你家的花岗岩地砖是否具有放射性?怎样选择天然石材?_

谈起放射性，人们首先想到的往往是原子弹、核电站、医院的放射科设施。然而实际上，具有放射性的物质实则就在人们身边。

核素是由一定数量的质子和中子组成的原子。我们将具有相同质子数的核素称为元素，而同位素是具有相同质子数和不同中子数的一组核素。根据原子核的稳定性，可以将自然界中的同位素分为稳定同位素和放射性同位素。其中，放射性同位素的原子核不稳定，它们会通过放射性核衰变过程不断自发地放射出质点和能量，转变为稳定的核素。已发现的天然同位素有341种，其中放射性同位素有67种，占比约五分之一。

早在1902年，英国物理学家卢瑟福就发现核衰变反应自发不断进行，具有恒定的衰变比例，不受温度、压力等物理化学推荐的影响。他凭借对放射性核衰变的研究，戏剧性地作为物理学家获得了1908年诺贝尔化学奖。

图：英国物理学家，诺贝尔化学奖获得者，欧内斯特·卢瑟福。（来源：www.wiki.com）

天然岩石中普遍存在放射性同位素。这是地质学家们获得岩石年龄、追踪岩浆来源、解释成矿作用和反映地球演化的重要基础，也是引发人们对石材是否具有放射性危害疑虑的原因。

需要首先指出的是，人们常说的作为天然石材的“花岗岩”，与岩石学定义的“花岗岩”并非是同类。根据2024年发布的《天然石材统一编号》（GB/T 17670-2025）国家标准，天然石材按照岩石矿物成分、物理性能仅分为花岗石、大理石、石灰石、砂岩、板石和其他石材，其中花岗石包含超过三百种产自国内外、具有不同特性的石材。而在岩石学定义中，广义的花岗岩是指石英含量介于20-60%之间的酸性侵入岩，狭义的花岗岩更是要求碱性长石的含量大于或等于斜长石，同时石英含量占矿物总量约三分之一。

因此，许多常被视作“花岗岩”的石材其实是其他类型的岩石，例如具有金色斑点的黑色石材“黑金沙”实际上是辉长岩，是一种石英含量很低的基性岩；“印度蓝”等石材常具有暗色板片状矿物断续分布的片麻状构造，这是变质岩中片麻岩的特征。因此应当考虑石材的岩石类型来讨论它们的放射性危害。

图：黑金沙（上）与印度蓝（下）石材。（来源：http://www.stone315.com）

在岩浆结晶的过程中，一些元素倾向于先留在岩浆中，被称为不相容元素。而U、Th等具有放射性同位素的元素是典型的不相容元素，因此越晚结晶形成的岩浆岩具有越高的U、Th等元素含量，也就具有较高的放射性核衰变强度。花岗岩等酸性岩从岩浆中结晶的次序要晚于中性岩、基性岩和超基性岩。地球物理学家发现大陆地壳的平均热生产估计值低于1 μW/m3，而花岗岩的热生产率平均为3.54 μW/m3，远高于大陆地壳的平均热量，说明其含有高于大陆地壳平均值的放射性同位素含量。岩石学家对安徽省、山东省的岩浆岩进行统计学调查也发现，中酸性岩浆岩的U、Th元素含量显著高于基性岩。

图：山东地区岩浆岩中Th、U元素的丰度。（来源：https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-5005.2024.01.003）

如上所述，一些岩石确实具有较高的放射性，但它们的放射性是否已经达到了会危害人体健康的程度呢？

有放射性不代表就具有放射性危害，因为我们需要得知其放射性强度是否高到能够影响人体健康。地质学家通过仪器测定，可以知道一些地区岩石的放射性强度，从而给出一些石材可以或不能用于建筑材料的结论：如印度一些石材具有高于世界平均水平的放射性同位素含量，但是仍然在安全范围内；埃及一个花岗岩地体的石材则具有很高的放射性同位素含量，让其不能作为建筑材料。但对于难以得到检测仪器的人们来说，参考国家给出的建议是更加便捷经济的选择。

图：印度西南海岸岩石中226Ra、232Th和40K的频率分布曲线。（来源：https://doi.org/10.1007/s10967-021-08114-y）

2010年发布的国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010）考虑物质中的某种核素放射性活度与该物质的质量之比值“放射性比活度”，将装饰装修材料分为三类：A类装饰装修材料具有低的放射性比活度，产销与使用范围不受限制；B类装饰装修材料具有中等放射性比活度，可用于部分民用建筑物、工业建筑内饰面及其他一切建筑的外饰面；C类装饰装修材料具有较高的放射性比活度，只可用于建筑物的外饰面及室外其他用途。因此在购买室内建材时，选择A类装饰装修材料即可避免放射性危害。