氡是一种化学元素,其符号为Rn,原子序数为86。它是一种放射性、无色、无味的惰性气体。作为放射性衰变链的中间子体,由钍和铀通过衰变链缓慢地衰
变为铅和各种其他短寿命放射性元素的过程中释放;氡本身是镭的直接衰变产物。它最稳定的同位素222Rn的半衰期只有3.8天。其它同位素包括219Rn、220Rn等。
氡的衰变产生了许多其他被称为氡子体的短命核素,以铅的稳定同位素结束。
氡气无色、无臭、无味,单靠人类感官无法探测。在标准温度和压强下,氡是一种单原子气体,密度为9.73 kg/m3,约为海平面地球大气密度(1.217 kg/m3)的8倍。
氡是密度最高的稀有气体,也是室温下密度最高的气体之一。虽然在标准温度和压强下无色,但它在冷却至冰点202 K(-71.15000℃)以下后会因放射性发光,随温度
降低而从黄色渐变为橘红色。在凝结之后,氡同样会因放射性发光。氡略溶于水,其可溶性相对比它轻的稀有气体高。氡在有机化合物液体中的可溶性比在水中高得多。
氡没有稳定的同位素。共鉴定出39种放射性同位素,原子质量在193至231之间。最稳定的同位素是222Rn,它是226Ra的衰变产物,属于238U衰变
链。222Rn的子体中也有少量(高度不稳定的)同位素218Rn。
220Rn同位素是钍(232Th)的衰变产物。它的半衰期为55.6秒,还发出α辐射。219Rn来自于锕(227Ac),是一个半寿命为3.96秒的α发射体。尽管(极不稳
定)同位素217Rn的微量存在,但在镎(237Np)衰变系列中没有明显的氡同位素。
氡对健康的影响 与衰变链中的所有其他中间元素不同,氡在正常情况下是气态的,容易被吸入。氡气被认为是一种健康危害。它通常是个人本底辐射剂量的
最大贡献者,但由于地质条件的局部差异,氡气危害程度因地点而异。尽管氡气的寿命很短,但来自天然资源(如含铀矿物)的氡气可在建筑物中积聚。氡也可能
出现在地下水中,例如一些泉水和温泉中。
流行病学研究表明,呼吸高浓度氡与肺癌发病率之间有着明显的联系。在美国、欧洲和中国进行的大量病例对照研究中,氡暴露(主要是氡子体)与肺癌有
关。美国环境保护署认为,氡是肺癌的第二大主要原因,也是导致癌症死亡的主要环境原因。氡是一种影响全球室内空气质量的污染物。据美国环境保护署称,氡
是仅次于吸烟的第二大肺癌病因,每年在美国造成21000例肺癌死亡。其中约2900人死于从未吸烟的人群中。虽然氡是肺癌的第二常见原因,但据环境保护局的政
策性估计,它是非吸烟者中的头号原因。根据环境保护局的政策性估计,低剂量暴露对健康的影响存在重大的不确定性。随着氡本身的衰变,它会产生衰变产物,
被称为氡子体(也称为氡子体)。与气态氡不同,氡子体是固体,附着在表面,如空气中的尘埃颗粒。如果吸入这种被污染的灰尘,这些微粒也会导致肺癌。
氡平衡因子是指氡的平衡当量浓度与氡实际浓度之比。氡的平衡当量浓度是氡与其短寿命子体处于平衡状态、并具有与实际非平衡混合物相同的α潜
能(氡222Rn的子体完全衰变为210Pb时所发射的α粒子能量的总和)浓度时的氡活度浓度。
如果一个封闭的体积不断地供应氡,那么短寿命同位素的浓度将增加,直到达到一个平衡,即每个衰变产物的衰变率将等于氡本身的衰变率。
210Pb需要更长的时间(几十年)才能与氡平衡,但是,如果环境允许灰尘积聚,那么随着时间的延长,210Pb及其衰变产物也可能对总辐射水平有贡献。
另外,由于它们的静电电荷,氡子代会粘附在表面或尘埃颗粒上,而气态氡则不会。
大气中氡的浓度通常以贝克勒尔每立方米(Bq/m3)为单位,这是国际单位制得的。在美国,另一种常见的测量单位是每升的Picocuries(PCI/L);
1个PCI/L=37 Bq/m3。室内的典型家庭暴露平均值约为48 Bq/m3,尽管这一数值变化很大,室外为15 Bq/m3。
在自然环境中发现的氡浓度太低,无法用化学方法检测到。1000 Bq/m3(相对较高)的浓度相当于每立方米0.17皮克。大气中氡的平均浓度约为6×10−18摩尔
百分比,即每毫升空气中约150个原子。整个地球大气中的氡仅有几十克
氡的浓度在不同的地方差别很大。在户外,它在1到100Bq/m3的范围内,甚至低于海洋上方(0.1Bq/m3)。在洞穴、通风矿井或通风不良的房屋中,其浓度
上升到20–2000 Bq/m3。
世卫组织在2009年提出了住宅中氡的推荐参考水平(国家参考水平),100 Bq/m3。建议还指出,如果不可能做到这一点,则应选择300 Bq/m3作为最高水
平。国家参考水平不应是一个限度,但应代表住宅中可接受的最大年平均氡浓度。
氡致肺癌 吸入高浓度含氡(Rn)空气后发生的,并与氡的吸入有病因学联系的原发性肺癌。氡致肺癌的证据主要来自对井下矿工的流行病学研究,近年来居民
病例-对照研究也为氡致肺癌提供了依据。
特征和判断氡致肺癌与一般原发性肺癌无可鉴别的临床表现或病理特征。其常见症状为咳嗽、胸痛、气短、咳血、发热等,均为呼吸道多种疾病所共有,结
合胸部X线检查或CT、纤维支气管镜、病理学、细胞学等检查可以诊断是否患肺癌,并判断肺癌类型。
一般居民所患肺癌中最常见的是鳞癌,其次是小细胞未分化癌(燕麦细胞癌)和腺癌。小细胞肺癌是早年美国法庭判定铀矿工肺癌的关键指标。后来的研究改变
了氡只能引起小细胞肺癌的结论,认为铀矿工肺癌中鳞癌和其他类型癌也有增加,特别是鳞癌,并认为受照时间越久,患鳞癌比例越高。对于氡致肺癌的判断目前
倾向于使用病因概率(PC)的方法,依据氡暴露剂量、潜伏期和氡致肺癌危险等因素进行归因判断。
原因通常所说的氡指氡-222,是天然放射性核素镭-226的衰变子体,广泛存在于室内、外环境中。氡-222衰变后产生一系列子体,从钋-218(RaA)到钋-214(RaC¢)
的半衰期较短,为短寿命子体,其后为长寿命子体。见下表。氡及其子体是人体受到的天然辐射的主要来源,吸入导致的辐射剂量占天然本底的一半。
防治措施氡-222存在于室外空气和含工作场所在内的所有建筑物中,是一个不可避免的辐射照射源。①工作场所的防治措施包括:对巷道、裂隙进行封堵,改进采矿方法,
采取湿式作业,改善井下通风,对堆渣场进行覆盖,对局部高氡环境进行过滤等,并进行工作场所监测和个人剂量监测,加强作业人员的健康监护,建立个人健康监护档案
和个人剂量档案。②住宅的防治措施包括:保证室内通风,封堵室内地板和墙壁裂隙,避免室内出现负压或增加室内气压等。