摘要：陶瓷制品的放射性主要源自陶瓷工業(yè)用礦物型原輔材料，包括裝飾材料特別是鋯英粉類原料、尾礦石、工業(yè)廢渣等。為此國家制定出相關標準和檢驗方法嚴加控制，對陶瓷產品的放射性要以科學的態(tài)度去認識和對待，對放射性核素及其放射原理和危害要有正確的認識，本文還對有關放射性的相關標準作了科學的通俗性的講解，有利于我們去貫徹和執(zhí)行。

　　關鍵詞：陶瓷制品、放射性、放射性衰變、天然放射性核素、放射性強度、放射性活度和放射性比活度、內照射指數和外照射指數、鋯砂和放射性、放射性物質的豁免規(guī)定。

　　前言：
　　
　　對陶瓷制品放射性的關注首先來自有關瓷磚和衛(wèi)生陶瓷放射性的報道，其中有一部分是反映了事實的，有科學根據的、有一部分則是被過分夸大、渲染了的。正式相關國家標準的頒布使人們有了一個參照執(zhí)行的法律依據和準則。它就是GB6566-2001.其中明確規(guī)定了建筑陶瓷屬于該標準的執(zhí)行對象，陶瓷制品的放射性主要來源自礦物型原、輔材料、包括裝飾材料，如鋯英粉、硅酸鋯、尾礦石、工業(yè)廢渣、陶瓷色釉料等，這樣，在相關材料的標準中也必須對其放射性限量作出明確規(guī)定。建筑衛(wèi)生陶瓷色釉料標準JC/T1046-2007已正式頒布并將于2007年11月正式執(zhí)行。其中的5.5.7關于放射性核素限量的規(guī)定中，明確指出：色釉料雖然不是消費的終端產品，但是作為陶瓷裝飾材料組成的一部分，各生產商有必要在陶瓷色釉料出廠時，報告產品的放射性核素限量水平以供陶瓷制品生產企業(yè)調整產品的參數，陶瓷色釉料的放射性核素限量及檢測，參照GB6566-2001執(zhí)行。

　　1、 放射性和放射性衰變

　　放射性是一種自然現象，世界上萬物都是由“原子”的微小粒子構成的，原子包括原子核、質子、中子和電子，大多數物質的原子核是穩(wěn)定的，但有些物質的原子核不穩(wěn)定，它會形成同位素，會發(fā)生“衰變”，我們將不穩(wěn)定核素自發(fā)地放射出粒子或輻射的性質稱為“放射性”。將放射性核素通過放射出粒子或輻射，自發(fā)地轉變成其它的核素的變化稱為“放射性衰變”。將放射性物質在單一的放射性衰變過程中，原放射性物質減少到其原有量的一半所經歷的時間叫做半衰期，用T1/2來表示。各種放射性元素的半衰期相差很大，在人造核素中，有的半衰期不到1秒，而在天然核素中，有的半衰期長達1015年。和我們陶瓷及相關材料有關的核素主要是天然核素，天然核素的種類不多，主要有以下二種：

　�。�1）釷系（原子質量數A=4n 即釷系的母體和各子體的質量數能被4除盡，故又稱為4n放射系）。天然核素23290Th的放射性衰變如下：
　
　　(2)鈾-鐳系（原子質量數 A=4n+2）　天然核素 23892U的放射性衰變如下：

　　其中，釷和鈾是錒系元素中兩種天然豐度最大的元素，釷大量存在的是23290Th ，它放射出α粒子，半衰期為1.4×1010年，主要存在于獨居石等礦物中；鈾大量存在的是23892U，主要存在于晶質鈾礦和瀝青鈾礦中。在以上的內容中，需要加以說明的是α衰變和β衰變這兩個名詞。原子核放射α粒子（42He即氦原子核）的放射性衰變稱為α衰變，原子每發(fā)生一次α衰變后原子序數減少2，其質量降低4個單位，即其在元素周期系中的位置向左移動兩格，如：原子核放射出電子，其質量不變，但變成另一種原子核的衰變稱為β- 衰變，原子核每發(fā)生β- 衰變后，其原子序數增加1，即在元素周期系中的位置向右移動了一格，如：

　　在β-（放出電子）衰變過程中。原子核中有一個中子變成了質子。與β-衰變相對應的還有β+ 衰變，在這種衰變過程中，原子核放射性放出正電子，即有一個質子變?yōu)橐粋�中子，原子每發(fā)生一次β+ 衰變，原子序數少1，即在元素周期系中的位置向左移動一格，如：

　　α粒子束和β-電子束、β+ 正電子束又稱為α射線和β射線，在α衰變和β

　　衰變的過程中，往往還伴隨著有γ射線的放射，因為原子核在放射出α射線或β射線后，常處于激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)通過發(fā)射出γ光子就可以躍遷到基態(tài)，即穩(wěn)定態(tài)，此時原子核的質量數和原子序號都不發(fā)生變化，只是能量狀態(tài)發(fā)生變化。α射線、β射線和γ射線對人體都是有害的，其貫穿能力是γ>β>α。天然放射性物質在地球形成時就存在，如天然礦物中的獨居石中就存在有放射性元素，如238U、232Th、40K等，自然界中任何物質都含有天然放射性元素，環(huán)境中的土壤、水、甚至空氣中都會含有放射性元素；此外，建筑材料如水泥、鋼材、石材、和陶瓷磚、衛(wèi)生陶瓷中也會含有放射性元素，關鍵在于其含量有多大，會不會對人造成傷害，這就要有一個尺度，即放射性強度，為此引入了放射性活度和放射性比活度等概念。
　
　　2．放射性強度及其單位
　　
　　天然和許多人工核素都能自發(fā)地發(fā)射出各種射線，有的發(fā)射α射線，有的發(fā)射β射線，有的則在發(fā)射α或β射線的同時也發(fā)射γ射線，有的三種射線都有。衡量物質的放射性強度通常不用質量單位，因為質量的多少不能從根本上反映出其放射性大小，有些放射性大的物質，其質量不一定多，放射性小的物質，其質量不一定少。我們關注的是：放射性物質的放射性活度（即單位時間內放射性物質的衰變數）的大小。
　
　　（1） 放射性活度和放射性比活度。
　　
　　過去，放射性活度單位采用的是“居里”（以著名核科學家的名字命名，Curie簡記為Ci）或“盧瑟福”（以著名核科學家的名字命名，Rutherford 簡記為Rd），1975年國際計量大會通過決議，對放射性活度單位作了新的命名，稱為“貝可勒爾”（Becquerel）其意思為每秒發(fā)生一次衰變，簡記為Bq，它與“居里”和“盧瑟福”的關系如下：

　　1Ci=3.7×1010Bq
　　1Rd=1×106Bq
　　
　　我國國家標準規(guī)定，放射性活度的法定計量單位是Bq，Rd已廢棄使用，Ci也將淘汰，通常我們在對放射性相關的檢驗報告中用到的放射性強度單位是放射性的比活度，即某種核素的放射性活度除以所在該物質的質量后所得之商：
　　　
　　C=A/m 式中：
　　C:放射性比活度，單位為貝可/千克（Bq·kg-1）;

　　A:核素的放射性活度，單位為Bq；
　　m:含核素物質的質量，單位為千克（kg）
　　
　　放射性比活度1Bq·kg-1的含義是：在1秒內，1kg的放射性物質發(fā)生一次核衰變。
　　
　�。�2） 內照射指數和外照射指數
　　
　　在建筑材料放射性核素限量標準（Gb6566-2001）中，內照射指數(internal exposure index)特定是指：建筑材料中天然放射性核素鐳-226的放射性比活度，除以本標準規(guī)定的限量而得的商，內照射指數無量綱，其表達式為：
　　
　　IRa=CRa/200 式中：
　　IRa———內照射指數
　　CRa ———建筑材料中，天然放射性核素鐳-226的放射性比活度，單位為：貝可/千克(Bq·kg-1);
　　200———僅考慮內照射情況下，本標準規(guī)定的建筑材料中放射性核素鐳-226的放射性比活度限量，單位為：貝可/千克(Bq·kg-1);
　　
　　外照射指數在GB6566-2001中是指建筑材料中，天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40的放射性比活度分別除以其各自單獨存在時，本標準規(guī)定限量而得的商之和。
　　
　　表達式 Ir=CRa/370 + CTh/260 + CK/4200
式中：Ir———外照射指數 （無量綱）

　　CRa、CTh、 CK ———分別為建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40的放射性比活度，單位為：貝可/千克(Bq·kg-1);

　　370、260、4200 ￣￣ 分別為僅考慮外照射情況下，本標準規(guī)定的建筑材料中，天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40，在其各自單位核素放射性下比活度規(guī)定的限量，單位為：貝可/千克(Bq·kg-1);
　　
　　可以認為內照射指數和外照射指數是指針對建筑材料參照執(zhí)行的相對放射性比活度。
　　
　　3．陶瓷原輔材料的放射性。
　　
　　這里以鋯砂為例，純的鋯砂（Zr?鄄SiO4）并沒有放射性，鋯（Zr）、鉿（Hf）、硅（Si）都不是放射性核素，但與鋯砂共生的獨居石礦物中則含有放射性核素（232Th、238U、40K等）；眾所周知，獨居石是稀土和釷、鈾等的磷酸鹽（La、Ce、Th、U、Ra）PO4、包括磷釔礦(Y、Th、U……) Po4等，由于世界各地的成礦條件和地質構造的差異以及選礦水平的高低，使得鋯英石（鋯砂）精礦中的放射性也不同，一般而言澳大利亞鋯砂（簡稱澳砂）的放射性最低，南非砂和印尼砂次之，而海南、兩廣和越南鋯砂礦中，由于Th、U在礦物中，呈細粒分布狀態(tài)，在選礦過程中難以分離，從而導致Th、U含量較高，因而放射性比活度也比較高，經分析比較后得出：
　　
　�。�1） 澳砂質量穩(wěn)定，ZrO2≥65% （即65度），Th、U總量不超過500ppm(百萬分之一)，其放射性比活度在5.6Bq/Kg以下。
　　
　�。�2） 南非砂的放射性比活度，大致接近澳砂。

　�。�3）越南砂的放射性比活度接近7Bq/Kg，而海南砂則超過7.8Bq/Kg.
　　
　　目前隨著選礦水平的不斷改進和提高，海南礦的放射性比活度有希望進一步下降。此外鋯砂精加工系列產品如電熔鋯、化學鋯、硅酸鋯在不同的加工工藝中、放射性比活度都大幅度得以降低，因此，通過改進工藝均可達到或接近國際上規(guī)定的對放射性物質的豁免規(guī)定。
4．國際、國內對放射性物質的豁免規(guī)定。
　　
　�。�1）國際的相關規(guī)定
　　
　　國際防輻射防護協會（ICRP）和國際原子能委員會(IAEA)對放射性物質及其運輸、通關、堆放都有嚴格的執(zhí)行標準，其中TOITS-R-1對放射性的物質作了如下定義：放射性比活度超過1Bq/Kg的物質，稱之為放射性物質。No.115-1-1996中規(guī)定主體放射性物質小于1Bq/Kg的物質，其運輸、通關、堆放不受限止。　依據TS-S-1-200的規(guī)定，對主體放射性大于1Bq/Kg的放射性礦物質應采用“分級方法”：隨著放射性的增強，放射性物質的運輸，通關、堆放受到不同程度的限止。
　　
　　對主體放射性比活度小于10Bq/Kg的放射性礦物享有豁免，其運輸、通關、堆放不受限止。對主體放射性比活度超過10Bq/Kg的放射性物質，其運輸、通關、堆放受到一定限止。澳洲、南非等選礦工藝較好的國家生產的鋯砂中，238U的放射性比活度在3.1～4.4Bq/Kg之間，232Th的放射性比活度在0.4～0.8Bq/Kg之間，40K則甚微，依據TS-R-1-200的規(guī)定，該鋯砂的運輸、通關等環(huán)節(jié)是符合豁免要求的。
　　
　　(2)我國的相關規(guī)定
　　
　　根據GB18871-2002的規(guī)定，如果被檢驗礦物中存在一種以上的放射性核素，只有在各種放射性核素的濃度(ppm)和放射性比活度(Bq/kg)都低于豁免標準時，才給予豁免。2005年2月17日，國家質量監(jiān)督檢疫總局發(fā)布了《進口礦產品放射性的檢驗規(guī)程》(SN/T 1537-2005),規(guī)定了進口礦產品放射性的檢驗方法和執(zhí)行標準，當γ射線輻射量低于當地環(huán)境本底值的10倍時，該礦產品不受限止；高于10倍時，則放射性超標不予通關。
　　
　　又根據GB18871-2002的規(guī)定，如果被檢礦物存在一種以上的放射性核素，只有在各種放射性核素的濃度(ppm)和放射性比活度（Bq/Kg）都低于豁免標準時，才給予豁免。國家還規(guī)定了對于放射性超標進口的礦物、需提供國家相關部門的進口批準文件。由上可見，我國對放射性物質的豁免規(guī)定要嚴于國際的相關規(guī)定，這有利也有弊，應該說與國際標準一致是有利的。

　　5．對策

　　陶瓷制品的放射性、關系人體健康和建設環(huán)境協調型社會、必須引起高度的重視，認真對待，國家一系列相關標準的出臺說明了我國政府對此的重視，我們對此既要重視又要以科學的態(tài)度去認識和對待，不要輕信片面的渲染和夸大。我們要嚴格控制陶瓷制品用原輔材料的放射性比活度、超標的不采用或經過一定處理達標后才能使用，我們對放射性元素及其相關的廢渣、廢水必須作到嚴格的相應處理，達到環(huán)保部門的要求。