学位论文独创性声明

学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 独创性声明 本人郑重声明:所提交的学位是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果。本论文中除引文外,所有实验、数据和有关 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 均是真实的。本论文中除 引文和致谢的内容外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其 他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 蔓弓 日 期:删 学位论文作者签名:龟卜莨 学位论文使用授权声明 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权 保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部 内容,可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机 关或机构送交论文的电子和纸质文档,允许论文被查阅和借阅。保密论文在解密 后遵守此规定 保密论文注释:本学位论文属于保密论文,保密期限为 年。 指导教师签名: 学位论文作者签名:琶应 日 日 期:加、、? 期: ..矿‘、 :蓉务 。 ; 誊 菇.曩?。二~。/摘要 摘要 建筑材料的大量使用,给室内环境带来了严重污染,同时也给在其中工作、学习、 生活的人们带来了各种疾病,严重地损害了居民的身体健康。近几年来,建筑材料放 射性逐渐引起了人们高度重视,成为全球关注的热点。因此,研究建筑材料放射性水 平,能够指导人们正确合理使用建材,避免健康受到辐射损害,具有重要意义。 本研究采用建筑材料市场调查、样品采集、处理、测定与 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、安全评价等 方法, 对南京市常用建筑材料放射性水平进行了调查分析,探讨了瓷砖放射性含量高的原 因,并按照国家建筑材料放射性核素限量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 以及镭当量浓度和年有效剂量当量指标 进行了安全评价,主要有以下几个结论: 所测建筑材料样品中,天然石材放射性核素含量的比活度范围为 .~./,平均值为/,其中最大为福建红,最小的为法国米黄; 的比活度范围为.~./,平均值为./,其中最大的是福建红,最小 的是松香玉;的比活度范围为.~ /,平均值./,其中最大的 是福建红,最小的为木纹石。福建、山东、广东和江西的石材放射性水平较高。所测 瓷砖放射性核素含量:的比活度范围为.~./,平均值为 ./,其中最大为陶灰牌瓷砖,最小的为亮剑牌瓷砖;的比活度范围为 ../,平均值为./,其中最大的为金乐牌瓷砖,最小的是巨 阳牌瓷砖;的比活度范围为.~./,平均值为./,其中最 大的是陶灰牌瓷砖,最小的是大地牌瓷砖。建筑主体材料中,的比活度范围为 ../,平均值为./,其中最大的为矿渣水泥,最小的为普通 水泥;的比活度范围为.~./,其中最大的为矿渣水泥,最小的为石 粉;的比活度范围为.~./,其中最大的为砂石,最小的为普通水泥。 原材料中粉煤灰和粘土的放射性含量均未超标,而矿渣中除了来自福建的 超过限量值以外,其他也均未超标。釉料的放射性核素浓度很高,是原材料的 倍左右,由此可以得出瓷砖的高放射性是由于釉料引起的,应该严格控制釉料的用量, 采取相应办法减少釉料的放射性浓度。 所测天然石材样品中放射性水平都符合国家标准中的类标准,其中需引 起注意的是,福建红的镭当量浓度超标;黑石、福建红、荔枝红和印度棕红等石材对 人体的年有效剂量当量都超过了,使用需要注意。所测瓷砖样品中除了大地牌 瓷砖,亮剑牌瓷砖和豪华牌瓷砖为类产品,其他样品均超标为类和类。特别注意 的是,陶灰牌瓷砖严重超标,属于超类。虽然大地牌、亮剑牌和豪华牌瓷砖符合国 家建筑材料类标准,但是其对居民所受年有效剂量当量超过了国际限值,电不摘要 能使用于室内。所测建筑主体材料中,除了矿渣水泥属于类产品外,其他均达标, 属于类产品,使用不受限制。其中砂石对居民的年有效剂量当量超过了国际限值, 使用也受限制。 关键词:建筑材料,放射性,高纯锗,谱仪,安全评价 , . , ., ,., , , ,,, : . ... “, / /, :.. / ;;叫 . /. . :. /, / . ,,., : .. : . /, /,“ .~. ;./, /,.. /, ; . /, : 曲., . . . //, :;.~./ :../ ; .. . . , .曲 . . , , ., , ,. , , . .. , ,. : ,,? 目录 目录 摘要?...?. 第章前言?. .研究背景. .研究内容及意义. .国内外研究状况.. ..国内研究进展??.. ..国外研究进展??一 .技术路线. 第章辐射主要来源与危害. .天然辐射主要来源??. ..天然电离辐射??一 .辐射主要危害?. ..辐射生物学作用原理??一 ..辐射损伤生物学效应??一 .辐射防护标准?. ..国际辐射防护标准发展?一 ..我国辐射防护标准发展?.. .建筑材料放射性含量限制标准. ..我国相关标准简介一 ..国外不同核素限量一 .建筑材料辐射防护措施. 第章实验材料与方法 .研究区域概述..南京市主要建材市场分布 ..南京市主要建材种类及来源 ..常用建材简介.样品采集与处理 ..样品采集?. ..样品处理?. .样品测量目录 ..实验测量原理..本实验室所用的仪器..仪器能量刻度和效率刻度 ..全能峰的选择 ..测量时间的选择? .样品读数 ..放射性活度 ..读谱方法? ..读数时间校正..样品自吸收校正? .建筑材料辐射防护评价方法? ..内外照射指数..镭当量活度 ..居民所受年有效剂量当量 第章南京市建筑材料放射性核素分析与评价? .天然石材放射性核素含量分析 ..天然石材放射性比活度? ..天然石材放射性差异分析 .人造瓷砖材放射性核素含量分析..人造瓷砖放射性比活度? ..不同产地人造瓷砖放射性差异分析.建筑主体材料放射性核素含量分析? ..建筑主体材料放射性比活度..不同产地建筑主体材料放射性差异分析 .不同类型建筑材料对比分析? .辐射剂量评价分析 ..天然石材辐射剂量评价? ..人造瓷砖辐射剂量评价? ..建筑主体材料辐射剂量评价第章瓷砖放射性超标的原因分析 .瓷砖的工艺简介 .原料放射性分析 .釉料放射性分析 ..釉料的种类目录 ..本实验所测釉料结果分析 ..釉料中锆英砂含量分析? .瓷砖不同成分对比分析 第章结论? .主要结论 .不足与展望参考文献??. 在读期间发表的学术论文及研究成果??. 致谢??..月舌 第章前言 .研究背景 随着社会和经济的快速发展,房地产和基础设施的逐渐增多,所需要的建筑 材料 每年大量的增加,建筑材料的种类逐渐增多。我国的房屋体系由改革开放初期的木屋、 泥屋逐渐形成了以砖块、混凝土和新型建筑材料为主体的楼房,人们也十分注重室内 的装修,由此所造成的家居环境问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 已引起了人们的高度重视。带有环境危害的建筑 和装修出现,给室内环境造成了严重污染,同时也给生活在其中的人们带来了各种疾 病,严重地影响身体健康。相比于建筑材料中甲醛、苯等化学物质,建筑材料的放射 性危害是不易察觉和不可预见的,并且潜伏期较长,一般几十年才能看出对人体的影 响,所以对于建筑材料放射性的调查和研究,能够指导人们正确合理使用建材,具有 重要的意义。近年国内许多学者进行了相关研究,目的在于了解各地建材放射性水平, 指导人们合理健康的使用建材。 建筑材料一般分为建筑主体材料和装饰材料。有两类无机材料能对室内环境造成 放射性污染。一类是以黏土、砂石等直接用来做建筑主体材料,或者以这些原材料加 工而成的产品。原材料有三合土、回填土、河砂、石子、毛石、花岗石、大理石、艺 术石、石膏、石灰、水泥等。相关的制品有砖、瓦、人造花岗石、大理石、石膏板、 线、饰品等。还有一类是以矿渣、工业废渣为原材料制作而成的新型建筑材料。特别 值得注意的是,每年都有大量的工业废渣主要有粉煤灰、高炉矿渣、炉渣、特种冶金 渣、煤矸石等,都被应用于生产各种类型的建筑材料。 建筑材料主要含有、、三种天然放射性核素,属于半衰期极长的元 素,它们对人体的损伤在自然界中长期存在着。根据医学辐射研究表明,建筑材料放 射性含量超过一定限值,将会直接影响人们的身体健康,损害人体免疫系统,并诱发 白血病等各种慢性疾病。建筑材料中的放射性危害主要有体外辐射与体内辐射两个方 面。体外辐射主要是指建筑材料中放射性元素直接照射人体后产生一种生物效应,会 对人体内的神经系统、造血器官、消化系统和生殖系统造成伤害;如果人们长期受小 剂量辐射的慢性照射,将会引起皮肤辐射损伤,对眼球造成白内障和诱发各种癌症, 还会引起基因突变,致胚胎中的胎儿先天性畸形或发生遗传性疾病?。体内辐射源主 要是天然放射性核素铀、镭、钍等衰变生成的产物氡气体。氡经过衰变以后,顺序生 成的产物是钋、铅、铋和钋,氡的最后产物是稳定同位素铅。一般主要考虑及 其短寿命子体、、对人体的影响?。当人体吸入氡后,氡的短寿 命子体会不断在呼吸道表面沉积,并在局部区域内逐渐积累,它们放出的【、粒子对 人体,尤其是上呼吸道、肺部产生很强的内照射,因此,吸入含氡气体会造成人体呼 吸系统的损伤。刖舌 .研究内容及意义 本文研究内容主要有以下几个方面: 通过研究南京市常用建筑材料天然放射性核素含量,为南京市天然放射性 水平提供实验数据,并对其他区域的相同研究进行了对比分析,旨在为南京市居民选 用建筑材料提供科学的指导,使居民正确合理的使用建筑材料,营造一个健康的家居 环境。 由于国家建筑材料标准是以土壤中,射线空气吸收剂量模式为基础的,未考 虑室内建筑材料对居民辐射剂量的影响,本文在参照国家建筑材料标准的基 础上,分 析了建筑材料内外照射指数水平并增加了镭当量活度和公众所受年有效剂量当量评 价指标,进行了综合评价。 总结国内外文献数据,探讨分析了人造瓷砖放射性偏高的原因,从工艺中 分析产生的环节,提出减少放射性的建议。 。国内外研究状况 ..国内研究进展 在国内,有很多关于各地建筑材料以及室内辐射环境的放射性水平调查,为我国 各地区建筑材料放射性水平提供了数据依据和参考。相关调查包括了不同产地和不同 建筑材料类型石材、瓷砖、水泥、砖块、工业废渣的新型建材等对人体的影响以 及是否符合国家相关标准,如何降低放射性水平的研究,如何监管和监测建筑行业放 射性危害等。已经做过建筑材料放射性水平调查研究的地区主要有临沂市】、郑州 市【】、泸州市、淄博市、济南市‘、新疆】、黑龙江【’ 、荣成市【】、天津 市【】、佛山市【 、福建省‘、河北省‘ 、浙江省、常州市】、武汉市、广 州市】、四川省】、广西省【】、宝鸡市】、江西省九、贵州省‘、太原市‘ 等。根据调查,大部分建筑材料都符合国家标准,属于类产品。其中放射性含量水 平较高的主要是以工业废渣、矿渣等为原材料的制品以及含釉料的陶瓷类产品。建筑 材料放射性水平大体排序为:掺工业废渣的建材釉面砖花岗岩水泥大理石砂 石。国内对于建筑材料放射性评价主要是按照国家建筑材料放射性核素限量标准《建 筑材料放射性核素限量》?来进行相关类别评价引。该标准是以室外 土壤中,射线空气吸收剂量模式为基础建立的,未考虑室内室内建筑材料对居民辐射 剂量的影响,存在一定缺陷。 在建筑材料放射性检测技术方面,国内有很多关于标准源测量修正方面的报道, 如体源密度、样品含水量、高度以及形状对探测效率的影响.;对样品的自吸收进 行修正等。也有一些学者对建筑材料放射性测量中存在的技术问题进行了研究, 如如何确立建筑材料放射性平衡问题和测量时间对样品结果的影响;测量不确定 日舌 性问题【巧。在对于国家建筑材料放射性核素限量标准方面,毛亚虹等人对标准进行 了修正,指出了我国标准的不足】;孟文斌和毕志英等人对我国现有标准进行了总结 阐述。这些研究都进一步为建筑材料的放射性测量和研究进行了完善。 ..国外研究进展 联合国原子辐射效应科学委员会自年月日第号 决议以来,一直是对电离辐射及其对人类健康和环境的影响进行了广泛的评价。世界 经济协作与发展组织制定了建筑材料中天然放射性核素限量标准【。许多 国家如前苏联、德国、瑞典、波兰、美国、比利时、奥地利、芬兰、挪威、卢森堡、 瑞典等国制定了各自国家建筑材料中放射性核素限量标准【。年,欧共体组成专 家组,提出了在新的基本安全指导标准中控制建筑材料放射性水平的相关建议【。在 建筑材料放射性评价研究方面,国外学者首次提出了建筑材料镭当量浓度这个 概念,并提供了相关计算模型【;年的国际报告中提出了室外射线 空气吸收剂量率计算模型和年有效剂量当量模型,规定了其限值副: 和 年报告中提出了建筑材料室内空气吸收剂量率模型,规定了室内房屋 模型的体积、密度和厚度等??】;在随后的 年报告中,对辐射剂量 的评价做出了相关概述【;年报告中对低剂量辐射对人体的影响进行 了概述】。 国外文献中有很多关于建筑材料放射性核素水平研究的报道,如巴基斯坦引、希 腊四、古巴【】、印度四、土耳其吲、埃及、尼日利亚【】,匈牙利四等国,对其 地区建筑材料放射性进行了调查研究与评价,如.等对喀麦隆地区建筑材料 放射性进行了调型,所测建筑材料中、、活度范围分别为:.~. /、.~ /和 /,镭当量活度 /小于国际限 值/;..等对埃及地区建筑材料放射性水平进行了调查分析,所测水 泥的放射性核素含量明显小于报告中对公众的限量值 ;在空气吸收剂 量率方面,意大利的.对房间模型和检测方法进行了研究,对不同建筑材料和 不同体积的房屋空气吸收剂量率转换因子进行了分析 】;希腊的..对 测量建筑材料的不同探测器进行了对比分析,发现不同探测器对样品放射性核素的测 量有%~%的差异【 ;...对探测器测量中大样品自吸收进行了研究?; 这些研究为建筑材料放射性核素的测量以及辐射防护的评价方法提供了理沦和数据 依据。日舌 .技术路线 图.技术路线.. 辐射主要来源与危害 第章辐射主要来源与危害 .天然辐射主要来源 ..放射性核素特点 放射性核素是指自然界中原子核不稳定、能自发放出射线并能衰变成其他原子核 的元素。放射性就是原子核自发发射各种射线这一性质的统称。放射性最初在自然界 的重元素铀、钍和锕等中发现,后来发现原子量小的原子核也具有放射性。这些在 自然界存在的放射性核素所具有的放射性称为天然放射性【。衰变的过程为一颗不稳 定的原子核在放射出粒子及能量后会变得较为稳定。以下是放射性元素放出射线的性 质: 【射线由高速运动的氦原子核组成。原子核自发发射【粒子的转变称为仅 衰变;原子核发生衰变之后,电荷数减少,质量数减少;它的贯穿本领最 小,但电离作用最强【。 射线是高速运动的电子流。原子核自发发射射线的转变称为衰变; 原子核发生衰变后,电荷数改变一个单位,质量数不变;它的贯穿本领比【射线强, 但电离作用比【射线弱。 射线是波长很短的电磁波。原子核自发发射丫射线的转变称为丫衰变;原 子核发生衰变后,电荷数和质量数均不发生变化;原子核的衰变通常伴随着 衰 变或衰变发生;它的贯穿本领最强,电离作用最弱【】。 ..天然电离辐射 天然电离辐射是指地球存在以来就有的电离辐射,主要包括宇宙射线、宇生放射 性核素和原生放射性核素。宇宙射线主要包括初级宇宙射线和次级宇宙射线,来自于 地球外层空间。宇宙射线中,初级宇宙射线是指从外部空间射到地球大气层的高能辐 射,主要是由高能质子组成,其中氦核占%,其余为少量的重粒子、光子、电子等 。高能宇宙射线与大气相互作用产生了次级宇宙射线。当初级宇宙射线进入大气层 时,粒子带着极大能量剧烈碰撞大气中的原子核,导致原子核四分五裂,这一过程叫 做“散列反应”或者“碎裂反应”。散裂反应产生了中子、质子、介子、介子以及 一些放射性核素。 宇生放射性核素是指当高能初级宇宙射线与大气的原子核发生核反应时,反应产 。尽管宇生放射性核素的品种很多,但 物包括次级宇宙射线粒子和许多放射性核素 是空气中的含量都很低,因而它们对环境辐射的影响很小。 原生放射性核素属于天然放射性核素,是从地球形成以来,一直到现在还存在地 壳中的放射性核素。环境中存在的原,放射性核素很多,根据它们化学行为和核素性 气辐射主要来源与危害 质的差异,可以分为独立的且衰变期较长的放射性核素、和三种天然 放射性衰变系列‘。其中,钍系从开始,经过次衰变,最后得到稳定的核 素,衰变序列主要为、、、、、、、、 、、、;铀系从开始,经过次连续衰变,最后得到稳定的 核素,衰变序列、、、、、、、、、 、、、、、、;锕系从开始,经过次连续衰 变,最后得到稳定核素,衰变序列主要为”、、、、、、 、、、、、、、。 .辐射主要危害 ..辐射生物学作用原理 当电离辐射作用于人体时,会在分子、细胞、组织、器官等组织上产生各种生物 效应。电离辐射对人体的危害,轻者对机体几乎没有影响或者仅仅引起某些功能性反 应,重者会造成可逆性或不可逆性损伤,严重者可导致机体死亡。机体各部分之间的 变化与整体变化是一个十分繁杂的过程,经过许多性质不同却又相互关联的物理、化 学和生物学等方面的一系列变化【。 靶学说认为引起辐射生物效应的原因由于电离粒子或电磁波击中了某些分子和 细胞内特定结构的结果,从而引起生物大分子失去活力、基因突变以及染色体断裂等 【。普遍认为,辐射靶分子是脱氧核糖核酸。传能线密度、相对生物效能与辐射敏感 性也是辐射生物学的原理基础。电离辐射可直接作用于核酸、蛋白质、脂质等生物大 分子而造成结构损伤;电离辐射还可通过与水分子作用,产生自由基等的间接物质使 生物大分子受到损害。这种作用可以分为直接作用和间接作用,经历了物理、物理一 化学、化学、生物化学、早期生物学和远后生物效应等阶段。电离辐射生物学作用的 影响因素主要有放射线的种类、辐射剂量、辐射剂量率、相同剂量分次照射、照射面 积和部位以及不同的照射方式,环境相关因素包括了温度、氧含量以及化学物质?】。 ..辐射损伤生物学效应 电离辐射对人体的作用包括外照射和内照射两种。外照射是指放射性物质直接照 射在人体上;而内照射是放射性物质进入水、空气、植物等,通过呼吸、饮水、饮食 等方式进入人体。大剂量的辐射致人患病、死亡,辐射也是癌症发病率增加的潜在诱 因。核辐射对人体的损害分为确定性效应和随机效应。确定性效应是接受的辐射剂 量超过一定限值才会出现的效应,其临床表现是呕吐、脱发、白内障、性欲降低、白 细胞降低、各种类型放射性疾病,直到死亡。随机性效应是指辐射剂量引起的癌症发 病率增加,但没有剂量阀值。原则上接受任何小剂量的辐射,都会引起癌症发病率增辐射主要来源与危害 加【。 核辐射对人体的损伤主要包括以下几种: 急性核辐射损伤 该损伤多见于核辐射事故,如核电站泄露以及核武器爆炸等。 外照射慢性放射性损伤 长期所受超剂量慢性外照射,可引起慢性放射性疾病,如白内障、造血功能障碍、 慢性皮肤损伤等。慢性损伤常发生于从事核辐射工作的人群。 对胚胎与胎儿的损伤 胚胎和胎儿对辐射比较敏感,辐射会增加死胎率和胎儿畸形率,导致新生儿死亡 率升高。 核辐射污染后遗症 受辐射污染后半年左右会产生一系列机体变化,包括眼球体浑浊、白内障、生殖 器官受影响导致不孕不育、骨髓受损出现白血病等,甚至各种癌症的出现。另外,也 存在遗传效应,使生殖细胞或染色体发生变异,导致胎儿畸形等疾病。 目前,国际放射防护委员会规定了人体所能接受的辐射剂量限值,对于从事辐射 相关行业人员,所受职业照射为年平均剂量不超过/年,一年内不超过; 对于普通公众,要求一年内不超过。 .辐射防护标准 ..国际辐射防护标准发展 是辐射防护领域的国际性和权威性的科学组织,由研究辐射危害与防护安 全的专家组成,、、和等组织的出版物已成为世界各国 制定辐射防护标准的重要指导文件。 年,发表了第号刊物,提出了尽量避免一切不必要的照射观点,当 年又发表了第号出版物;此后的第号和第号出版物,对以前的建议书作了修改 和补充;年,提出了可接受的剂量水平的概念;年,第号出版物 对其进行了规范;年,吸收了近年的研究成果,在放射生物学、辐射 防护指导原则下发表了第号出版物,此后对号出版物又有不断的补正、阐释和 扩充;年,第号出版物取代了第号出版物,规范了辐射量与单位、放射 生物效应的一些概念,明确了引起照射的“实践”和减少照射的‘‘干预”的概念,提 出了辐射防护的三项基本原则,强调任何防护体系应包括对其实际效能的总评价,应 当包括达到的剂量分布以及对限制潜在照射概率而采取的措施的评估,并把照射分为 职业照射、医疗照射和公众照射。联合六个国际组织,制定出了《国际电离 辐射防护与辐射源安全基本标准》。辐射主要来源与危害 ..我国辐射防护标准发展 伴随着我国核工业、核科学技术及其应用的不断发展,我国电离辐射防护标准在 半个世纪的历程中经历了四代的演进。第一代标准为年国务院批准的《放射性 工作卫生防护暂行规定》,规定职业性放射性人员的最大容许剂量为每周.生物伦 琴当量;第二代标准为《放射防护规定》.,采用了推荐的最大容 许剂量概念和剂量限值,将受照射部位按器官分为四类,提出了职业性放射 人员的年 最大容许当量剂量,临近区域工作人员和居民的年当量剂量限值;第三代标准为《放 .; 射卫生防护基本标准》 .和《辐射防护规定》 第四代标准为年,由卫生部、国家环保总局和原中国核工业总公司联合提出, 由国家质量监督检验检疫总局发布的《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 ?。 .建筑材料放射性含量限制标准 ..我国相关标准简介 我国在年发布了《建筑材料放射卫生防护标准》并于年进行了修订, 中国卫生部、国家环境保护总局和国家建材局先后颁布了有关建筑材料放射性限量标 准 。 标准的发展与修定情况如下: 卫生部颁布的《建筑材料放射卫生防护标准》?】被国家质量 技术监督局颁布的《建筑材料放射卫生防护标准》?】取代。 国家环境保护局颁布了《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》 ?【 、国家建材局颁布了《掺工业废渣建筑材料产品放射性物质控制 标准》?】和国家质量技术监督局颁布了《建筑材料产品及建筑材料用 工业废渣放射性物质控制要求》.。 《天然石材产品放射性防护分类控制标准》? 。上述所有标准 被《建筑材料放射性核素限量》?替代。 《建筑材料放射性核素限量》?被《建筑材料放射性核素限 量》? 所代替,对其中的相关内容进行了相关修改。因此必须根据 该标准来评价建筑材料放射性的危害程度。 ..国外不同核素限量 年,欧共体组成专家组,提出了在新的基本安全指导标准中控制建筑材料放 射性水平的相关建议?。 从表.中我们可以看出,我国建筑材料放射性核素限量基本和联合国原子辐 射辐射主要来源与危害 效应科学委员会的接近,其中略低。按不同地域来看,其中奥地利和瑞典,芬 兰 和挪威,卢森堡和前南斯拉夫较为接近。相比于其他国家,我国的标准相对比 较严格。 表.各国不同核素限量/【】 . .建筑材料辐射防护措施 在使用建筑材料的时候,主要有下面几项措施可以进行相关的辐射防护: 在进行室内装修时,应该合理选择和使用建筑材料,在空间较小的房间里不 能大范围的使用同一种类型的建筑材料。 为了预防室内建筑材料放射性浓度过高,一般在新毛坯房装修前作放射性环 境本底检测,这样将有利于石材和瓷砖类型的选择。 在建筑材料市场选购石材和瓷砖产品时,应要求经销商出示产品放射性检测 报告,注意报告中商家品牌和所购品名是否一致,另外还有检测结果类别属于国家标 准中的哪一类。 对于装修完成的房间,可请专门的环境检测公司到现场进行检测。如果放射 性浓度过高,必须马上采取更换措施。若超标率较低,可不必进行更换,保持房间通 风性或采取有效的空气净化设备,这样能够有效降低室内氡气体的浓度。实验材料与方法 第章实验材料与方法 .研究区域概述 ..南京市主要建材市场分布 南京市大型建材市场主要分布在南京各个区域内,主要有江宁区、栖霞区、白下 区、浦区、玄武区和建邺区等。各区域内分布了各种大型的建材市场和建材超市, 超过数十家,数量很多,为南京市居民选用建筑材料提供了更多的来源。 ..南京市主要建材种类及来源 南京市建材市场上建筑材料品种繁多,主要以瓷砖、陶瓷、大理石、花岗石、木 材、水泥、石粉等为主。其中大理石和花岗石为天然石材,均来自于全国各地的矿区, 种类比较固定,产地也很明确,由于各地区地质结构不同,矿物组成比较复杂。石材 质量重,价格比较昂贵,在建材市场中所占比例约为%,大多数用于大型商店、宾 馆、礼堂等公共场所。市场中大部分主要以人造瓷砖类为主。瓷砖品牌繁多,其中大 部分来自于广东、山东、江西和福建等地,品牌比较混乱,价格相对便宜,南京市本 地生产的较少,人造瓷砖在建材市场中所占比例约%,大部分用于居民住所。建筑 主体材料包括水泥、砂石等,均来自于南京本地的水泥厂和建筑材料公司。 ..常用建材简介 大理石属于变质岩,主要由方解石、石灰石、蛇纹石和白云石组成,是地壳中的 岩石经过地壳内高温高压作用形成的。原来的各类岩石在地壳内力的作用下发生了质 变的化,该变化导致了原来岩石的结构、构造和矿物组成的改变。大理石化学成分主 要以碳酸钙为主,约占%以上,并含有部分碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等 花岗石由火成岩形成,是一种钢硬的晶状体石材,最初由长石,石英形成且夹杂 着一种或多种黑色矿物质,在结构上都是平整排列的。花岗石以石英、长石和云母为 主要成分:其中石英含量为%~%,长石含量为%~%,其颜色决定于所含成 分的数量和种类。花岗石为全结晶结构的岩石,优质花岗石晶粒细而均匀、构造紧密、 石英含量多、长石光泽明亮。花岗石的二氧化硅含量较高,属于酸性岩石。 瓷砖,是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物,经由研磨、混合、压制、施釉、 烧结之过程,而形成之一种耐酸碱的瓷质或石质等建筑或装饰材料,总称为瓷砖。其 原材料多由粘土、石英砂等混合而成。在国内各地区的建材市场,瓷砖大部分来自中 国几大瓷砖产地,主要有广东产区,山东产区,福建产区和江西产区。 水泥,属于粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体,能在空气中硬化或者实验材料与方法 在水中更好的硬化,并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。硅酸盐类水泥的生产工 艺在水泥生产中具有代表性,是以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制 成生料,然后喂入水泥窑中煅烧成熟料,再将熟料加适量石膏有时还掺加混合材料 或外加剂磨细而成【。 砂石,指砂粒和碎石的松散混合物。地质学上,把粒径为.~的矿物或 岩石颗粒称为砂,粒径大于的称为砾或角砾,如果砂石中碎石多为砾,称为砂 砾石。日常生活中也有人将砂岩称为砂石。 石粉,是石头的粉末,石头的种类很多,根据矿物成分划分有很多品种,并不一 定是碳酸钙。碳酸钙是石灰石,只是石粉中的一种,石粉中还有滑石粉,用来制作腻 子。还有石英粉,用作制作玻璃。还有很多矿物成分的岩石,都可以磨成粉末,用作 不同的工艺及用途。石粉用途广范,用其制造的产品在我们的生活中无处不见,例如: 塑料、钙片、化装品、衣服、牙膏等等。 .样品采集与处理 ..样品采集 在采集样品的过程中,主要按个方面进行了样品收集:天然石材,人造瓷砖和 建筑主体材料。其中天然石材主要包括人们经常使用的大理石和花岗石;瓷砖主要包 括来自不同产地的人造瓷砖;建筑主体材料主要包括水泥、砂石和石粉等。每个样品 采取份,每份不少于,一份用于检测,一份用于保存备用。 ..样品处理 由于所选建材的种类不同,建材处理方式也不相同。对于质地较为坚硬的石材和 瓷砖,先把样品敲碎成小块状,然后在放入自制的磨碎罐里进行敲碎,磨细过筛至 目左右,由于样品所含水分较少,无需再烘箱中进行烘干,直接装入标准罐中进 行密封,放置大概天进行测量。水泥、砂石和石粉直接装入标准罐中密封待测。 标准样品罐如图.。 由于每份样品不低于,样品测量量比较大。经过磨碎过筛后,利用五点法筛 选方法选择了左右进行测量,符合统计学规律,测量结果具有代表性,无需进 行多次测量。实验材料与方法 一?一 图.标准样品罐 .. 。样品测量 ..实验测量原理 天然放射性核素在发射?、粒子时伴随着发射射线,利用其发射的射线的 能量不同,在能谱中,全吸收峰道址和入射射线的能量成正比,是定性应用的基础; 全吸收峰的净峰面积与探测器相互作用的该能量的『射线线数成正比,是定量应用的 基础。锗晶体接受射线后产生的光电效应强弱和能谱的差异,经过线性放大 和 前级放大,可在电脑上显示出不同能谱的道址峰。属于何种核素以及放射性 活度可以 根据特征峰道址位置、高度和峰面积来判断。谱仪的工作原理如图.。 图. ,能谱仪的:作原理框图‘ .. 四 一实验材料与方法 ..本实验室所用的仪器 本实验采用的是美国公司生产的配有多通道分析仪的高纯锗谱议,主要 为型探测器。公司探测器严格按照国际原子能委员会勺/ .标准提供,能够全面确保探测器的分辨率、效率、峰康比以及峰形等性 能指标,并且保证值与实际指标之间留有较大余量。 探测器具有探测器能量分辨高,响应时间快和线性范围宽等优点, 并以其独特的优点,给,谱仪带来了新的发展和应用。其主要特点是: .制作工艺周期较短,能够制作体积较大的探测器。 .温度特性良好。探测器由于没有向晶体中漂移,它在室温下可以 保存和运输。探测器的参数并不随着温度的冷、热而变坏,因为照射形成的 结构在室 温下是稳定的。 .耐中子辐射损伤性能。 型探测器型号为,数字化谱仪为.,对一在.能 量端下的能量分辨率.,峰康比为:,峰形指标:. , . ,/.,/.。型探测器,样品装在 大盒子中测量,适用于量较多样品。型探测器的探测能量范围为~,采用了 正高压,探测晶体比较大,端窗厚度比较薄,相对应的探测效率比较低,测量样品时 问比较长。 图. 型探测器.. 为了使仪器能够正常稳定的运行,本实验室采取了室内相对湿度为%,温度控 制在~。范围内,采取空调恒温和除湿机来保证。 ..仪器能量刻度和效率刻度 一套新谱仪系统,为了能够实现测量并正确的识别放射源的核素,需要 进行能量刻度。 实验材料与方法 能量刻度是依据谱仪系统中多道分析器的线性放大原理,即道数的高低与能量的 大小一一对应,道数与能量之间为线性关系。一般需要至少两个已知能量的坐标点才 能确定此线性关系,即在能量和道数的坐标系中,标定出两点,进而确定通过此两点 的直线,这个步骤即为高纯锗谱仪的能量刻度。能量刻度完成后,系统分析软件 会将结果进行保存,把初步测量得到的道数转换成能量,从而得到射线的信 息。完成 能量刻度后,谱仪即可甄别出样品中的核素,但无法给出活度值,因此我们需要进 行效率刻度。 效率刻度的原理,是基于高纯锗谱仪探测系统在相同的探测环境情况下,对相同 能量的射线的探测效率是固定的,也就是说在相同的探测环境下,仪器的探测效率由 其射线能量确定,而与核素性质无关。因此需要对不同能量区间的射线的探测效率进 行刻度。刻度完成后,谱仪获取某一未知源的特征能量射线的计数后,根据效率刻度 获得的效率值,可以转换成该核素的活度。 本实验用含有己知核素亥度源来刻度能谱系统的能量响应,能量刻度范围 ~。按照《用半导体,谱仪分析低比活度放射性样品的标准方法》 ?和《土壤中放射性核素的能谱分析方法》 ?中的方 法,用混合标准源进行能量刻度具体参数见表.。 表.本实验采用的混合标准源参数 . 由于没有“和的标准源,无法利用相对测量法进行读数。本实验利用混 合标准源对仪器进行了效率刻度,效率刻度曲线如图.。从图中可以看出,探测效 率在低能端处于上升趋势,而在高能端处于下降趋势,并逐渐接近一个定值。 在 左右的探测效率是最高的,而和的能量范围刚好在此附近,效率刻度拟 合值更接近于真实值。而能量点为,属于高能量端,相对于它们探测效 率较低,数值会偏大,但误差控制在%以内。??????????????????』望塑兰銮 鎏 图.效率刻度曲线 ....全能峰的选择 铀系主要按如下次序衰变:,,,,,,,.. ,,,,,,,,。 钍系主要按如下次序衰变:,,,勰,,。,。,,, ,,。 由于地壳中的放射性物质衰变后都处于长期平衡,所以在,谱测量中,常用 的子体 和 的比活度代替的比活度; 用 .的比活度代替的比活度;。的比活度为 .峰处的比活度。丫能谱的形状如图.。实验材料与方法 图. 能谱形状.. 丫 ..测量时间的选择 测量时间与测量的不确定度存在相关性。样品测量时间越长,误差就会越小, 但 要求仪器有较高的稳定性。根据《建筑材料放射性核素限量》?要求, 在比活度之和大于/时,测量的不确定度不大于%。由于、 、活度都比较高,易于测量,根据学者研究发现,测量不确定度随时问延长 而下降,表明精度高时,误差也较大?。本实验采用的测量时间为,测量时 问符合相关精确度。 .样品读数 ..放射’生活度 。 一个放射源在单位时问内衰变的原子核数目称为放射性活度,用符号表示 衰变常数九表示一个原子核在单位时问内发生衰变的儿率。若一个放射源含 有个 放射性原子核,则其在单位时间内发生衰变的原子核数为: 彳:删:一型 . 由于服从指数性衰减规律,所以一个放射性活度也随着时间增加而指数地衰 减: . 删?一靠 式中为初始放射性活度。年瑚际讨‘量大会规定放射性活度单位为贝可 。实验材料与方法 ..读谱方法 本实验采用了效率刻度测量法。效率刻度测量法是用标准源中已有核素,通 过函 数方程拟合出一条探测效率曲线,根据曲线来计算其它核素活度;该方法测量范围较 广,无源核素的测量也能应用,在仪器测量范围内的核素都能给出结果;缺点是误差 大,由于其探测效率值是通过标准源拟合出来的,与真实值之间的误差较大控制在 %以内。 效率刻度测量公式如下【】: . 彳陋‖一/叼眵/ 式中: 一为样品比活度 一为样品全能峰净计数 一样品测量时间 一本底全能峰净计数率 一探测器全能峰探测效率 ‘,射线分支比 自吸收校正系数 一样品质量 ..读数时间校正 高纯锗谱仪所测结果需要对其进行读数时间校正。一般来说,样品测量时间 与 采样时间之间有一段时间差,需要把采样到测量之间的时间差考虑进去。对于标准源, 也需要根据原有的活度校正到测量样品时的放射性活度。 校『公式为: . ב 其中,一采样时样品的放射性核素活度; 一测量时时间为放射性核素的活度; 九一衰变常数; 一半衰期; ..样品自吸收校正 由于环境中天然放射性核素的活度很低,然而建材样品在测量中都是大样品质 量大于,因此必须考虑样品的自吸收。自吸收因子实质上是能量的射线通过 样品自身的透射概率。在探测器的端面上分别放置一空白源盒、标准源和待测源,得 】: 至应射线的计数率,求出自吸收因子,公式如下【 . .一门,门。/。砂胛, 实验材料与方法 : 对标准样品和待测样品,射线穿透率与能量的关系曲线为‘ 标准样品: . ,仁. 厂/伍/船。.. 待测样品: . .,. /陋/玎。. .建筑材料辐射防护评价方法 ..内外照射指数 ?的方法,测量样品中的、 根据《建筑材料放射性核素限量》 、的比活度。、、/,计算出内照射指数和外照射指数九, 公式如下: ?’ ,肋% . 卜%哌% 根据,的测量值,装修材料主要分为以下四类冈: 类:建筑材料同时满足.和.; 类:不符合类要求,但可同时满足.和.; 类:不符合、类要求,但可满足.; 其他:.; 其中类材料产销与使用范围不受控制; 类材料不可用于居室内饰面,但可用于除居室以外的其他一切建筑物内外饰 面; 类材料可用于一切建筑物外饰面; 其他:放射性比活度大于类的材料,只能用于海堤、桥梁及碑石等人类活动 极少涉及的地方。 对于建筑主体材料,同时满足.和.,产销和使用范围不受限制。 国家标准中只考虑了放射性核素,,单独存在时的限量值,单一的 运用内外照射指数进行评价,并未考虑建筑材料不同类型问危害的比较以及 室内建筑 材料对居民所受照射剂量的影响。 ..镭当量活度 为了能够方便的对建筑材料放射性危害进行比较,本文加入了镭当量活度这 个概 念。镭当量活度是适用于放出,射线源的放射性活度单位。由于建筑材料中、 和的含量二匕不一样,为了能够更好的对建筑材料放射性进行比较,引入 了镭当量活度这个概念,把和的放射性活度转换成的活度。克镭当实验材料 与方法 量指这种,射线源在离米远处的照射量与克镭所产生的照射量一样大。由于 各种 放射性同位素的衰变方式和放射线能量均有不同,居里的各种放射性同位素具有不 同的镭当量活度值。 国际上通常认为的,./的和/的放射所产 生伽马剂量率是一样的‘、 ,所以本文采用了国际通用的的计算模式】: . 。。/功// 该公式也可以写成: . 。口砌.砌.足 国际经济合作与发展组织对镭当量活度的限值进行了规定,一般认为建筑材料镭 当量活度不超过/是可以安全使用的引,这一个数值相当于. 一的空 气吸收剂量率。 ..居民所受年有效剂量当量 在对居民所受年有效剂量当量进行估算评价时,会涉及到空气吸收剂量率的概 念。空气吸收剂量率是指单位时间内的吸收剂量。 在计算射线空气吸收剂量率时,采取了在报告中的不同模型,计算 出土壤中放射性源离地面高度为米处的空气吸收剂量率。 国际上采用 报告中的室外空气吸收剂量率计算模型: . ?么×? 。 一』。? 式中: 、??,和的平均活度/; 、??核素相关的空气吸收剂量因子; 其中、、的空气吸收剂量因子分别为.、.和.。可得 到下式: . .砌.砌. 在随后的研究中,对其参数进行了修正,选用了以下模式: . .只。.. 在土壤室外模型的基础上,, 报告中,对室内空气吸收 剂量率进行了阐述 ,本模式采用了标准的房间模型采用的砖房,其中房问体 积为.,墙壁的厚度为,混凝土的密度为一。主要公式如下 四: . .尺。.话., 报告中所提出的模型, 本文中,居民所受年有效剂量当量采用了 模型公式如下【:实验材料与方法 ? . ×××,× 式中: ‘、一年中在屋子里的时间 一居留因子 一空气吸收剂量率 空气吸收剂量对年有效剂量当量的剂量系数 一般取的值为.一,其中婴币童的值为.和.~,一年中 在屋子里的时间为, 根据的报告居留因子为.,为室 内空气吸收剂量率,则室内年有效剂量当量为: .. . 根据一报告中的建议,人口所能接受最大的外部剂量为每 年【引。 根据 报告,室外空气吸收剂量率的世界平均水平为~, ~; 自然界中的范围为一;室内空气吸收剂量率的世界平均水平为 世界人口加权平均值范围为 ’。;根据空气吸收剂量率对有效剂量的转换 因子为.~,人们在室内的暂留因子为.,则年有效剂量当量的世界平均值为 .【】。 。× 根据 报告,年有效剂量当量的世界平均值,室内: ×.×. 。× ×.×. ;室外: ~. ‘ . 【】。?? 南京市建筑材料放射性核素分析与评价 ????????????????????????????????????????二二二?二二二二一 第章南京市建筑材料放射性核素分析与评价 .天然石材放射性核素含量分析 ..天然石材放射性比活度 从表.中可以看出,天然石材中的比活度范围为.~. /,平 均值为/,其中最大为福建红,最小为法国米黄;的比活度范围为 .~./,平均值为./,其中最大的是福建红,最小的是松香玉; 的比活度范围为./,平均值./,其中最大的是福建红,最小 的为木纹石。 天然石材中镭当量活度为.~./,平均值为./,其中最低 的为法国米黄,最高的为福建红。相对于其他石材,镭当量活度较高的有福建 红、荔 枝红、印度棕红、黑石和中国红等,颜色较鲜艳;较低的有法国米黄、金线米 黄、木 纹石等,颜色较浅。国际上镭当量活度的限量值为/。本文中天然石材镭当 量活度平均值低于国际限量,但是福建红超出了镭当量活度限量,荔枝红比 较接近。 表.常用天然石材放射性核素含量平均值/ .. ??????????????? ??????????????????????????????????????????????????一一. 颜色 。鱼整 。 :: :? 壁鍪一产地 ?????二??? ??????????????????????????????????????????????????????一 雪花自 山东 . 白色 . . . 黑石 山东 . 黑色 . . . 中国黑 山东 . 黑色 . . . 黑金 山东 . 黑色 . . . 白沙 山东 白色 . . . . 洞石 海南 灰色 . . . . 木纹石 广西 . 灰色 . . . 福建红 福建 红色 . . . . 浅灰石 福建 . 灰色 . . . 石芝石 . 福建 白色 . . . 玛瑙白 河南 白色 . . . . 松香玉 河南 . 白色 . . . 浅咖网 江苏 . 咖啡色 . . . 浅米黄 四 米黄 . . . . 中国红 四川 . 红色 . . . 中花自 浙江 白色 . . . . 入花绿 陕曲 . 绿色 . . . 荔枝红 ‘东 . . 红色 . . 深咖网 广东 咖啡色 . . . . 岗硝 . 一东 白色 . . . 撒哈玛 广东 白色 . . . .南京市建筑材料放射性核素分析与评价 . . . . 米黄 金碧米黄 贵州 . . . . 金线米黄 贵州 米黄 . . . . 湖北 米黄 金花米黄 . . . . 金龙米黄 湖北 米黄 . . . . 红色 印度棕红 印度 . . . . 印尼 米黄 新雅米黄 . . . . 米黄 阿曼 印尼 . . . . 二仁耳其 米黄 欧亚米黄 . . . . 米黄 奶油米黄 土耳其 . . . 白色 . 雅士白 希腊 . . . . 白色 爵十白 希腊 . . . . 法国 米黄 法国米黄 . . . . 金蜘蛛 伊朗 白色 . . . . 平均值 一 一 一 ..天然石材放射。性差异分析 对所测天然石材中不同产地的放射性含量差异进行了分析。所测石材样品中, 放 射性核素含量最大的石材主要来自于福建地区,其中四川、广东和山东的石 材放射性 含量明显高于其他地区,主要是由各地区地质构造的不同和所含矿物含量不同而导致 的,这与该区域地表辐射水平有关。据文献报到,我国广东省阳江市属于高本底地区, 地质结构由大量含钍的独居石形成。本实验所测福建地区石材的、、 等人所测结果.、. 平均值分别为.、.和. /,而与黄丽华【 和./相比,其中的含量较为接近而、的含量差异较大,如 图.。 所测样品中不同产地石材放射性镭当量活度均值范围为:.~./, 最高的为来自福建产地的石材,最低的为广西产地的石材,所有地区石材均未超过国 际限量值/。其中河南、海南和江苏较为接近,陕西、贵州和湖北含量比较 接近,福建、广东、山东和四川较其他地区高,如图.。 图.不同产地石材放射性含量平均值.. 图.不同产地?材的镭当量活度平均值 .. 对所测石材样品的颜色进行了统计分析,所测样品中白色石材所占比例为%、 黑色%、灰色%、红色%、绿色%、米黄%、咖】】色%,主要以浅色系列