【學(xué)員問(wèn)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(shí)，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(shí)間的推移而不斷增高的變化過(guò)程。例如密閉采空區(qū)的空間中氡濃度隨密封巷道時(shí)間的增長(zhǎng)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(zhǎng)而增高。

　　鈾礦中的采礦場(chǎng)、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(guò)來(lái)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(zhǎng)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(shí)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?qǐng)霾患犹幚�，就�?huì)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(guò)高的主要原因。

　　金屬礦山、鈾礦山的采礦場(chǎng)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(duì)一個(gè)具有一定氡析出能力的通風(fēng)空間來(lái)說(shuō)，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(shí)間都對(duì)氡的積累和濃度變化有很大影響。

　　2.井下氡源特點(diǎn)

　　非鈾放射性礦山和鈾礦山，井下氡的來(lái)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(lái)源于巖石裂隙和采空區(qū)。隨著開采年限延長(zhǎng)，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(shì)必進(jìn)入井巷和采礦場(chǎng)，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(lái)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(chǎng)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(wú)關(guān)緊要。

　　根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)二十幾個(gè)有鈾共生的一般金屬礦山的測(cè)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(guò)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(zhǎng)，且含量極少，其放射性強(qiáng)度、粒子能量不超過(guò)總量的14%，在井下空氣中對(duì)人的生理危害不甚顯著。人吸入氡和氡子體后對(duì)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(gè)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(duì)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(duì)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(jī)體內(nèi)。氡進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行放射性衰變，同時(shí)放出α粒子，造成內(nèi)照射傷害。但是，氡的半衰期比較長(zhǎng)，其輻射劑量不到氡子體劑量的1/20.

　　氡子體對(duì)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(jī)內(nèi)的氡，經(jīng)肺部隨血液循環(huán)分布全身，并不斷衰變?cè)隗w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(jī)體內(nèi)的氡子體，經(jīng)肺及支氣管時(shí)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(shí)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(jī)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(shí)間。由于氡子體半衰期很短，所以當(dāng)氡涌入礦內(nèi)大氣時(shí)，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(zhǎng)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(guò)3h，氡子體的濃度就與母體氡的濃度相等了，這個(gè)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(duì)人體的危害最大。所以，排氡通風(fēng)的著眼點(diǎn)，應(yīng)是強(qiáng)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(diǎn)，并將其及時(shí)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(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。