根据2009年世界卫生组织(WHO)发布的《室内氡手册》^[1]，室内氡是继吸烟后导致公众肺癌的第二大危险因素，有3%~14%的肺癌由氡导致。1999—2010年我国几项较大规模的室内氡调查结果显示，与20世纪80年代氡水平相比，我国室内氡浓度呈现增高趋势^[2-4]。为缓解能源紧张，我国从1986年开始推广节能居住建筑。国家建设部首先在北方集中供暖地区实施建筑节能设计标准，要求居住建筑通过采用合理节能建筑设计，增强建筑围护结构隔热保温性能和提高空调、供暖设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境的前提，与未采取节能措施前相比，全年空调和供暖总能耗减少30%^[5]。1996年，采暖居住建筑节能设计标准进行了修订，其目标节能率为50%^[6]。2010年以后，我国寒冷和严寒地区推出要求更高的建筑节能设计标准，居住建筑执行65%的节能标准^[7]。目前，我国有关节能设计建筑室内氡浓度和换气率的研究报道很少。本研究选择哈尔滨、佳木斯、沈阳、西宁、银川共5个城市的25户多层和高层住宅，建筑年代为1999—2019年，测量室内氡浓度及其子体与换气率，初步分析建筑节能设计对我国严寒和寒冷地区居室氡浓度和换气率的影响。

材料与方法

1.测量点选择：选择我国严寒和寒冷地区的哈尔滨、佳木斯、沈阳、西宁、银川共5个城市的多层和高层住宅，建筑年代以2000年左右及以后为主，测量室内氡及其子体浓度与换气率。本次测量房屋共25户，具体信息列于表 1。1999—2010年的房屋有8户，2010年以后的房屋有17户；钢筋混凝土结构的房屋有19户，砖混结构的有6户。每户房屋选择卧室进行测量，测量时间为2018年11月—2019年11月。

2.室内氡及其子体测量：采用美国Durrige公司的RAD7测氡仪连续测量室内氡浓度，设定为自动模式，周期为1 h。德国Tracerlab公司BWLM-PLUS工作水平仪连续测量平衡当量氡浓度，周期设定为1 h。每户房屋密闭门窗测量24 h，然后去除前3 h数据^[8]，取仪器稳定后的数据平均值，并用仪器检定/校准因子进行修正作为测量结果。

3.平衡因子：利用氡浓度及平衡当量氡浓度测量结果，采用公式(1)计算每个测量点的室内平衡因子F值：

$ F = \frac{{EE{C_{{\rm{Rn}}}}}}{{{C_{{\rm{Rn}}}}}} $

(1)

式中，EEC_Rn为测量点的平衡当量氡浓度，Bq/m³；C_Rn为测量点氡浓度，Bq/m³；F为平衡因子，无量纲。

4.换气率测定：采用示踪气体稀释法测量室内换气率，示踪气体为CO₂。用美国EXTECH公司生产的SD800型CO₂分析仪连续测量CO₂浓度，测量周期设定为10 min。换气率测量前，将CO₂分析仪开机放到待测房间室外，测量室外CO₂浓度，作为本底(C₀)。换气率测量过程中，在气体释放前将CO₂分析仪开机放置在测试房间中央离地面约1 m高处，释放CO₂时，气体流量为10 L/min，约放气10~15 min，CO₂测量值(C_i)开始快速上升，10~20 min达到最大值，然后开始逐渐下降，取下降趋势的数据进行处理。以时间(H)为横坐标，ln(C_i-C₀)为纵坐标进行线性拟合，得到的斜率即为换气率的测量值。

5.质量控制措施：RAD7测氡仪和BWLM-PLUS工作水平氡子体测量仪每年在中国计量院标准氡室进行检定和校准。换气率测量为了保证CO₂在房间的均匀分布，释放CO₂时移动气源，放气时间长达10~15 min，让CO₂充分与室内空气均匀混合，并取稳定下降趋势段数据进行分析处理。换气率测量过程前4 h严禁人员出入房间。

结果

1.室内氡及其子体：本次选择5个城市的典型居室共25户，密闭门窗24 h测量氡及其子体，结果汇总列于表 2。25户住宅室内氡浓度均值为122 Bq/m³，范围为33~255 Bq/m³；室内平衡当量氡浓度均值为59 Bq/m³，范围为14~178 Bq/m³。

2.平衡因子：5个城市的居室平衡因子计算结果列于表 3，室内平衡因子的均值为0.47，范围为0.20~0.72，其中，沈阳和银川的平衡因子偏高。

3.换气率：本次测量5个城市共21户房屋的室内换气率，测定结果列于表 4。室内换气率均值为0.19次/h，范围为0.05~0.39次/h。

4.室内氡浓度与换气率相关性分析：室内氡浓度与换气率相关性见图 1，可以看出，室内氡浓度与换气率呈明显负相关，相关系数R²=0.57。

5.室内氡浓度和换气率随房屋建筑年代的变化：25户住宅室内氡浓度随房屋建筑年代的变化见图 2。可见，室内氡浓度随房屋建筑年代的变化呈现明显增长趋势，2010年后新建房屋室内氡浓度总体水平较高。

本次测量室内换气率随房屋建筑年代的变化见图 3。可以看出，换气率随房屋建筑年代的变化呈现降低趋势，2010年后新建房屋换气率总体降低。

6.不同建筑结构室内氡浓度和换气率：本次测量不同建筑结构住宅氡浓度和换气率，见图 4，钢筋混凝土结构的房屋室内氡浓度均值约为砖混结构房屋的1.7倍，而钢筋混凝土结构的房屋的换气率仅为砖混结构房屋的60%。

讨论

本次测量选择严寒和寒冷地区5个城市的典型居室共25户，密闭门窗24 h测量氡及其子体浓度，室内氡浓度均值为122 Bq/m³，范围为33~255 Bq/m³。其中9户房屋24 h均值超过了《民用建筑工程室内环境污染控制标准》(GB 50325-2020)规定的限值150 Bq/m³，占测量房屋总数的36%。分析表明，室内氡浓度随房屋建筑年代的变化呈现增高的趋势，这与近年研究发现我国室内氡浓度呈现增长趋势相吻合。分析原因，室内氡浓度随房屋建筑年代的增长主要与居住建筑节能设计与新型节能墙体材料有关。2001年开始，为了节能和环保的要求，我国城市开始禁用烧结实心黏土砖。2005年，国家要求积极推广新型墙体材料，新建建筑强制执行已颁布的节能设计标准。加气混凝土由于具有隔热保温性能，被高层建筑广泛应用，但是其孔隙度较高，建材氡析出率明显高于粉煤灰砖、煤矸石砖和黏土砖^[9]，会导致室内氡浓度增加。本次佳木斯的室内氡及其子体水平最低，氡浓度均值为59 Bq/m³，由于4户房屋墙体材料均使用传统黏土砖，导致室内氡浓度较其他地区明显偏低。

此外，建筑节能设计使得房屋密闭性增加，导致了室内氡浓度的聚集。本次测量5个城市21户房屋在密闭门窗条件下，换气率均值为0.19次/h，明显低于20世纪80年代任天山^[10]对北京地区典型建筑物室内换气率测定结果0.50次/h。本研究表明，居室换气率随房屋建筑年代的变化呈现降低趋势，这与我国严寒和寒冷地区建筑节能设计标准密切相关。我国严寒和寒冷地区从1986年实施建筑节能政策以来，节能目标从开始的30%提高到50%，2010年后执行65%，节能标准不断提高。

本次测量的5个城市中，哈尔滨、佳木斯、西宁和沈阳位于严寒地区、银川位于寒冷地区，2010年后建筑节能设计更加严格，导致了2010年房屋换气率明显减低。本文分析显示，室内氡浓度与换气率呈负相关。换气率是影响室内氡浓度的重要因素。

本研究表明，钢筋混凝土结构房屋室内氡浓度是砖混结构房屋的1.7倍，而钢筋混凝土结构房屋的换气率仅为砖混结构房屋的60%。由于2010年以后，城市新建住宅多数为层数大于10层的高层建筑物，严寒和寒冷地区采用更严格的建筑节能设计标准，建筑结构均为钢筋混凝土结构，墙体材料绝大多数采用新型墙体材料加气混凝土砌块，同时由于密闭性增加换气率降低，导致室内氡浓度明显高于2000年左右的砖混结构住宅。可以看出，建筑节能设计是严寒和寒冷地区室内氡浓度增加的重要因素。

近年，国外已有节能建筑导致室内氡浓度增加的报道。芬兰新建节能建筑室内交换率为0.6次/h，其室内氡浓度比室内交换率为4次/h的旧建筑物高1倍^[11]。俄罗斯Vasilyev等^[12]研究表明，现代节能建筑物氡浓度比以往旧建筑物高出2倍，房屋换气率在无人居住条件下平均值低于0.2次/h，节能建筑的低换气率直接导致了室内氡浓度的升高。2018年，西班牙学者报道了新建节能房屋和传统房屋节能改造后，由于气密性增加导致室内氡浓度增高^[13]。

氡子体平衡因子是估算氡吸入剂量的重要参数。本次5个城市的居室内氡子体平衡因子均值为0.47，范围为0.20~0.72。20世纪八九十年代我国曾对室内氡和F值进行过广泛调查，室内平衡因子(F)值为0.47~0.49^[14-15]，本次平衡因子的测量均值与20世纪八九十年代报道一致，明显高于世界典型值0.4^[16]。室内平衡因子主要受通风和气溶胶的影响。虽然，新建节能居住建筑换气率和20世纪八九十年代比较明显降低，但是，由于城市家庭能源由以往燃煤转变为清洁能源电能、天然气等，导致空气中气溶胶颗粒明显减少，导致平衡因子未发生明显变化。本次测量也发现沈阳和银川平衡因子均值较高，分别达0.51和0.55，可能与当地空气中气溶胶浓度较高有关。因此，为准确估算氡照射剂量，应采用实测平衡因子进行估算。

综上所述，本次测量5个城市25户住宅，密闭门窗室内氡浓度24 h均值有36%超过了150 Bq/m³。初步分析表明，建筑节能设计是我国严寒和寒冷地区居室氡浓度增加的重要影响因素。我国节能居住建筑的室内氡污染问题值得关注。建议氡浓度较高的节能居住建筑，采取通风换气等降氡措施，以降低室内氡的健康危害。

利益冲突  无

志谢 感谢黑龙江省疾病预防控制中心、佳木斯市疾病预防控制中心、宁夏回族自治区疾病预防控制中心、青海省疾病预防控制中心、辽宁省疾病预防控制中心在现场测量中给予的协助和配合

作者贡献声明  武云云负责实验设计、起草文章及统计分析；张庆召负责采集数据；宋延超负责行政、技术、材料支持；尚兵负责指导文章修改；崔宏星负责采集数据和获取经费支持