石材的天然放射性的分析介绍

天然石材中的放射性是引起人们普遍关注的问题。其实地球自形成之日起就具有放射性，作为天然产物的石材有放射性也是事实。在天然“放射性元素”中，人们常说的放射能量最大的是铀、钍和镭，其次有钾-40，铷和钯。这6种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。在人类和一切生命所赖以生存的地球的成分中，本来就始终存在着天然的放射性物质。但是它并没有阻挡住万物的生存发展和人类的繁衍生息。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，而且已经是大自然平衡系统的组成部分，人类和一切生命已经完全适应了这个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。相反，放射元素在许多方面，如空间技术、原子能核电站、同位素技术、医疗技术、生物技术等发挥着越来越重要的作用，因此，我们大可不必谈“放射”色变。

地球上的放射性主要由地壳上岩石圈的铀系、钍系和锕系矿岩中分别衰变出的氡组成，也就是“氡气”，氡是一种无色、无味，感官不能觉察到的气体，特别是易在通风不良的地方聚集，可使肺、血液、呼吸道发生病变。高层次的宇宙射线由于受到大气层的阻隔，对地球表面影响不大。而我们生活中的其他放射性现象这里姑且不谈。像放射性同位素、X光等，其他还有很多，单就地球岩石中也就是低空的辐射来说，主要衰变出三种氡气，即氡222（222Rn）、氡220（220Rn）、氡210（210Rn）。它们的半衰时间分别为3.83天、55.6s、3.96s。所谓对人类有伤害的花岗石，主要是指衰变时间相对长的氡222。

科学表明，一定剂量下的辐射不会对人和自然界产生伤害，人们反而可以合理利用它造福人类，促进社会发展。如果放射性超过一定剂量且时间过长，势必造成伤害，这里关键是一个量的问题。

关于放射性剂量问题，很早以前就引起世界各国的重视和研究。根据联合国原子能辐射效应科学委员会1988年统计，全人类所受辐射剂量当量，每年每人平均在3.4msv（剂量当量），其中来自大自然的辐射2.4msv，为70.6％，人为的只有1.0msv，占29.4％。可见人类接受辐射的比例主要是大自然。

通过对天然石材的放射性元素与地壳中的放射性元素的平均含量进行对比（表5-7），由其含量的多少就可以判定各类石材中辐射强度的大小。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。从各类天然石材中的平均含量我们可以发现：①如上所述，无论是在各种石材中，还是在陆地或海洋中都存在着一定数量的放射性元素（微量的）；②由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含量（其中只有少量的黑色板石可能稍高于地壳平均值）；③在火成的花岗岩类中，暗色系列的（包括黑色系列、蓝色系列和暗色的绿色系列）花岗岩和浅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；④只有浅色系列中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。所以从表5-7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、蓝色、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。

表5-7 放射性元素在各类天然石材中的含量与地壳平均含量对比简表 （单位：克拉克值）

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）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、绛红色、紫色等）特殊矿物——锆石（Zr-SiO₄）。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高的原因所在。

3）在浅色系列的绿色花岗岩中，有时含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，因此含有这种矿物的名贵绿色花岗岩，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“大斑晶”，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％），所以对大部分淡色花岗岩仍可以放心大胆地使用。(www.xing528.com)

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成的，其中黑色板石中含有较多的碳质成分。碳质和泥质在水中有较强的吸附力和粘结力，将水中各种方向放射性物质和各种杂质都吸附到自身，从而使某些黑色板石的辐射强度可能偏大。

我们通常所说的放射性危害主要是指放射性元素衰变过程中产生的“氡”。氡是一种放射性气体，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡经呼吸道沉积在肺中，尤其是气管、支气管中，并大量放出放射线，从而危害人类健康，自然也有极少的情况是由于石材本身的放射性而直接影响人体健康。而“过高浓度”的环境是致病的主要原因，欧洲早在1937年就发现矿工的肺病发病率是普通人的28.7倍。美国在二次大战后采取措施，人为控制了矿井的氡浓度，矿工发病率较低，有3年工龄的907名矿工调查发现3人有肺病。这说明只要人为加以控制，氡的危害完全可以降低到最低程度。而更为人们所熟视无睹的是土壤也释放“氡”。美国曾对国土资源进行过有关调查，并划定了32个地区是不适宜居住的，而这些地区中有的早就建立了城市或居民区。我国广东省阳江地区，放射性辐射指标达到了3.3msv，卫生部跟踪调查了26年，并未发现该地区的发病率比其他地区高。所以说正常的放射性影响并不可怕，人们在医疗过程中接受一次X光透视的辐射剂量就等于几年自然辐射总和，比起阳光的辐射要大得多，也未见对人们产生多大的影响。

对于人们正常情况下每年受到辐射的总剂量控制，我国标准规定不超过1msv，一定量的放射性对人体的危害和空气中细菌对人体的危害是一样的，正常情况下人体的新陈代谢功能完全能够适应，不产生生理病变。绝大部分的天然石材（约85％）的放射性辐射强度都较小，对人体没有危害。只有少量含某些特殊成分的天然石材放射性可能偏大。而我国石材放射性标准在制定时已充分考虑到保障人民身体健康，在总的辐射剂量1msv的控制前提下，扣除自然界以及其他材料的放射性后，划分了A，B，C三类。我国的标准远低于国际放射防护委员会规定的100Bq/m²标准，比美国的相应标准还要严格。

按所产生的氡气引起的辐射来定，A类产品的规定是70Bq/m²，可以使用于任何地方；B类产品是90Bq/m²，可用于除居室内饰面以外的一切建筑物的内外饰面材料；至于C类产品仅用作建筑物的外饰面材料和工业用途。在装饰装潢中，重要的是一定要避免将C类产品用于室内（尤其是百姓居家中）。

人们居住的环境，正常情况下氡浓度是可以忽视的。特别要指出的是，千万不可把室内的放射性污染全归罪于天然石材。实际上，居室内氡气的主要来源是土壤中存在的氡气不断向外微量释放，因此平房、楼房的地下室和半地下室内氡气含量相对较高，而且在使用煤灰渣烧制成的墙体砖体中，其放射性物质的含量往往比某些特殊矿物的花岗岩放射性含量还要高。各种家电（电视、电脑、电冰箱、微波炉等）都在不停地释放少量辐射。另外，室内装修中使用的各种化学物质的涂料、装饰材料中，都会不断地释放出一些有害气体，尤其是甲醛和苯类对人类的伤害最大。相比起来石材释放出的氡气所占的比例仅为2％，可以说微不足道。即使在居室中已经装饰了B类产品，氡浓度也不一定会增高多少。因为标准测试时用的是4m×4m×0.5m的样品，而居室装修用的石材厚度仅10～20cm，放射性会大打折扣。清除室内一切污染物质的最有效、最简单的方法是加强室内通风，测试表明：一间将门窗完全关闭一夜的居室中氡气含量高达151Bq/m²，经过开窗通风1h后，氡的含量下降到48Bq/m²，完全符合A类产品≤70Bq/m²的标准。因此，每天起床后和睡前开窗0.5～1h，就可确保全家人的身体安全。如果担心C类产品用在家居中，可用“石材放射性探测仪”检测石材板材中放射性物质的具体含量。台湾石材工业发展中心组织专家按随机原则，抽样检测花岗石、大理石近200个品种。结果均在安全使用范围内，故告之消费者可以放心使用。我国1993年制定《天然石材产品放射性防护分类控制标准》时，曾对国内数十家有代表性的矿山进行系统采样、测试，结果也没有发现超出国际和国家标准的石材。这表明：石材和地球上其他含有放射性物质一样，只要不超剂量，均可作为安全材料使用。

我国目前上千种石材品种，至今还没有发现致人伤害的，经检验，绝大多数天然石材中所含放射物质极微，不会对人体造成任何危害。但部分花岗石产品放射性指标超标，会在长期使用过程中对环境造成污染，因此有必要给予控制。国家建材局发布的《天然石材产品放射性分类控制标准》（JC 518—13）中规定，天然石材产品（花岗石和部分大理石），根据镭当量浓度和放射性活度限值分为三类：A类产品不受使用限制；B类产品不可用于居室的内饰面，但可用于其他一切建筑物的内外饰面；C类产品只可用于一切建筑物的外饰面。

放射性水平超过此限值的花岗石和大理石产品，其中的镭、钍等放射元素衰变过程中将生成天然放射性气体氡。

目前国内使用的众多天然石材产品，大部分是符合A类产品要求的，总体上来说，我国的大理石，板岩放射性极低，属于A类产品，花岗石绝大多数属于A类产品，其余也基本是B类，因此人们完全可以放心使用，但不排除有少量的C类产品。因此装饰工程应选用经放射性测试，且发放了放射性产品合格证的产品。此外，在使用过程中，还应经常打开居室门窗，促进室内空气流通，使氡稀释，达到减少污染的目的。

另外，我国本来就不属于放射性矿物资源富有的国家，尤其是几个石材生产大省，更是放射性资源贫乏区，就目前石材矿山开采水平看，大多处于打眼、放炮、轰山等原始的开采阶段：古老的开采方法对石材资源破坏率低，只能开采一些表面露头矿脉，很难立体开采和深层次开采，而这些露头矿，由于千万年的裸露、风化，氡的含量少了很多，故远远低于标准。

石材一般装饰在公共场合的大厅、门厅等空间较大、空气流通、人口流动快的环境中，这样的条件，即使有些很小的放射性也会很快衰减。所以，人为的装饰根本不会造成对人的伤害。

至于居室装修，由于仅仅是地面，墙面、顶棚很少，对人没有形成封闭的空间，因而也不会造成危害。

科学试验表明：绝大多数花岗石放射性很低，不但不会伤人，反而可以起到保护人类的作用，如当土壤、水源、燃料及其他建筑中的氡气析出高于花岗石时，用花岗石装修可以有效地屏蔽它们的“毒物”溢出，其实，建筑内的氡气产生并不能全都怪罪于花岗石，像土地、燃料、矿物等许多材料都有氡气产生，这些都应该引起注意。