【學(xué)員問題】礦山中的氧氣及氡子體？

　　【解答】指鈾礦和非鈾放射性礦山中的放射性氣體——氡及其子體。

　　礦內(nèi)大氣中含有氡，鈾礦尤多。

　　近年多人研究證實，鈾礦和含鈾釷的放射性金屬礦山，礦工致癌的罪魁禍?zhǔn)资请弊芋w。

　　1.鈾礦中氡的積累

　　鈾礦中氡的積累，是指礦內(nèi)大氣中因氡從礦巖中析出而造成的氡濃度隨時間的推移而不斷增高的變化過程。例如密閉采空區(qū)的空間中氡濃度隨密封巷道時間的增長而增高；礦井風(fēng)流中的氡濃度隨流經(jīng)巷道和采礦工作面距離的加長而增高。

　　鈾礦中的采礦場、穿脈與沿脈巷道表面，都是氡氣介質(zhì)表面，從此析出的氡進(jìn)入積累空間（巷道中或密閉內(nèi)），使得積累空間的氡濃度增高。積累空間氡濃度增高了，又反過來使射氣介質(zhì)表面上的氡濃度增高，從而影響了射氣介質(zhì)內(nèi)部氡濃度的分布。射氣介質(zhì)表面氡濃度的增高只能使射氣介質(zhì)中氡濃度的梯度縮小，從而減少了氡從礦體表面的析出率，井巷和密閉內(nèi)氡濃度增長的速度相應(yīng)地變慢。

　　在地下開采的鈾礦和非鈾放射性礦山中常有大量永久性和臨時性的封閉空間，即采空區(qū)。老礦井的采空區(qū)更多，情況更復(fù)雜，有的空區(qū)處理不當(dāng)，有的部分充填，有的完全塌陷，大空場不加處理，就會形成氡的積累源地，造成井下空氣的嚴(yán)重污染。云錫等非鈾金屬礦山采空區(qū)的氡污染是井下氡濃度過高的主要原因。

　　金屬礦山、鈾礦山的采礦場分巷道型和硐室型兩種。在巷道型通風(fēng)空間中氡濃度是不均勻的；在硐室型通風(fēng)空間中，氡濃度比較均勻。對一個具有一定氡析出能力的通風(fēng)空間來說，該空間的氡濃度和通風(fēng)情況關(guān)系密切，通風(fēng)方式、通風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)量大小、風(fēng)流分布、通風(fēng)時間都對氡的積累和濃度變化有很大影響。

　　2.井下氡源特點

　　非鈾放射性礦山和鈾礦山，井下氡的來源有：礦巖體暴露表面、井下堆存的礦巖、地下水析出等。由于礦床中含鈾礦物的賦存狀況、含鈾品位高低、采掘方法、井巷布置等不盡相同，所以鈾與非鈾礦二者的主要氡源也不同。

　　（1）鈾礦開采的含鈾品位高的鈾礦體，而非鈾礦的含鈾礦物富集成工業(yè)鈾礦床的極少。

　　礦巖暴露表面氡析出率的大小，首先取決于含鈾品位的高低。因此，鈾礦以礦體暴露表面析出氡為主要氡源；而非鈾礦的礦體暴露表面的析出氡不是主要氡源，采空區(qū)往往是析出氡的主要氡源。

　�。�2）非鈾礦山井下氡主要來源于巖石裂隙和采空區(qū)。隨著開采年限延長，空區(qū)范圍逐年擴(kuò)大，采空區(qū)內(nèi)又大量堆存含鈾廢石，當(dāng)采空區(qū)塌落，氡的析出量增加，這就勢必進(jìn)入井巷和采礦場，構(gòu)成了礦井主要氡源；而鈾礦圍巖的氡析出率比礦體暴露表面析出率低得多，其采空區(qū)中的氡不是主要威脅。

　　（3）非鈾礦有大量地下水，經(jīng)裂隙流經(jīng)含鈾礦物，將氡帶入正在開采的井巷之中，從地下水析出的氡在有的含鈾金屬礦山的非鈾礦，可能成為井下氡的主要來源。鈾礦從礦體析出的氡遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地下水帶人的氡，所以地下水析出的氡不是礦井的主要氡源。

　　（4）鈾礦在開采中，若礦石含鈾品位高，塊度小，細(xì)礦多，氡析出量將隨礦房或采場的存礦量增加而增高；非鈾礦山，其所采的其他金屬礦，礦中微量含鈾，巖礦氡析出率低于其他氡源，所以存礦多少與局部地區(qū)污染無關(guān)緊要。

　　根據(jù)對國內(nèi)二十幾個有鈾共生的一般金屬礦山的測定，采空區(qū)中氡的析出是污染非鈾礦山井下空氣的主要原因。

　　3.氡子體

　　氡在連續(xù)衰變過程中形成一系列氡的子體，其中半衰期極短的那部分氡子體是極其細(xì)微的金屬顆粒。

　　氡是鐳的衰變產(chǎn)物，氡（Rn）放出。射線后又連續(xù)衰變，最后形成鉛206（Pb206）穩(wěn)定為止。氡有八代子體，前4種子體的半衰期都比氡短，叫氡的短壽命子體；后幾種的半衰期都比氡長，且含量極少，其放射性強度、粒子能量不超過總量的14%，在井下空氣中對人的生理危害不甚顯著。人吸入氡和氡子體后對人的內(nèi)照射，主要是由氡的短壽命子體形成的，一般所謂氡子體是指前4種氡的短壽命子體而言。

　　氡的半衰期為5510min，氡的4個短壽命子體半衰期分別為RaA（po218）：3.05min；RaB.（Po214）：26.8min；RaC（Bi214）：19.7min；RaC‘（Po214）：27.34min.

　　氡及其子體大多是α放射性同位素，它們對人體的危害主要是由α粒子的內(nèi)照射造成的。存在于礦體內(nèi)的氡從巖礦暴露表面或采空區(qū)析出后，進(jìn)入礦井空氣之中。存在于礦內(nèi)大氣中的氡及其子體隨同塵粒氣溶膠一起被吸入人體內(nèi)，構(gòu)成了α射線內(nèi)照射。

　　氡子體的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氡對人體的危害。直接從空氣中吸入體內(nèi)的氡，有90%在其衰變之前已被呼出；而吸入的氡子體只有40%被呼出，60%被滯留在機體內(nèi)。氡進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行放射性衰變，同時放出α粒子，造成內(nèi)照射傷害。但是，氡的半衰期比較長，其輻射劑量不到氡子體劑量的1/20.

　　氡子體對礦工的主要危害是損傷上呼吸道和肺，與呼吸性粉塵共同作用，加速塵肺病的發(fā)展，有可能導(dǎo)致肺癌。

　　進(jìn)入機內(nèi)的氡，經(jīng)肺部隨血液循環(huán)分布全身，并不斷衰變在體內(nèi)產(chǎn)生氡子體；加上直接從空氣中吸入的氡子體，兩者共同作用。吸入機體內(nèi)的氡子體，經(jīng)肺及支氣管時往往沉積于呼吸道里，而且直接吸入的氡子體量遠(yuǎn)比氡在人體內(nèi)衰變時產(chǎn)生的氡子體量多。這些沉積在肺、支氣管內(nèi)的氡子體在它隨著吐痰被排出之前，足以放出全部α潛能，造成機體損傷。此外，經(jīng)調(diào)查吸煙與氡子體輻射有協(xié)同作用，在井下吸煙的礦工中，肺癌的發(fā)病率高。

　　所謂氡子體與氡的放射性平衡，指的是氡衰變及其子體的積累，兩濃度相等所需時間。由于氡子體半衰期很短，所以當(dāng)氡涌入礦內(nèi)大氣時，它產(chǎn)生和積累氡子體的速度很快，即礦內(nèi)大氣中氡子體的濃度增長很快。純氡進(jìn)入礦內(nèi)大氣以后，假設(shè)產(chǎn)生的氡子體沒有損失，那么大約經(jīng)過3h，氡子體的濃度就與母體氡的濃度相等了，這個性質(zhì)就叫氡子體與氡達(dá)到放射性平衡。吸人體內(nèi)的氡與其子體，其放射性平衡與在礦內(nèi)空氣中的性質(zhì)相同。

　　在放射性平衡的狀態(tài)下，空氣中氡子體的濃度最高，吸人這樣的空氣對人體的危害最大。所以，排氡通風(fēng)的著眼點，應(yīng)是強力通風(fēng)。在氡子體達(dá)到高濃度以前，將新鮮空氣送到采掘工作地點，并將其及時排出，是防護(hù)氡子體輻射的有效方法。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。