62±27 31~123 龙华新区 24 56±19 25~90 罗湖区 5 77±34 40~104 南山区 19 67±29 30~124 坪山新区 7 87±44 48~152

表 1 深圳不同行政区域室内氡浓度(Bq/m3) Table 1 Indoor radon concentration in different districts in Shenzhen(Bq/m3)

深圳室内氡浓度频数分布见图 2。室内氡浓度 > 50 Bq/m³的测量点有62个,占总数的57.4%;室内氡浓度 > 100 Bq/m³的测量点有12个,占总数的11.1%。Shapiro-Wilk检验表明,深圳室内氡浓度频数分布呈对数正态分布(w=0.991,P > 0.05)。

图 2 深圳室内氡浓度频数分布 Figure 2 The frequency distribution of indoor radon concentrations in Shenzhen

2.不同建筑年代房屋室内氡浓度比较:本次调查房屋建筑年代为1990—2015年,划分为3组,不同建筑年代房屋室内氡浓度结果列于表 2。由表 2可知,1990—1999年建筑的房屋室内氡浓度室内氡浓度均值最高,2010—2015年建筑的房屋室内氡浓度均值最低,室内氡浓度随建筑年代呈降低的趋势。

表 2(Table 2)

表 2 深圳不同建筑年代房屋室内氡浓度(Bq/m3) Table 2 Comparison of radon concentrations in dwellings at different building ages in Shenzhen 建筑年代 测量点 测量值(x± s) 范围 1990—1999 13 73±29 33~124 2000—2009 55 65±28 15~155 2010—2015 40 59±27 25~152

表 2 深圳不同建筑年代房屋室内氡浓度(Bq/m3) Table 2 Comparison of radon concentrations in dwellings at different building ages in Shenzhen

3.不同楼层室内氡浓度比较:本次调查测量点覆盖楼层范围为1~33层,划分为4组,不同楼层室内氡浓度结果列于表 3。由表 3可知,1~3层室内氡浓度最高,为72 Bq/m³,除10层及以上,室内氡浓度随楼层的升高呈降低趋势。

表 3(Table 3)

表 3 深圳不同楼层住宅氡浓度分布(Bq/m3) Table 3 Comparison of radon concentrations in dwellings with different floors in Shenzhen 楼层 测量点 测量值(x± s) 范围 1~3层 13 72±34 33~131 4~6层 30 64±27 15~124 7~9层 24 58±14 33~78 10层及以上 41 65±33 26~155

表 3 深圳不同楼层住宅氡浓度分布(Bq/m3) Table 3 Comparison of radon concentrations in dwellings with different floors in Shenzhen

本次调查深圳市居室108户,覆盖了深圳市的7个行政区,室内氡浓度算数均值为64 Bq/m³,几何均值为58 Bq/m³。2007年,有研究报道了我国26个主要城市室内氡浓度,其中,深圳市室内氡浓度算数均值为47 Bq/m^3[5]。本次调查比以往深圳室内氡浓度调查相比,升高了35%。本次调查10层及以上的高层设计住宅有86个测量点,为框架结构,墙体材料采用新型建筑材料加气混凝土。加气混凝土具有质轻、保温隔热性能好、抗震能力强、施工简便等优点,被高层建筑广泛应用。但是,加气混凝土由于采用了发泡技术,提高了孔隙度,导致建材氡析出率增加。葛黎明等^[6]的研究表明,加气混凝土砌块氡析出率明显高于粉煤灰砖、煤矸石砖和黏土砖。因此,本次调查深圳市室内氡浓度比以往调查升高的原因,主要与高层建筑的新型建筑材料氡析出率高有关,导致室内氡浓度增加。

近40年,伴随着我国建筑材料工业迅速发展和新型建筑材料的产生,建筑材料控制标准不断完善。从70年代以后,我国大量的工业废渣被用于建筑材料,如煤渣砖、粉煤灰砖、煤矸石砖等,研究表明,其镭含量明显高于土壤镭含量^[7]。2001年我国发布了建筑材料放射性核素限量标准^[8],对建材的内照射指数镭含量和外照射指数进行了控制。2009年,刘福东等^[9]研究表明,加工工艺不同,即使是生产同类建筑材料,成品建筑材料的放射性核素镭活度浓度相近,但是,氡析出率的差别很大。随后,我国《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325-2010新增加了建材放射性氡析出率控制指标^[10],规定了民用建筑工程所使用的加气混凝土和空心率 > 25%的空心砖、空心砌块等建筑主体材料其表面析出率限量为≤0.015 Bq/(m²·s)。本次调查发现,近20多年,房屋室内氡浓度随建筑年代呈现降低的趋势,其原因可能与我国建筑材料放射性标准的不断完善有关。

不同楼层室内氡浓度分析表明,1~3层室内氡浓度最高,除10层及以上,室内氡浓度随楼层的升高呈降低趋势。通常,房屋室内氡浓度主要受房屋地基周围土壤和建筑材料的影响,随着楼层的增加,地基周围土壤的影响逐渐下降,建筑材料成为室内氡主要的来源。因此,室内氡浓度随楼层的升高呈降低趋势。此外,室内氡浓度还受自然通风的影响。低层和多层设计住宅大多户型可以南北通透,自然通风效果较好;10层及以上高层设计住宅多为单元式住宅和塔式住宅,单朝向户型较多,自然通风效果较差^[11]。本次调查10层及以上室内氡浓度较高,可能与10层及以上高层设计住宅自然通风效果差有关。

我国新颁布GB/T 16146-2015《室内氡及其子体控制要求》规定,新建建筑物室内氡浓度设定的年均氡浓度目标水平为 100 Bq/m^3[12]。本调查深圳住宅108个点,有12个点 > 100 Bq/m³,其中4个点分布在1~3层,2个点分布在4~6层,6个点分布在10层以上,室内氡浓度最高值155 Bq/m³位于12层。研究表明,高层建筑室内氡有60%~70%来源于建筑材料^{[13, 14]}。因此,深圳室内氡污染的问题主要存在于高层建筑,治理的关键在于控制建筑材料。

综上所述,本次调查比以往深圳室内氡浓度调查相比升高了35%,主要与高层建筑的新型建筑材料氡析出率高有关。建议继续加强完善建材放射性标准,从源头控制室内氡浓度;加强高层住宅的自然通风,降低室内氡的辐射危害。