关于石材辐射的问题研究论文

对于天然装饰石材的放射性辐射危害问题，1999年初多家新闻媒体曾宣传报道说，家庭用天然石材装修是"隐藏在室内的杀手"、是让"冷面杀手闯进了温馨的家庭"、室内石材装修"要小心辐射超标"等等，由此既造成了广大石材用户的心理恐慌不安，也造成了石材市场的普遍明显滑坡。这种夸大其词、过于失真的宣传报道对国内外广大石材用户和我国石材行业的发展所带来的不良影响，一年来始终未能消除。中国建筑装饰协会石材委员会是专门从事对中国以及国外天然石材的生成原因、石材成分与结构特征、以及石材的装饰性能等等，长期进行调查研究的单位。因此，我们有条件、也有必要从科学理论方面具体阐明天然装饰石材的放射性辐射危害究竟有多大的问题，以便澄清是非，给各建筑设计与装饰装修单位一个明确的科学概念，给广大石材用户吃一颗"定心丸"，并提出防止放射性辐射危害的具体有效的方法。一、地球上的一切自然物质中都含有不同数量的天然放射性元素众所周知，整个地球、乃至整个宇宙的一切自然物质，实际上都是由103种天然元素（不包括人造元素）组成的。在103种天然元素中，有一族元素具有放射性特点，被称为"放射性元素族"。所谓"放射性元素"，是说这些元素的原子核不稳定，在自然界的自然状态下不断地进行核衰变，在衰变过程中放射出α、β、γ三种射线和有放射性特点的惰性气体氡气。其中的α射线（粒子）实际上是氦（He）元素的原子核，由于它质量大、电离能力强和高速的旋转运动，所以是造成对人体内照射危害的主要射线；β射线是带负电荷的电子流；γ射线是类似于医疗透视用的χ射线一样的波长很短的电磁波，由于它的穿透能力很强，所以是造成人体外照射伤害的主要射线；由衰变而产生的氡（Rn）气是自然界中仍具有放射性特点的惰性气体，由于它还要继续衰变，因此被吸入肺部后，容易造成对人体内照射（特别是对肺）的伤害。在天然"放射性元素族"中，人们常听说的、放射能量最大的是铀（U）、钍（Th）和镭（Ra），其次有钾－40（40K）、铷（Rb）和铯（Cs）。这6个天然放射性元素是构成地球和宇宙自然界一切物质的组成部分（当然很微量），无论是在各类岩石和土壤中，还是在一切江河湖海的水中和大气中，都有不同数量的放射性元素存在。其中铀在地壳中占"克拉克值"平均含量的万分之二，钍在地壳中占"克拉克值"平均含量的千分之一。这就是说，我们人类和一切生命所赖以生存的地球的成份中，本来就始终存在着天然的放射性物质。但是它不但没有阻挡住万物的生存发展和人类的繁衍生息，反而使放射性元素越来越被广泛利用在许多方面（原子能核电站、空间技术、医疗技术、同位素技术等等）为人类服务。如此说来，自然界天然存在的低浓度的放射性辐射不但不会危害人类健康，而且已经是大自然界平衡系统的组成部分，人类和一切生命已经完全适应了这样平衡系统的生存环境，如果破坏了这个平衡系统，可能反而对人类带来不利的影响。了解了这些科学概念，就知道了自然界本来就存在的放射性辐射并不可怕，只要我们能够在正确地认识它的基础上科学的应用它，就绝不会造成对人民身心健康的伤害。二、天然装饰石材中放射性辐射危害究竟有多大？为了了解天然装饰石材的放射性辐射强度，可以对各类天然石材中的放射性元素含量与地壳中的放射性元素的平均含量进行对比（详见"表1"），从各自含量的多寡中就可以判定出各类天然装饰石材中辐射强度的大小了。只要不超过地壳中的平均含量就不会对人类健康造成影响。表1放射性元素在各类天然石材中的含量与地壳平均含量值（克拉克值）对比简表放射性元素 各类天然石材中的平均含量地壳中平均含量（克拉克值，重量百分数） 火成岩及（火成）变质岩类 （沉积）变质岩类 土壤中的平均含量 海水中的平均含量 浅色系列花岗岩 暗色系列花岗岩 花岗岩类（白色、红色、绿色和花斑系列等） 闪长岩类（灰色系列） 玄武岩、辉长岩类 超基性岩、蛇纹岩类 大理石类 板石类铀 2×10-4(即,万分之二) ×10-4(万分之三点五) ×10-4(万分之一点八) 8×10-5(十万分之八) 3×10-6(百万分之三) 很微量 ×10-4(万分之三点二) 1×10-4(万分之一) 2×10-7(千万分之二)钍 1×10-3(即,千分之一) ×10-3(千分之一点八) 7×10-4(万分之七) 6×10-4(万分之六) 3×10-4(万分之三) 很微量 ×10-3(千分之一点一) 6×10-4(万分之六) 4×10-8(一亿分之四)从"表1"中清楚地看出：（1），无论是各类岩石（天然石材）中，还是土壤和海水中，普遍都存在不同数量的（但都是微量或很微量的）放射性元素。（2），由水成（沉积）生成的大理石类和板石类中的放射性元素含量，一般都低于地壳平均值的含量（其中只有少量的黑色板石可能稍高于地壳平均值，其原因见下述）。（3），在火成的花岗岩类1中，暗色系列的（包括黑色系列、蓝色系列和暗色的绿色系列）花岗岩和"线色系列"中的灰色系列花岗岩，其放射性元素含量也都低于地壳平均值的含量。（4），只有"浅色系列"中的真正的花岗岩类和由火成岩变质形成的片麻状花岗岩及花岗片麻岩等（包括白色系列、红色系列、浅色的绿色系列和花斑系列），其放射性元素含量稍高于地壳平均值的含量（稍高的原因见下述）。所以从"表1"中可知，在全部天然装饰石材中，大理石类、绝大多数的板石类、暗色系列（包括黑色、兰色、暗色中的绿色）和灰色系列的花岗岩类，其放射性辐射强度都小，即使不进行任何检测也能够确认是"A类"产品，可以放心大胆地用在家庭室内装修和任何场合中。对于浅色系列中的白色、红色、绿色和花斑系列的花岗岩，也不能笼统地认为放射性辐射强度都大，而是只有在以下几种情况下，其放射性辐射强度才有可能偏大：1.白色花岗岩类，主要是花岗岩类中的白岗岩。白岗岩是在地下岩浆冷凝的后期阶段生成的，它的主要成分是二氧化硅（SiO2，即石英），在岩石中高达73～77％。这种岩石生成的阶段（即岩浆冷凝的后期阶段）恰好也是地下岩浆中的铀、钍、铷、铯、钾等放射性元素相对聚集的阶段。由于一切元素（包括放射性元素）在地球中的分布都是极不均匀的，如果恰好遇到某一地区的放射性元素分布相对稍多（地质上称为"本底偏高"）时，那么这个地区出产的白岗岩的放射性辐射强度就有可能偏大。2.红色花岗岩类，含钾的矿物钾长石是红色花岗岩的主要成分，而钾元素中的同位素钾－40（40K）本身就是放射性元素。所以含钾矿物（呈浅粉色、粉红色等等）越多，其辐射强度有可能越偏高（大）。此外，在红色花岗岩类中，包括了片麻状花岗岩和花岗片麻岩。这种在距今二三十亿年前生成的古老岩石中，不仅含钾长石多，而且有时还含一种颜色美丽的（紫红色、酱红色、紫色等）特殊矿物--锆石（ZrSiO4）。锆石矿物中常混有铀、钍等放射性元素，从而使花岗岩的红色更加鲜艳华贵的同时，随之也提高了辐射强度，这就是著名的"印度红"和"南非红"辐射强度偏大（高）的原因所在。3.在浅色系列的绿色花岗岩中，有时含有一种颜色鲜艳美丽的绿色、翠绿色、蓝绿色的特殊矿物--天河石。天河石本身就是由弱放射性元素钾、铷、铯组成的[（K,Rb,Cs）(AlSi3O8)]，因此含有这种矿物的名贵的绿色花岗岩，其辐射强度可能偏大。4.对于花斑系列的花岗岩，由于常有含钾的矿物和石英等其他矿物组成"大班晶"，构成漂亮的斑状花岗岩，所以其辐射强度也有可能偏大。由上述可知，在全部浅色系列的花岗岩中，只有"本底偏高"地区的白岗岩、含钾长石矿物多（特别是含钾－40同位素多）的花岗岩、含锆石矿物的（古老）变质岩和含天河石矿物的花岗岩，才有可能形成放射性辐射强度偏大和可能有一定的危害的现象。而这一部分花岗岩在全部浅色系列的花岗岩中所占的数量是比较少的（约占20％25％），所以对大部分浅色花岗岩仍可以放心大胆地使用。那么为什么少量黑色板石的放射性辐射强度也有可能偏大（偏高）呢？这是因为，板石类石材都是由江、河、湖泊、海洋中沉积的泥质岩石变化（地质上称为"变质"）而成的，其中的黑色板石中含有较多的碳质成分。三、防止放射性辐射危害的具体有效的方法以上我们从科学理论上定性的阐明了绝大部分天然石材（包括全部大理石类、绝大部分板石类、暗色和灰色系列的花岗岩类，以及大多数浅色系列的花岗岩类，合计约占全部天然装饰石材的85％左右）的放射性辐射强度都较小（较底），即应属于我国1993年颁布的《天然石材产品放射防护分类控制标准》中的"A类"产品，对人体没有危害；只有少量含某些特殊成分的天然石材，其放射性辐射强度可能偏大，共约占全部天然石材的15％左右，即可能属于"分类控制标准"中的"B类"和"C类"产品。为了使广大石材用户在使用天然石材中完全放心、彻底消除疑虑，只有定性还不够，而是需要有明确的定量概念。为此需要采取以下具体有效的方法：1.使用"石材放射性探测仪"测量石材板材中放射性物质的具体含量并根据《天然石材产品放射防护分类控制标准》中的控制值，直接获得是属于A类还是B类或是C类的定量数值。如果属于"A类"的数值（即，放射性辐射值小），其使用范围不受限制，即包括百姓家庭居室的装修均可使用；如果属于"B类"的数值，不可用于百姓家庭居室的装修，而可用于其他一切建筑物的内、外装修；如果属于"C类"的数值（即放射性辐射值偏高），不可用于各种建筑物的内装饰装修，只能用于一切建筑物的外装饰装修。由此可知，即使是对辐射值偏大的天然石材也不能笼统地说"辐射超标"，而必须明确说明是超过了哪类标准。如果是超过了"A类"标准时，就不要用在百姓家庭的内部装修了，但仍能用于其他一切内外装修中；如果是超过了"B类"标准时，就不能用在各种建筑物的内部装饰装修了，可是仍能用在各种外装饰装修中。最重要的是一定要避免将"C类"产品用在室内（尤其是百姓家庭的居室内）装修中，如果将"C类"产品用在了居室内装修中就会对身体造成危害。只要严格按此规定办事，就一定能够确保所有使用天然石材装修的用户完全安全可靠。2.室内通风良好是清除一切辐射物质的最简单有效的方法如果由于不了解天然石材含放射性物质的状况，或者不慎误将"B类"产品装修在家庭居室内，也不必惊恐不安，只要注意室内经常通风、室内空气新鲜，问题就解决了。以对人体造成内照射危害的放射性氡气为例，通过实际测试表明：一间将门窗完全关闭一夜的居室中氡气含量已经高达151贝克／（比"C类"产品的标准≤100贝克/还超过了51％）的情况下，经过开窗通风一小时以后，氡的含量下降到49贝克／，完全符合了"A类"产品≤70贝克／标准的要求。可见良好的通风条件对清除辐射污染是多么重要！泥质和碳质在水下沉淀时都有较强的吸附力和粘接力，能够把水中的放射性物质和各种杂质都吸附到泥质和碳质中沉积下来，从而造成了有些黑色板石的辐射强度可能偏大。

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放射性差不多是天然本底的一倍