摘要

氡汙染是我們今天在汙染領域麵臨的關鍵挑戰之一。它被認為是一種放射性成分，在其短暫的生命周期內不斷發射輻射。最近，許多研究人員對研究氡對人體健康的影響表現出興趣，因為由於其致癌特性，氡被認為是最常見的室內空氣汙染物之一。它會導致肺癌，據估計，加拿大每年約有3,000人因接觸氡而死亡。此外，一些研究還討論了家庭氡暴露及其對兒童癌症的影響。另一方麵，已有文獻表明氡對環境的主要影響與空氣和水的汙染有關。事實上，已經確定室內氡有不同的來源，包括建築材料、自來水和地質基底。氡運移的幾種方法已經確定，氡濃度最高的是建築材料，這是各向同性砂的高孔隙率的結果。本文篩選了大約70項研究，以便更好地了解室內氡源、氡室內濃度測量和預測的方法、氡對人類健康和環境的影響，以及用來減輕或減少其對人類健康和人類福利的影響的技術。

關鍵字

氡;室內空氣汙染;健康風險;空氣質量;水汙染

簡介

氡(Rn)在空氣中以氣相的形式獲得。它是一種自然產生的放射性成分，由鈾-238和釷的分解產生，這兩種物質都存在於地殼中[1,2]。氡的同位素²²²Rn和²²⁰氡是最常見的，被認為是半衰期為的室內氡核素²²²Rn約3.8天[3,4]。²²²Rn和²²⁰Rn衰變首先是釙218和215。然後它們通過α粒子的發射衰變成鉛。這些粒子由於壽命短，會引發強烈的、持續的自然輻射。

²²²Rn通過α粒子發射分解成帶電子粒子，這些子粒子附著在空氣或水粒子上，就像所有的氡同位素一樣。氡同位素很容易被吸入，因此會對敏感細胞的DNA造成損傷。這是因為它們有能力深入到呼吸道。其暴露最初與井下礦工的肺癌發病率有關[4-7]。此外，這引起了人們對氡對人體健康影響的研究越來越多的興趣，因為氡已在全球範圍內被確定為一種具有致癌特性的常見室內空氣汙染物。這使得世界上許多國家都需要測量室內(特別是建築物內)的氡濃度，以完成政策和法規的要求[8-10]。考慮到下伏地質構造和建築結構之間的良好關係提高了室內氡的水平，根據土壤和建築材料的氡氣[11]，研究了建築內部氡的濃度。

複習方法論和學習大綱

本文通過對70篇相關文章的回顧，對室內氡的來源和影響進行了綜述。首先，概述了氡的來源和運移機理。此外，還討論了影響氡分布的地理和氣候因素。然後，它著重評估氡的風險和人類接觸，以及對環境的影響。然後，我們針對這個問題提出了適當的緩解措施。為此，本課題的幾個空白被強調為可能的研究興趣領域，然後以幾句結束語結束研究。

氡的來源

室內氡的主要來源有三種:地質基底、住宅建築材料和自來水。因此，很明顯，汙染可能通過土壤-空氣界麵或直接在水界麵發生。

土壤:氡的主要來源是土壤，高達10%的氡被釋放到大氣中，在那裏它可以傳播很遠的距離。在繪製高氡濃度地區的地圖時，通過輻射測量來評估與氡提交有關的危害[13,14]。氡氣體來自土壤，並在小建築區域積聚。測量要考慮氡氣濃度本身以及土壤滲透性。歐洲委員會在1990年建議400桶/立方米的參考水平^3.200 Bq/m^3.主要建築物及其後建築物分別為[4]。

²²²構造內部的Rn水平與潛層的鈾含量密切對應。室內空氣中氡含量的重要貢獻者是花崗岩、粘土和碳酸鹽岩[4]等基岩。圖1顯示了基於不同類型基岩的鈾暴露情況。

圖1:基於[4]采用的不同類型基岩的鈾暴露。

此外，岩溶石灰岩地層也可以作為氡進入構造的途徑，而不管它們是否高度破碎。因此，地麵是建築物中氡的重要來源。地下室由於通風有限，與地麵的接觸更密切，因此更容易接觸到氡元素。有研究人員證實，土壤中的鈾濃度與室內氡濃度水平之間存在很強的相關性[11,16,17]。

建築材料:室內氡的另一個重要來源是建築材料。當利用花崗岩時尤其如此，如西班牙加利西亞的情況，該地區的平均氡濃度最高，為118 Bq/m^3.，是西班牙平均濃度的兩倍，這是由於其地質破碎的土壤[4,14]。根據Denman等人，2007年在英國進行的一項研究表明，建築材料中的氡含量導致許多房屋中的氡水平升高。此外，一項進一步的研究表明，混凝土砌塊中的氣孔和裂縫也可能放大氡的暴露[12,19]。圖2顯示的是家中氡的主要入口路線，其中A指向混凝土板的撞擊;B表示鏤空的砌塊貼麵牆後麵的空點;C表示混凝土塊的開口;D表示地板和牆壁的連接處;E是土壤;F為開式汙水池排水;G,臼關節; J, building materials, such as some rock; K, water (from some wells).

圖2:家中氡的主要入口點取自[12]。

其他來源:在全球各地進行了各種研究，以檢查氡的接觸來源。事實上，自來水中氡的存在使室內氡易損性水平提高了100 Bq/m3[4]。最近收集的數據經過對比表明，溫泉和溫泉浴已成為水傳播的主要來源[12]。然而，水和溫泉並不是唯一的主要接觸源。根據岩性和建築物海拔的不同，室內氡水平也不同。Kropat等人[20]進行的研究表明，與侏羅的碳酸鹽岩相比，阿爾卑斯山的碳酸鹽岩釋放的氡較少。該研究證實了室內氡濃度與外界海拔高度之間存在線性相關的概念。

氡傳輸機製

多孔各向同性砂土在氡向建築材料的輸送中起著重要作用。首先，擴散輸運(氡的移動將基於氡濃度的差異)被認為是暴露在房屋牆壁上方沙子中氡原子的主要過程。其次，氡原子在風華中的運動稱為平流輸運。平流輸送機製允許氡通過多孔介質(例如由沙子製成的多孔混凝土)進入建築。此外，它在將氡原子從土壤進一步運送到建築物和生活區[21]方麵也起著重要作用。圖3展示了氡輸運機理，其中∆C=氡濃度變化，∆P=壓力變化。

圖3:氡輸運機製(擴散和平流)[21]。

氡原子的擴散運動可以用菲克擴散方程來描述

j =−Dm^．∇Ca(1）

其中j是通量(Bqm^－2·年代^－1△Ca為氡濃度的變化(Bqm-4)， Dm為分子擴散係數(m²·年代^－1)[21]。

地質和氣候方麵

世界衛生組織(世衛組織)根據2000年聯合國原子輻射影響科學委員會(2000年輻射委員會)和文獻收集的數據，製定了一項測量世界各地氡濃度的調查。圖4顯示了世界各地的氡濃度[22]。該地圖顯示，沙特阿拉伯王國的氡水平約為7-50 Bq/m^3.而在歐洲和美國，這一數字上升到20-104 Bq/m的範圍^3.．

圖4:從[22]中按國家提取的氡水平。

地質、氣候特征與空氣中氡含量有密切關係。在巴西進行的一項研究(2003年)表明，在季節性和日前瞻性中氡濃度存在一些差異。研究表明，室外氣溫與空氣中氡含量呈負相關關係，清晨氡含量較高，至中午氡含量逐漸降低。此外，該研究記錄了冬季比夏季更高的水平，與降雨量[23]呈負相關。這一結果與Gopala krishnan等人在印度進行的研究一致，後者的研究顯示冬季氡水平較高。

總的來說，在這一領域進行的幾項研究證明了氡濃度與地質因素之間的聯係。寒武係—下泥盆統由於基岩型土壤，室內氡濃度較高或中等，侏羅係為中等水平[25]。圖5顯示了比利時的氡濃度。

圖5:比利時的氡濃度[25]。

氡汙染的影響

氡對健康的影響:除吸煙外，世界衛生組織報告說，氡是導致肺癌的主要原因，在全球病例中占14%。每年，加拿大約有3,000例死亡與接觸氡[26]有關。美國環境保護署(2016年)估計，約有2.1萬人死於與接觸氡[27]有關的肺癌。在聯合王國，Gray等人[28]的一項研究表明，約有1 100例死亡與接觸氡有關。接觸微量氡也會導致肺癌。然而，沒有證據提供在不產生風險[29]的情況下可接受的最低暴露水平。總之，許多可能沒有感染肺癌的吸煙者可能因接觸氡而患肺癌。這是因為吸煙和肺癌被發現有協同關係，作為肺癌的誘因[30]。

人類通過四種主要途徑接觸氡。這些包括攝入、吸入、注射或吸收[31]。當地下水通過富含鈾的岩石滲透時，它含有大量的氡氣體，公眾隨後通過飲用水攝入這些氣體。除了攝入，人類還通過吸入接觸氡。因此，地下水呈現出兩種暴露途徑。這包括吸入含有氡的空氣，地下水釋放和飲用水[31]。然而，地下的岩石和表土被認為是人類接觸家庭[14]中氡子體的主要來源。Akbari等人[32]解釋說，人群接觸氡通常發生在室內。這在小型住宅空間中尤其常見，盡管不同位置的暴露水平不同。這種水平的變化取決於建築材料、通風、地質元素和室內大氣條件。 Radon gas levels can accumulate indoors particularly at the lower building levels.

氡原子自發衰變為放射性原子引起放射性原子的釋放。這些原子通常被稱為氡子體[33]。一旦吸入，氡的放射性衰變產物可能會粘附在肺部排列的細胞上。這使支氣管上皮細胞暴露在輻射下，而支氣管上皮細胞非常敏感。這種接觸有可能引發肺癌[34]。另一方麵，吸入高濃度的氡會引起作為放射性源的DNA(脫氧核糖核酸)發生突變。這通過肺上皮細胞[35]內的腐爛產物沉積增加了癌症風險。

值得注意的是，長期吸入高濃度氡對肺癌[36]的風險更大。氡的半衰期很長，約為3.82天，是一種惰性氣體，在被吸入後幾乎完全被呼出。另一方麵，它的子粒子，特別是帶電子粒子214Po和218Po的半衰期很短，可以吸附在室內空氣中的煙霧或灰塵顆粒上。吸入這些顆粒會導致它們移動到肺部。正是在腐爛時，它們照射破壞組織的細胞，增加患肺癌的風險[8]。與室內氡汙染有關的肺癌比例在3%至14%之間。這一百分比取決於有關國家內氡的平均濃度和計算方法[8]。

在全球範圍內，已經完成了許多估計肺癌與一般人群室內氡暴露之間關係的流行病學研究。盡管如此，關於住宅接觸氡與患肺癌風險之間的聯係的證據並不是決定性的。Zhang等人[37]、Pavia等人[38]和Lubin等人[39]在30個不同的年代完成了三個元分析，對這些研究進行了公正的總結。在所有這三個meta分析中，肺癌風險與室內氡顯著正相關。最近，Garzillo等人[36]的元分析隻關注病例對照研究，以確保更大的全球覆蓋範圍。研究結果顯示，住宅氡暴露與肺癌風險增加之間存在很強的相關性。

家庭氡暴露與兒童癌症風險

關於國內氡暴露與兒童癌症風險的研究已經進行了幾項。然而，這類研究的結果並不一致。例如，Raasschou Nielsen等人進行了一項病例對照研究，覆蓋了922例中樞神經係統(CNS)癌症和1153例白血病，以調查丹麥家庭氡在兒童癌症中的作用。他們的研究結果表明，接觸室內家庭氡與淋巴白血病風險增加有關。然而，在接觸室內家庭氡和其他兒童癌症之間沒有其他顯著相關性的報道。Raasschou Nielsen et al.[40]的這項研究是唯一一項發現兒童癌症與過去10年家庭氡暴露之間關聯的研究。

大多數其他研究都沒有報告兒童癌症與家庭氡接觸之間存在關聯的證據。例如，Hauri et al.[41]根據2000年的人口普查數據，對居住在瑞士的1,332,944名16歲以下兒童進行了第一項已知的隊列研究。他們的研究期間有258例中樞神經係統癌症和283例白血病病例。他們利用35706次氡測量數據建立的全國氡預測模型，根據兒童的家庭住址估計了氡暴露情況。盡管該研究缺乏2005年以前出生的兒童的居住史，但氡的平均濃度為77.7 Bq/m^3.(貝克勒爾每立方米)。最後，沒有發現室內家庭氡暴露與兒童癌症風險有關。

在病例對照研究中，Kendall等人還調查了氡暴露對英國兒童癌症的作用，重點是白血病。他們的研究人群包括36793例癌症病例，其中中樞神經係統腫瘤和淋巴樣白血病分別為7267例和6585例。氡接觸估計數是根據母親分娩時的住所計算的，並根據包含46萬所住宅的預測模型計算。在根據地質邊界和隨後的1公裏網格平方對氡的發現進行分組後，他們報告了21.3 Bq/m^3.氡的濃度。然而，研究結果顯示，兒童癌症和兒童白血病都與室內氡暴露無關。

Peckham等人[43]調查了兒童癌症風險與住宅氡暴露之間的關係。他們使用了德克薩斯州兒童淋巴瘤事件，該事件基於1995年至2011年從德克薩斯州癌症登記處獲得的2147例病例。研究人員從德克薩斯州室內氡調查中獲取了氡濃度的區域平均值，並將其與癌症診斷期間的居住區域聯係起來。他們的發現表明，住宅氡暴露與伯基特淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤和一般淋巴瘤之間沒有關係。該結論與其他研究一致，表明兒童癌症與家庭接觸氡之間存在負或正聯係的證據不足。

簡而言之，兩項基於隊列的研究(37和39)和Kendall等人[42]的病例對照研究沒有發現證據表明家庭接觸氡會增加兒童患癌症的風險。唯一發現國內氡暴露之間相關性的研究是Raasschou-Nielsen等人大約10年前在丹麥進行的病例對照研究。

從本節的回顧來看，最常見的方法似乎是使用個別數據和氡預測模型。這可能是因為氡預測模型的合並很可能使更大的兒童群體得以納入，從而減少選擇偏差的發生。然而，值得注意的是，不同的研究依賴於不同的確定居住的方法。這些數據包括母親分娩時的居住地(38)，診斷時孩子的居住地(38)，以及一般居住地數據[41]。

氡對環境的影響

氡對環境最直接的影響是汙染水和空氣質量[44]。室內氡風險較高的地區與已知地下土壤中氡活動量和水平較高的地區存在關聯。地下土壤中的氡在很大程度上影響室內體積氡的活動水平。有必要承認，氡作為一種惰性氣體，受到許多因素的影響，這些因素可能因體積氡[45]的活性而從其原處移動而發生變化。影響氡入滲速率和對環境影響的一些最重要的因素包括土壤的滲透性、濕度和孔隙度、氡的擴散係數、空隙中的氣流速率、土壤接觸麵積、空氣速率的變化、房間容積和地麵與土壤孔隙中滯留的空氣之間的壓力變化[44]。

氡的存在，尤其是它最穩定的同位素，²²²Rn，存在於河流、地下水、雨滴、泉水和湖泊等水源中，構成水汙染風險，對環境產生影響[46]。的²²²不同地下水條件下Rn密度不同。這主要取決於許多因素，包括氣象、水文、地質、母體放射性核素的數量以及土壤和岩石吸收的核素[47]。斷層(結構參數)和岩性等地質因素是決定氡在水中溶解度的最關鍵的可變因素[48,49]。這解釋了在確定氡濃度水平和潛在環境影響[50]時，將靠近水資源的斷層的存在列為關鍵的理由。

各種研究報告了氡在不同國家和地區對土壤和水的不同環境影響。例如，al - nafiey等人的[51]報告稱，Cameron高地的灌溉用水平均在0.21 Bq/l至0.297 Bq/l之間，盡管這在家庭和農業使用的可接受範圍內。m . Shakir Aswood等人[52]研究了卡梅隆高地土壤樣品中的氡濃度，報告了198.44 Bq/m的高濃度^3.．Aswood等人[53]報告了磷樣品中氡濃度最高的水平(634.01 Bq/l)，牛糞中氡濃度最低的水平為79.25 Bq/l。Saidi等人的[54]報告稱，灌溉和飲用井水的氡濃度平均最高為14.7 Bq/l，而自來水的氡濃度平均為5.37 Bq/l。

室內氡濃度的測定

由於已證明室內氡濃度會使人體健康受到不同程度的風險，因此必須測量其濃度，這是至關重要的。一些工作已經在世界上一些國家證明了氡室內濃度的理論和實驗方法。Singh等人[55,56]，S. Komal等人[57]，BS Bajwa等人[58]報道了該領域一個有趣的研究小組。Singh等人在其最近的工作中報告了在選定的印度哈裏亞納邦東南部的室內氡濃度計算。這些住宅主要是用泥和木頭作為建築材料。利用三維半經驗模型對室內氡濃度進行了理論計算。通過對三種不同建築材料的實驗測量，分析氡的呼出擴散長度和觀測區域的物理尺寸，以計算室內氡濃度，驗證了這一理論工作。調查的三種建築材料是泥、磚和水泥，哈裏亞納邦東南部的房屋都是用這些材料建造的。

通過主動測量技術進行了從建築材料中排放氡的實驗工作。該方法涉及使用閃爍氡監測器(SRM)，如圖6[56]所示。

圖6:使用SRM(閃爍氡監測器)[56]的氡呼出質量實驗裝置。

結果表明，通過預測模型得到的氡濃度與實驗測量值略有差異，這是由於研究包括的住所的實際換氣率不同。盡管有輕微的變化，所有模型都顯示出良好的線性相關的濃度測量值。得到的部分實驗數據如表1所示。

建築材料	測量222 rn 析出率	密度(公斤·m3）	計算氡擴散長度(m)
磚粉	12.31±1.14 mBq·Kg－1·h－1	1623	1.22
混凝土	20.47±0.2 mBq·m－2·h－1	2300	0.41
磚了	0.8±0.02 mBq·m－2·h－1	1800	0.09
波特蘭水泥	3.73±0.50 mBq·Kg－1·h－1	1506	1.61

表1:測量了研究[56]中使用的各種建築材料的呼出率、密度和氡擴散長度。

在後續研究中，Singh等人試圖通過使用新開發的單入口氡/釷鑒別擴散室(圖7)、直接氡和釷子代傳感器(DRPS/DTPS)分別測量室內氡、釷及其衰變產物的濃度，更新印度哈米爾普爾區現有的舊氡數據。

圖7:針孔雙杯氡/釷鑒別劑量計[58]的原理圖。

在14個不同村莊的75個住宅中進行了測量，結果表明，早先報告的氡濃度偏高主要是由於固態核徑跡探測器中的釷幹擾。然而，為了將測量的平均濃度與人類健康影響聯係起來，人們發現，測量值在國際輻射防護委員會(ICRP)建議的年度吸入劑量報告的參考水平內。

Singh等人[58]獲得的平均氡濃度的結果幾乎是先前使用裸固態核徑跡探測器方法(SSNTD)技術報告的值的8.5倍。這種變化可能是由於環境中釷及其衰變產物的幹擾導致實驗研究區域附近氡濃度過高。

緩解措施

許多作者(Lichtenstein等人[59]、世衛組織[8]和Larsson等人[60])討論了減少氡和減輕其影響的不同方法。通過對現有文獻的審查，確定了幾種減少氡接觸的方法。然而，《世衛組織(2009)手冊》概述了六項預防氡的措施。這些包括主動和被動的土壤降壓，表麵密封，膜和屏障，以及通風已占用和未占用的空間。通過對各種措施的分析，認為在密閉式建築中防止氡的最有效的獨立措施是安裝主動降壓係統。

另一方麵，一些研究人員[61]表明，防氡膜的失敗率高得令人擔憂。這是因為這種防氡膜經常導致氡水平超過作用水平。因此，Pacheco toorgal等人[62]建議確保建築地麵的氡屏障足夠密閉性。這可以通過確保通油管和接頭的密閉性和避免射孔來實現。與此建議類似，Arvela等人[63]詳細介紹了將彈性密封劑和瀝青氈與穿孔管一起使用，以降低氡的壓力，作為確保氣密性的一種手段。此外，Arvela等人[63]指出，使用子板管道與運行風扇相結合可以有效地防止氡。這是因為大約80%安裝了次級板管道和運行風扇的房屋記錄的氡濃度水平低於200 Bq/m^3.行動的水平。

Groves Kirkby等人[64]發現，在施工後使用傳統的汙水池技術和風扇進行修複，一方麵可以相當有效地降低氡濃度。另一方麵，在建築中安裝氡屏障膜並不能提供足夠的保護，從整個氡。具體來說，這未能將內部氡濃度水平降低到200 Bq/m以下^3.閾值。然而，Abdelouhab等[65]表明，土壤降壓係統(SDS)在降低氡濃度方麵相當有效。然而，機械SDS比被動SDS成本更高。

從空氣中去除細顆粒物也被討論作為一種保護和減少氡的方法。在一項早期研究[66]中，已經證明空氣清潔器能夠將氡衰變產物(RDP)降低72%至89%。隨後Yasouka等人[67]表明，帶有過濾的空氣淨化器和兼具過濾和碳過濾器的空氣淨化器顯著降低了RDP。Larsso等人[60]認為，使用控製台或便攜式空氣淨化的機械過濾也是一種可能減少氡暴露的可行選擇[62]。這一論點與Hinds等人[66]的研究結果一致，該研究表明，使用主機風扇可降低高達64%的RDP，而使用吊扇可降低54%的RDP。

在最近的一項研究中，Blanco Rodríguez等人[68]描述了在放射性實驗室中實施防氡係統的過程。他們選擇了正通風方案，其中包括兩個風扇，將過濾後的新鮮空氣吹進進行測量的房間。他們采用加壓阻止氡進入並稀釋氡的方法，如Sciyyer等人[69]所使用的方法。他們還安裝了空調，與風扇一起工作，以降低氡濃度，並允許重複的條件進行測量。這導致氡濃度降低76%，增強正通氣成為通過稀釋和減少氡暴露的可行方法[69]。4 .有待進一步研究的空白和領域。

根據上述研究結果，可以明顯看出，在世界範圍內，諸如海灣國家委員會(GCC)等幾個地區對氡的研究存在著不足和差距。例如，需要進行諸如測量住宅建築和家庭中的氡濃度等研究，以測量這些地區的實際氡水平。此外，Iglesias等人[4]的研究表明，自來水是氡的主要來源;因此，評價自來水中氡的濃度是至關重要的。此外，需要評估工作中或與工作有關的氡暴露。總的來說，在未來的研究中，重點關注受氡汙染的食物，並評估人類通過受汙染的食物接觸氡的關係將是重要的。

從前幾節所回顧的文獻來看，對於預防或減輕氡的最有效方法似乎存在爭議。然而，無論是被動的還是機械的土壤降壓係統的使用和積極的通風方法似乎是最受歡迎的。然而，Blanco Rodríguez等人[68]的研究表明，這兩種方法仍有推進的空間。顯然，所有關於減少氡的研究都是在西方背景下進行的。這意味著這些地方的發現不能推廣，也不能輕易適用於其他地理區域，例如海灣地區。這是因為，正如本綜述所示，氡的濃度水平和密度已被證明受地質分區和天氣的影響，這些影響因地點而異。盡管文獻中提到了幾種緩解氡的措施，但被動SDS和積極通氣被發現是最常用的方法。關於緩解措施的效力程度，調查結果仍然沒有定論。有必要特別是在海灣地區進行進一步研究，以幫助控製其對公共衛生的影響。

結論

本文綜述了以往有關氡室內空氣汙染的理論、實驗和實證研究。會議強調了氡對健康的影響，氡被確定為通過其後代導致肺癌的重要因素，僅次於煙草。關於家庭氡暴露與兒童癌症之間關係的文獻發現不一致。此外，不同的研究人員使用不同的方法方法，如病例對照和隊列數據。文獻表明，氡對環境的影響主要表現為空氣質量和水體汙染。總之，氡及其子體的暴露仍然是迄今為止的一項重大挑戰。

作者的貢獻

M. A.參與了文章的撰寫，R. I.提供了技術支持，審核和編輯了最終提交的內容。

額外的信息

競爭性經濟利益:作者聲明沒有競爭性經濟利益。

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文章類型:評論文章

引用:阿爾·賈西姆，伊賽凡·R(2018)室內空氣氡汙染來源及影響研究進展。環境毒理學研究2(1):dx.doi.org/10.16966/2576-6430.112

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出版的曆史:

收到日期:2018年4月18日,

接受日期:2018年5月31日

發表日期:07年2018年6月,