氡檢視原始碼討論檢視歷史
| 氡 | |
|---|---|
氡，又名氭，是一種化學元素，符號Rn。氡通常的單質形態是氡氣，為無色、無嗅、無味的惰性氣體，具有放射性。氡的化學性質不活潑，不易形成化合物。氡沒有已知的生物作用。因為氡是放射性氣體，當人吸入體內後，氡發生衰變的阿爾法粒子可在人的呼吸系統造成輻射損傷，引發肺癌。而建築材料是室內氡的最主要來源。如花崗岩、磚砂、水泥及石膏之類，特別是含放射性元素的天然石材，最容易釋出氡。
發現簡史
1899年R·B·歐文斯和E·盧瑟福在研究釷的放射性時發現氡，當時稱為釷射氣，即氡220。1900年F·E·多恩在鐳製品中發現了鐳射氣，即氡222。1902年F·O·吉塞爾在錒化合物中發現錒射氣，即氡219。[1]
1903年，還是發現氬、氪、氖、氙一系列惰性氣體的拉姆賽對它們進行了初步探索。他和索迪從溴化鐳的放射產物中獲得0.1立方厘米的鐳射氣。這樣少量的氣體比一個大頭針的針頭還小，是看不見的。探索沒有取得有成效的結果。
到1904年，拉姆賽測定了它的光譜;1908年他和格雷合作測定了它的密度，確定它是一種新元素，不是別的，正和已經發現的一些惰性氣體一樣，是一種化學惰性的氣體元素。他們將它命名為niton。這個詞來自希臘文niteo，原意是"發光"，因為它在黑暗中能夠發光，並且能夠使一些鋅鹽發光。兩年後他們二人共同測定了它的原子量為220，確定了它在化學元素周期表中的位置，正好處在惰性氣體的末位。[2]
元素分布
由於地球表面的岩石和土壤中含有微量的鈾，在土壤、地表水和大氣中都含有氡。大氣中氡的濃度受到氣象與地質等因素的影響，變化較小。根據世界各地的調查，一般室外空氣中Rn的平均放射性濃度約為(0.4~2)×10貝克/升。由於氡的密度較大，空氣中氡的相對含量隨海拔高度的增加而迅速減少。氡在地殼中的含量極微。
物理性質
在通常條件下，氡是無色無味的氣體，在標準狀況下。氡較易壓縮成無色的發磷光的液體。固體氡有天藍色的鑽石光澤。與其他惰性氣體相比，氡顯著地溶於水，氡更易溶於煤油、甲苯、二硫化碳等有機溶劑。氡很容易吸附於橡膠、活性炭、硅膠和其他吸附劑上，加熱到350℃時，氡又能從活性炭上全部解吸下來。可以利用這一特性將氡與其他氣體雜質分離。
單質由單原子分子組成，稀有氣體，有放射性，衰變時釋放出高能量的α粒子，壽命最長的同位素222Rn的半衰期為3.82天。能使水分解。
熔點
-71℃
沸點
-61.8℃
密度
9.73 kg/m³
溶解度
0.507
化學性質
氡原子的電子組態為(Xe)4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁶。
化學性質不活潑。利用氡與氟氣直接化合，可以得到氟化氡，它與氙的相應化合物類似，但更穩定，更不易揮發。此外，氡能和水、酚等形成絡合物。
已知氡的放射性同位素有²⁰⁰Rn~²²⁶Rn共27種。其中，通常所指、最重要、壽命最長的是²²²Rn，半衰期為3.82d，放出的α粒子能量為5.489MeV，經衰變後產生一系列子體，最後變成穩定的²⁰⁶Pb。
元素周期表
第六周期0族
原子共價半徑
214pm
第一電離能
1038kJ/mol
氧化態
+4、+2
化合物:已製成的化合物有氟化氡。用於放射治療或作中子源。
應用領域
將鈹粉和氡密封於管中，氡衰變時放出的α粒子與鈹原子核進行(α，n)核反應，產生中子，可用作實驗室的中子源。氡還可用作氣體示蹤劑，用於研究管道泄漏和氣體運動等。
強烈地震前，地應力活動加強，氡氣不僅運移增強，含量也會發生異常變化。如果地下含水層在地應力作用下發生形變，就會加速地下水的運動，增強氡氣的擴散作用，引起氡氣含量的增加。 測定地下水中氡氣含量的增加可以作為一種地震前兆。
製備方法
已發現質量數為199~226的全部氡同位素，除了Rn219、Rn220、Rn222是天然放射性同位素外，其餘都是通過人工核反應合成的。 氡是鐳、釷等放射性元素蛻變時的產物。
健康危害
1.在許多國家中，氡是肺癌的第二種最重要病因。
2.根據一個國家中的平均氡水平，氡估計造成所有肺癌的3%至14%。
3.氡更有可能使吸煙者罹患肺癌，而且是非吸煙者中肺癌的主要病因。
4.氡誘發的肺癌主要是中低濃度、而不是高濃度的氡造成的，因為有許多人在家中接觸這種低濃度的室內氡。
5.家中的氡濃度越低，風險也就越小。
6.對多數人而言，接觸的大部分氡來自家中。家中氡的濃度取決於:地基的岩石和泥土中鈾的含量;可供氡進入家中的途徑;室內外空氣的交換速度，這取決於房屋的構造、居住者的通風習慣和窗戶的密封程度。
7.氡通過以下途徑進入家中:水泥地面與牆壁連接處的裂縫;地面的縫隙;空心磚牆上的小洞;污水坑和下水道。氡水平在地下室、地窖或與泥土接觸的其它結構區通常較高。
8.鄰近房屋中的氡濃度可有差異，而且在一座房屋中每天及每小時都可有所不同。鑑於這種起伏，估算室內空氣中氡的年平均濃度需要對氡的平均濃度至少進行三個月的測定。多數國家採用室內空氣氡濃度200-400 Bq/m³為參考水準，超過此水準就應採取緩解措施。
9.氡222屬中毒性核素，通過呼吸系統進入人體後，能引起肺癌，也能嚴重地損傷腎臟。放射性工作場所空氣中氡的最大容許放射性濃度為1.1貝可/升。 需要注意的是，其毒性是由放射產生的α粒子造成的，並不是化學性質所至。
安全措施
氡濃度控制標準
室內氡濃度控制標準:從1995年到2004年，中國先後頒布了《住房內氡濃度控制標準》GB/T16146-1995、《民有建築工程內部環境污染控制規範》GB50325-2001、《地下建築氡及其子體控制標準》GB16356-1996、《人防工程平時使用環境衛生標準》GB/T17216-1998和《室內空氣質量標準》GB/T118883-2002，均明確了各類建築物的室內氡濃度控制標準。
2004年國家住宅與居住環境工程中心制訂的《健康住宅建設技術要點(2004版)》中也將氡濃度控制標準列入了人居健康工程的室內空氣質量標準的要素之中。其中，《地下建築氡及其子體控制標準》GB16356-1996規定:(1)已建的地下建築的行動平衡當量濃度為400。(2)待建的地下建築的行動平衡當量濃度為200。
這是基於中國地下建築使用情況，即通常不作為永久性住宅的考慮。若實際情況並非如此，則應採用相應標準規定的控制水平。《民用建築工程內部環境污染控制規範》GB50325-2001規定:I.類民用建築(住宅、醫院、老年建築、幼兒園、學校教室等)氡濃度限量≤200;Ⅱ.類民用建築(辦公樓、商店、旅館、圖書館、展覽館、體育館、公共交通等候車室、餐廳、理髮店等)氡濃度限量≤400。並規定"民用建築工程及室內裝修工程的室內環境質量驗收，應在工程完工至少7天以後、工程交付使用前進行。""室內環境質量驗收不合格的民用建築工程，嚴禁投入使用。"
氡濃度控制措施
氡的源頭控制技術措施:氡的防治應從源頭抓起，一般性原則是:(1)使土壤中的氡進入室內的途徑最少;(2)使室內外的壓力差保持為零;(3)在建造房子時要滿足室內氡能夠容易排出的要求。具體措施如下:
正確選擇地基:在設計和施工以前，對地基進行放射性測量和評價，以避免房屋建在含放射性鐳等的地基上。這是降低氡及其子體潛在危害的最有效措施。例如，岩石(土壤)是地下工程內部環境氡的主要來源之一。從岩石類型的角度考慮，如果建在酸性岩(如花崗岩)上，內部氡濃度一般比建在沉積岩(如石灰岩、紅色砂岩)上更高些，建在正變質岩(從岩漿岩經變質而成，如花崗片麻岩)要比建在副變質岩(從沉積岩經變質而成，如大理岩)上更高些。另外，如果地下工程建在鈾礦化(床)或油氣田地下水流經的地方，室內氡濃度也較高。
鋪墊隔離層:當必須在氡釋放潛力較高的地址上建造房物時，合理地處理地基、鋪墊隔離層，可在一定程度上降低進入新建房屋的氡量。
自然或強制沉積:氡子體是荷電的，這使得它們能黏附於氣溶膠顆粒表面。它們也能保持為非附着狀態，並且沉積到建築物表面，從而減少暴露。實驗表明，沉積到建築物表面的氡子體量占總氡子體的百分比是氣溶膠顆粒濃度的函數。當氣溶膠顆粒濃度大於105個/cm³時，沉積到建築物表面的氡子體占總氡子體的4%;而當氣溶膠顆粒的濃度小於103個/cm³時，該比值為86%。
觀察還表明氡子體沉積到牆面上的能力高於地板和室內物體的台面。沉積消減氡子體暴露的實際應用包括:使用天花板和HVAC系統設備來降低氡子體暴露;選擇強制空氣供暖系統替代輻射傳熱系統;減少顆粒產生。比如限制吸煙和控制室內灰塵等。
防氡塗料:在牆壁表面覆蓋裝飾貼面可以減少氡的析出，在牆壁和地面塗某些塗料可以有效抑制氡的析出。磚外附有白灰，析出率大約可以降低3倍，如果白灰外再塗有油漆，析出率又會降低1倍。如果在地下工程內表面塗上一層密封性能較好的材料，則可以阻止部分氡的析出，從而降低氡的析出率。
一般防潮性能較好的材料，防氡性能也較好，這是因為防潮材料一般都具有很好的密封性能，它在阻止水分散發的同時，也阻止了氡的析出。國外有一種名為"RadonSeal"的防氡防潮塗料，當將這種塗料刷在混凝土或磚塊上後，它可以滲透一定深度，增加了混凝土和磚塊的密實性和強度，可以達到較好的防氡效果。國內某學院研究了一種環保防氡內牆漆，採用雙層膜物質交叉聚合成膜技術，提高了漆的密實性和耐久性，防氡防潮。
防止土氣進入室內的地下建築物設計和施工:通過合理設計和建設地下室、水泥地板和管廊等地下工程，可有效地防止土氣進入室內。
防止氡氣進入已建好的房子:
(1)澆注水泥之前，在地板下面鋪墊約10cm厚豌豆大小或再大些的礫石層，以便於在地板下面建立通風系統。
(2)在澆注地板之前，將約30cm，最小直徑10cm的聚氣乙烯短管垂直插入地板下面的礫石層，並將短管的上端蓋好。當建築完工後，若需要採取進一步降氡措施，則可將豎立短管的蓋取下，並將其連到對流式煙道或風機驅動的排風管中。
另一種方法是在已建好的水泥板上鑽一些直徑為10cm的小孔，然後把風管插入這些孔中。
(3)為產生必要的空氣對流，被動式通風降氡方法通常需設置從地板直達屋頂的煙囪。當裝有主動通風系統時，通過屋頂的通風仍然是最好的方法。
(4)當地板下面的通風系統採用主動式通風(風機驅動)時，為防止排出的氣體又反抽回去，必須採取措施及時補充空氣。
避免室內真空防止土氣進入室內:當室內存在真空時，土氣在壓力差的作用下，可能通過縫隙進入室內，因此，保持牆壁無裂縫和裂隙、窗玻璃安裝嚴密，甚至各房間居室之間減少對流風，以免形成負壓造成地下氡氣上涌是比較合理的。
氡濃度其它控制措施:
(1)增強室內通風，這是降低室內氡濃度最簡單、最有效的方法。這是因為:氡從土壤或結構表面析出率服從氣體擴散的裴克定律，氡的擴散及擴散係數隨室內溫度升高和壓力下降而增加，而通風能使室內外氣壓保持一致或者室內略高，從而減少了氡從土壤中析出的數量;同時，加大新風換氣量可以把室內的氡及其子體排至室外，用室外空氣稀釋了室內空氣中的氡濃度。
以往的通風空調系統為了節能大量採用迴風，使含氡的空氣重複使用，加劇了氡的富集，因此，通風空調系統，尤其是地下建築，在設計時應考慮防氡通風所需的新風換氣次數。在條件有限的情況時可以採用強迫通風的方式。
(2)採用空氣淨化器或負離子發生器，可有效降低關門窗情況下室內氫濃度的增長速率。
(3)採用過濾或增加室內空氣流動，以提高氡子體的沉積，達到降低室內氡子體的目的。
(4)減少家庭用水量以及天然氣用量，並在使用時，保持浴室、廚房的良好通風。如果檢測水的氡濃度過高，可採用粒狀活性碳處理後飲用。
(5)覆蓋室內暴露土壤，密封各種裂縫。
元素周期表
主族元素 硼(5) 硅(14) 鍺(32) 砷(33) 銻(51) 碲(52) 釙(84) 鋰(3) 鈉(11) 鉀(19) 銣(37) 銫(55) 鈁(87) 鈹(4) 鎂(12) 鈣(20) 鍶(38) 鋇(56) 鐳(88) 鋁(13) 銦(49) 鎵(31) 錫(50) 鉈(81) 鉛(82) 鉍(83) Uut(113) Uuq(114) uup(115) Uuh(116) Uus(117) 氦(2) 氖(10) 氬(18) 氪(36) 氙(54) 氡(86) Uuo(118) 氟(9) 氯(17) 溴(35) 碘(53) 砹(85) 氫(1) 碳(6) 氮(7) 氧(8) 磷(15) 硫(16) 硒(34) 副族元素 鑭(57) 鈰(58) 鐠(59) 釹(60) 鉕(61) 釤(62) 銪(63) 釓(64) 鋱(65) 鏑(66) 鈥(67) 鉺(68) 銩(69) 鐿(70) 鑥(71) 錒(89) 釷(90) 鏷(91) 鈾(92) 鎿(93) 鈈(94) 鎇(95) 鋦(96) 錇(97) 鐦(98) 鎄(99) 鐨(100) 鍆(101) 鍩(102) 鐒(103) 鈧(21) 鈦(22) 釩(23) 鉻(24) 錳(25) 鐵(26) 鈷(27) 鎳(28) 銅(29) 鋅(30) 釔(39) 鋯(40) 鈮(41) 鉬(42) 鍀(43) 釕(44) 銠(45) 鈀(46) 銀(47) 鎘(48) 鉿(72) 鉭(73) 鎢(74) 錸(75) 鋨(76) 銥(77) 鉑(78) 金(79) 釒盧(104) 釒杜(105) 釒喜(106) 釒波(107) 釒黑(108) 釒麥(109) 鐽(110) 錀(111) 鎶(112) 汞(80)