不同粒径建筑材料氡析出系数的评估及其环境健康意义

本研究针对建筑材料中氡(radon)析出系数(emanation coefficient)的精确测量难题，采用主动(闪烁探测器)与被动(LR 115型II探测器)双方法，系统分析了7类建筑材料(土壤/混凝土/砖等)在粗细粒径(0-300μm与300-1180μm)下的氡析出特性。结果显示：主动法测得析出系数为0.01-0.22，被动法为0.23-0.31，细颗粒土壤析出率最高而砂最低，粗颗粒普遍更高。该研究为建筑辐射防护提供了关键数据支撑。

　　

氡气作为室内致癌物的主要来源，其80%来自建筑地基与建材中²²⁶Ra的衰变。然而，氡原子从建材颗粒内部的释放过程极其复杂——α反冲(alpha recoil)和扩散(diffusion)的博弈中，前者因氡在固体中极低的扩散系数(10^-13至10^-69 m²/s)成为主导因素。但现有研究对粒径影响的结论矛盾：UNSCEAR报告认为大颗粒因表面积减少而降低析出，而Kalkwarf等实验却显示相反趋势。这种不确定性使得建筑辐射风险评估缺乏可靠依据。

为解决这一难题，印度DAV PG学院的研究团队在《Applied Radiation and Isotopes》发表论文，首次采用双方法对比测量七类建材的氡析出特性。通过10天连续监测的主动闪烁探测器法与40天暴露的被动LR 115探测器法，结合粒径分级与孔隙率分析，揭示了粒径与材质对氡释放的协同作用机制。

关键技术方法

1. 主动测量：1582.5 cm³密闭腔室连接闪烁探测器，240小时连续记录氡浓度增长曲线
2. 被动测量：LR 115型II探测器采用密封罐技术(sealed can technique)暴露40天
3. 样本处理：土壤/混凝土/砖等7类建材分粗细两档(0-300μm与300-1180μm)
4. γ能谱法测定²²⁶Ra活度

Variation of actively observed radon emanation related parameters
主动测量数据显示：细颗粒土壤的稳态氡浓度($C$_eq)达峰值(412±18 Bq/m³)，而砂类最低(23±2 Bq/m³)。粗颗粒样本的析出率($E$)普遍比细颗粒高15-20%，证实粒径增大反而提升α反冲逃逸概率。值得注意的是，瓷砖与花岗岩等加工建材的析出系数($f$)仅为天然材料的1/3，揭示加工过程改变微观结构的关键影响。

Conclusion
研究证实：未加工天然材料(土壤/板岩)的氡析出风险显著高于人造建材；粗颗粒因更优的α反冲传递效率表现出"反常"的高析出率。这一发现修正了传统表面积理论，提出"有效反冲体积"新概念——当粒径超过氡在矿物中的反冲距离(34nm)时，内部空腔结构成为氡逃逸的"高速公路"。该成果为低氡建材筛选标准提供了粒径-孔隙率双参数优化框架，对高辐射地区建筑防护具有直接指导价值。