氭

**氡**（拼音：dōnɡ，注音：ㄉㄨㄥ；英語：Radon；舊譯**氭**），是一種化學元素，化學符號為 **Rn**，原子序數為 86。氡是一種無色、無臭、無味的惰性氣體，具高度放射性，是鐳自然衰變後的間接產物。氡的同位素大多壽命短暫，其中最穩定的是 222Rn，半衰期僅 3.8 天，因此氡是自然界中最稀有的元素之一。在常規條件下，氡是密度最高的氣體物質之一。它同時也是唯一一種常規條件下只含放射性同位素的氣體元素，其輻射可以對健康造成損害。由於其放射性很強，所以針對氡的化學研究較為困難，已知化合物也很少。

在地球形成時已經存在的放射性元素之中，釷和鈾具有很長的半衰期。在它們緩慢衰變為穩定的鉛的過程中，氡會作為衰變鏈的一部份自然產生。釷和鈾的自然同位素半衰期都長達數十億年，因此這兩種元素連同鐳、氡等衰變產物，在今後幾千萬年後的豐度將仍和今天的程度相近。當氡氣衰變時，其衰變產物不再是氣體，而是固體物質，並且會粘附在各種表面上，例如空氣塵粒。如果這種塵粒進入呼吸管道，會附在肺部氣道中，增加患上肺癌的機會。

與其他放射性元素不同的是，氡是一種氣體，可輕易吸入體內。自然氡氣也因此是公眾所受到的游離輻射的主要來源，也是一般背景輻射的單一最大源頭。氡氣濃度在不同地點的濃度可以有巨大的差異。雖然壽命較短，但自然氡氣能在建築物中積累到遠高於正常的程度，特別是下沉至地下室和地勢較低的窄小空間中。一些泉水和溫泉也會釋放氡氣。

氡是一種重要的室內空氣污染物。根據美國國家環境保護局，氡是繼吸菸後的最大肺癌成因，每年在美國導致 21,000 人死亡，其中約 2,900 人從未吸過煙。根據估計，在非吸菸者群體中，氡是首位肺癌成因。

## 性質

### 物理性質

氡氣無色、無臭、無味，單靠人類感官無法探測。在標準溫度和壓力下，氡是一種單原子氣體，密度為 9.73 kg/m3，約為海平面地球大氣密度（1.217 kg/m3）的 8 倍。氡是密度最高的惰性氣體，也是室溫下密度最高的氣體之一。雖然在標準溫度和壓力下無色，但它在冷卻至冰點 202 K 以下後會因放射性發光，隨溫度降低而從黃色漸變為橘紅色。在凝結之後，氡同樣會因放射性發光。氡略溶於水，其可溶性相對比它輕的惰性氣體高。氡在有機化合物液體中的可溶性比在水中高得多。

### 化學性質

氡屬於一類價電子層已滿的元素，這些元素統稱為惰性氣體。由於其擁有 8 個外層價電子，所以它對於燃燒反應等多數常見化學反應都呈惰性。這種電子組態會形成穩定的低能組態，此時外層電子緊緊束縛在原子中。其第一游離能（即移除一顆電子所需的最低能量）為 1037 kJ/mol。但根據元素週期表的趨勢，氡的電負度比之上的元素氙要低，所以化學活性會比氙高。早期研究發現，水合氡的穩定程度應該與氯（Cl 
2）和二氧化硫（SO 
2）的水合物相當，且明顯比硫化氫（H 
2S）的水合物高。

由於價格高、放射性強，所以科學家不常進行氡的化學研究。已知的氡化合物很少，都屬於氟化物或氧化物。氡可以被氟等強氧化劑氧化，形成揮發性低的二氟化氡。在 250 °C 以上溫度，二氟化氡會分解成其組成元素的單質形態。由於氡壽命之短和放射性之強，研究未能確定該化合物的具體屬性。理論性研究則預測，二氟化氡分子中的氡 - 氟鍵長為 2.08 Å，且它的熱力學穩定性比同系物二氟化氙（XeF 
2）更高，揮發性更低。另一種氟化物 RnF 
6 的分子結構為八面體型，其生成焓預計將比二氟化氡更低。有研究稱 RnF4 和 RnF6 等較高氟化物是存在的，而且根據計算它們都是穩定化合物，但一些化學家則懷疑這項研究的結論。[RnF]+ 離子的形成反應式相信為：

　
: Rn (g) + 2 [O 
2]+ 
[SbF 
6]− 
  (s) → [RnF]+ 
[Sb 
2F 
11]− 
  (s) + 2 O 
2 (g)

五氟化銻、三氟化氯和 N 
2F 
2Sb 
2F 
11 由於可以和氡形成化合物，已考慮用於在鈾礦中去除氡氣。鹵化鐳中鐳的衰變也會產生氡化合物。[RnF]+ 的 SbF− 
6、TaF− 
6 和 BiF− 
6 鹽都是已知的。氡在 173 K（−100 °C；−148 °F）下可以被二氟化二氧氧化成 RnF 
2。

其他可能存在的氡化合物還包括氧化氡，其中只有三氧化氡已經確認存在。根據預測，羰基氡（RnCO）是一種具有直線形分子構型的穩定化合物。根據計算，Rn 
2 和 RnXe 分子的穩定性因自旋 - 軌道作用而大大提高。有科學家提出把氡包在富勒烯分子中，作為治療腫瘤的一種藥物。雖然氙可以形成 Xe (VIII)，但氡卻沒有發現能夠形成 Rn (VIII) 化合物。就算存在，RnF8 的化學穩定性也會非常低（XeF8 為熱力學不穩定化合物）。最穩定的 Rn (VIII) 化合物預計會是類似於過氙酸鋇的高氡酸鋇（Ba2RnO6）。Rn (VIII) 的不穩定性源自 6s 殼層的惰性電子對效應。

氡會和液態的互鹵化物 ClF、ClF3、ClF5、BrF3、BrF5 和 IF7 反應，形成 RnF2。在鹵素氟化物溶液中，氡不揮發，以 RnF+ 和 Rn2+ 陽離子以及含氟錯合物 RnF− 
3 和 RnF2− 
4 的形式存在，這類似於鈹 (II) 和鋁 (III)。Rn2+/Rn 的標準電極電位預測為 +2.0 V，但沒有證據表明氡在水溶液中會有穩定的離子或化合物。

### 同位素

氡沒有穩定同位素，已知的放射性同位素共有 36 種，原子量在 193 和 228 之間。其中壽命最長的同位素是 222Rn，半衰期約 3.8 天，它是 226Ra 的衰變產物，而 226Ra 則是 238U 的衰變產物。

除此之外半衰期超過一小時的同位素還有三種：211Rn、210Rn 和 224Rn。其中 220Rn 是釷的最穩定同位素 232Th 的自然衰變產物，通常稱為「thoron」。它會釋放 α 粒子，半衰期為 55.6 秒。219Rn 則是錒的最穩定同位素 227Ac 的產物，可稱「actinon」。它同樣釋放 α 粒子，半衰期為 3.96 秒。

#### 衰變產物

222Rn 是鈾衰變鏈的成員之一，其半衰期為 3.8235 天。它的主要衰變途徑會產生四種壽命很短的產物，所以通過測量產物的瓦解，可以得知最初氡的分佈情況。其衰變鏈如下表從上至下：

在一個持續充斥著氡的密閉空間內，短壽命子同位素的濃度會不斷增加，直到每種子同位素的衰變率都和氡相同為止，也就是達致平衡。氡平衡因子指的是某一時刻這些短壽命子同位素的放射性（對生物影響的主要因素）佔平衡時子同位素總放射性的比例。平衡時，此因子等於 1，這意味著衰變產物在氡母同位素的附近存留了足夠長的時間（一般為數小時），使兩者的放射性達成了平衡。此時每增加 1 pCi/L 的氡，都會使暴露量提高 0.01 WL（WL 為採礦業常用的輻射單位，定義請見下）。平衡條件並不會經常滿足，實際上在大多數家中，平衡因子一般在 40% 的水平。換言之，空氣中每 pCi/L 的氡都會有 0.004 WL 的衰變產物。

氡的子同位素會因靜電荷而吸附在塵粒上，而氡氣本身則不會。塵埃粘附在牆壁和傢具上，便會把子同位素從空氣中移除，這一般會使空氣的平衡因子低於 1。空氣的流通以及過濾系統都會降低因子，相反空氣粉塵則會提高因子，這包括香菸所產生的煙霧。空氣中高濃度的氡相關同位素會大大提高對人類健康的威脅。流行病學研究文獻中所列出的氡平衡因子是 0.4。

## 歷史及命名

德國物理學家弗里德里希・恩斯特・道恩（Friedrich Ernst Dorn）在 1900 年發現了氡元素。當時氡是繼鈾、釷、鐳和釙之後第五個被發現的放射性元素。道恩發現在一些試驗中，鐳化合物會散發一種放射性氣體。他將其稱為「鐳射氣」（Radium Emanation，簡稱 Ra Em）。1899 年，皮埃爾和瑪麗・居禮曾觀察到鐳所發出的氣體在一個月後仍保持其放射性。同年，蒙特婁麥吉爾大學的羅伯特・B・歐文斯（Robert B. Owens）和歐內斯特・拉塞福在測量來自氧化釷的輻射時，注意到了輻射量的波動變化。拉塞福發現，釷的化合物會持續散發某種放射性氣體，這種氣體會在數小時內保持放射性。他將其稱為「散發物」（Emanation），後來又稱為「釷射氣」（Thorium Emanation，簡稱 Th Em）。1901 年，他證明此散發物確實具有放射性，但把元素發現者的名譽留給了居禮夫婦。1903 年，安德烈 - 路易・德貝爾恩（André-Louis Debierne）在錒元素中觀測到了類似的散發物，即「錒射氣」（Actinium Emanation）。

人們為這三種氣體提出了多套命名方案：1904 年的 exradio、exthorio 和 exactinio，1918 年的 radon、thoron 和 akton，1919 年的 radeon、thoreon 和 actineon 以及 1920 年最終的 radon、thoron 和 actinon。由於這些氣體的光譜與氬、氪和氙相似，而且氣體呈化學惰性，所以威廉・拉姆齊於 1904 年猜測，散發物可能含有屬於惰性氣體一族的新元素。

1910 年，拉姆齊和羅伯特・懷特洛 - 格雷（Robert Whytlaw-Gray）分離出了氡氣，並對其密度進行了測量，確定它是已知最重的氣體。他們寫道「鐳射氣這一詞十分累贅」，並提出了新的命名「niton」（符號為 Nt）。該名稱來自拉丁文「nitens」，意為「發光的」，因為氣體能夠輻射發光。國際原子量委員會於 1912 年採用了這一命名。1923 年，國際化學元素委員會和國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）決定從 radon（Rn）、thoron（Tn）和 actinon（An）三者中選擇命名。之後，各元素的同位素不再擁有不同的名稱，而是以數字標號，統一命名。因此最穩定同位素 radon 就成了元素的正式命名，而 Tn 和 An 則分別改稱 220Rn 和 219Rn。直到 1960 年代，文獻一般都只是以「散發物」稱之。1962 年合成的氟化氡是首個被合成的氡化合物。

礦場中氡輻射量可以高達 1,000,000 Bq/m3。1530 年，帕拉塞爾蘇斯曾描述礦工所患的一種疾病，格奧爾格・阿格里科拉因此建議為礦井添加通風系統，以避免這種「山病」（Bergsucht）。1879 年，這種病症被判定為肺癌。對波希米亞亞希莫夫地區的鈾採礦所作出的調查，是第一項有關氡對健康的影響的研究。在美國，冷戰初期美國西南部鈾礦工人經過數十年的健康問題之後，直到 1971 年才有安全標準得以實施。

早在 1950 年，就有關於室內空氣中氡氣含量的記錄。1970 年代開始，人們開始研究室內氡氣的來源、影響濃度的因素、對身體的影響以及減輕氡含量的方法。室內氡氣問題於 1984 年在美國獲得了廣泛的關注和深入的調查。當年，一位工程師在對賓夕法尼亞州一座核電站進行例行監察的時候，被發現受到放射性污染。最終找到的放射性源頭，是其家中濃度過高的氡氣。

## 存量

### 濃度單位

氡在環境中的濃度所指的是 222Rn 同位素的濃度。雖然 220Rn 和 222Rn 的平均產生速率相近，但環境中的 220Rn 卻比 222Rn 少得多，因為前者的半衰期只有 55 秒，而後者則有 3.8 天。

空氣中的氡濃度一般以貝克勒每立方米（Bq/m3）的 SI 導出單位計算。在美國，另一種常見的單位是皮居禮每升（pCi/L），轉換關係為：1 pCi/L=37 Bq/m3。日常室內輻射暴露值平均約為 48 Bq/m3，但實際波動巨大；室外暴露值為 15 Bq/m3。

氡的 α 潛能：氡的所有子體衰變到 210Pb 時所發出的 α 粒子能量總和。單位是 J/m3 或者 MeV/L

礦業一般採用的單位稱為「工作水平」（working level，簡稱 WL），累積輻射量則以按月工作水平（working level month，簡稱 WLM）計算。1 WL 等於 1 升空氣中任何短壽命 222Rn 子同位素組合（218Po、214Pb、214Bi 及 214Po）釋放 1.3×105MeV 的 α 潛能；1 WL 也等於 2.08×10−5 焦耳每立方米空氣（J/m3）。在一個工作月（即 170 小時）內接受 1 WL 輻射，就等於 1 WLM 的累計輻射量。這大約等於在氡濃度為 230 Bq/m3 的空氣中生活一年。累積輻射量的 SI 單位為焦耳小時每立方米（J・h/m3），轉換關係為 1 WLM=3.6×10−3 J·h/m3。

222Rn 會衰變成 210Pb 以及其他放射性同位素。

自然環境中的氡含量很低，無法以化學方法測得。相對很高的 1000 Bq/m3 濃度只等同於每立方米含 0.17 皮克的氡。大氣中氡原子佔所有分子的比例平均為 6×10−20，即每毫升 150 個原子。在整個地球大氣層中的氡輻射量只來源於幾十克的氡，而這些衰變中的氡不斷被鐳和鈾新產生的氡所取代。

### 自然產生

氡是從鐳 - 226 的放射性衰變所產生的。鐳 - 226 出現在鈾礦、磷鹽岩、頁岩以及花崗岩、片麻岩和片岩等火成岩及變質岩中。石灰石等較常見岩石中則含有較少量的氡。每平方英里、深 6 英尺（2.6 平方公里、深 15 厘米）的地表土壤內含有約 1 克的鐳，這些鐳向大氣釋放少量的氡。全球土壤每年估計釋放 24 億居禮（90 TBq）的氡。

不同地方的氡濃度可以有巨大的差異。戶外空氣中濃度介乎 1 至 100 Bq/m3，在海面則更低（0.1 Bq/m3）。在洞穴、通風的礦井以及不通風的房屋內，濃度可高達 20 至 2,000 Bq/m3。美國鈾礦作業守則規定氡濃度須在一個「工作水平」以下。中國鈾礦冶 EJ/T378-89 規定工作場所氡濃度≤3700Bq/m3，即相當於美國的 1WL。1976 年至 1985 年所測量數據顯示，第 95 百分位水平可以高達近 3 個工作水平（每升空氣含 546 pCi 氡 - 222，即 20.2 kBq/m3）。奧地利巴特加斯泰因未通風的礦井中氡濃度平均值為 43 kBq/m3（1.2 nCi/L），最高值為 160 kBq/m3（4.3 nCi/L）。

氡主要通過鈾衰變系產生（222Rn），微量經釷衰變系產生（220Rn）。土地和建築材料只要含有微量的鈾或釷，就會自然散發出氡氣，特別是在鈾濃度較高的花崗岩和頁岩地區。然而，並不是所有的花崗岩地區都會發出高濃度的氡氣。氡可以經土地的空隙和裂縫中轉移至地表，並會積聚在洞穴和水源中。由於半衰期非常短（222Rn 只有 3.8 天），所以隨著離源頭距離的增大，氡的濃度會迅速下降。季節和氣候對氡的濃度有很大的影響，例如在逆溫和無風狀態下空氣會有較高濃度的氡。

某一些泉水和溫泉可釋放高濃度的氡。美國蒙大拿州博爾德鎮、日本鳥取縣三朝町、德國巴特克羅伊茨納赫等地都擁有釋放氡氣的高鐳含量泉水。泉水的氡濃度要超過 2 nCi/L（74 kBq/m3）才會被歸類為氡礦物水源。義大利梅拉諾的泉水含 2,000 kBq/m3 的氡，而路利西亞（Lurisia）的泉水氡濃度甚至高達 4,000 kBq/m3。

地球大氣層中的氡濃度非常低，所以表面水中的氡會迅速揮發到空氣當中。岩石中的 226Ra 會不斷衰變產生 222Rn，因此地下水具有較高的氡濃度。同樣，在土地下的飽和帶的氡含量比不飽和帶高。

一些石油也含有氡。由於氡的壓力溫度曲線和丙烷相似，所以煉油廠在根據不同沸點分離石油成份後，輸出的丙烷部份可能會具有放射性。

不少石油及天然氣工業所產生的殘留物都含有鐳及其衰變產物。油井中的硫酸鹽垢有時會含有鐳，而水、石油和天然氣則有時含有氡。氡的衰變產物會在管道內壁形成一層固體放射性物質。

1971 年，阿波羅 15 號在經過月球阿里史塔克斯隕石坑上空 110 公里處時，探測到 α 粒子數急劇上升。當時科學家推斷 α 粒子來自 222Rn。之後從月球勘探者 α 粒子光譜儀所取得的數據可以推論，α 粒子數的上升的確是 222Rn 所引起的。

### 室內累積

住房內可含有高濃度氡氣是在 1985 年意外發現的。美國工程師斯丹利・瓦特拉斯（Stanley Watras）在進入一座核電站前接受嚴格的輻射測試時，被發現曾受放射性物質污染。其後人們發現，污染的源頭是其家中濃度過高的氡氣。

在同一地帶內的室內氡濃度的一般假設符合對數正態分佈。所以在估算氡濃度「平均值」時，通常使用幾何平均值。

大部份建築內都有少量的氡，一般的家居氡輻射量約為 100 Bq/m3（1.3 pCi/L）。在一些歐洲國家，平均濃度範圍可低至 10 Bq/m3 以下，高至 100 Bq/m3 以上。氡典型的幾何標準差介乎 2 至 3 之間，也就是根據 68-95-99.7 規則，氡的濃度有 2% 到 3% 的機會比幾何平均值高出 100 倍。在一個小時內，氡在同一個地點的濃度波動幅度可達到兩倍。濃度在同一座房屋的不同房間也會有巨大的差異。

室內氡暴露主要來自地底岩石和建築材料，如花崗岩。大部份的氡經過房屋最底層與地表接觸的地方進入室內，這些進入點包括地基裂縫、建築接口、牆壁空隙和孔洞、管道周圍的空間以及供水管等。若建築的地基或一樓地板裂縫或漏氣，土壤中的氡便可能逸散至室內。密閉、通風不足也可能加重氡的濃度。

愛爾蘭科克郡馬樓鎮（Mallow）曾錄得最高濃度值之一，引發當地居民有關肺癌的憂慮。美國氡濃度最高的地區位於愛荷華州和賓夕法尼亞州東南部的阿巴拉契亞山脈。愛荷華州之所以有偏高的平均氡濃度，是因為大型冰川作用將加拿大地盾的花崗岩磨碎後，岩石沉積並組成了愛荷華地區的泥土。州內的許多城市，如愛荷華城，都有規定新造房屋必須有預防氡氣的設施。一些地區利用鈾礦渣作堆填，因此後來建造於其上的房屋可能會有較高的氡輻射量。

### 工業生產

氡是鈾礦加工過程中用 1% 氫氯酸或氫溴酸浸洗之後的副產品之一。溶液中提取出的氣體混合物包含 H 
2、O 
2、He、Rn、CO 
2、H 
2O 和各種烴。在 720 °C 下使氣體接觸銅，可移除 H 
2 和 O 
2；KOH 和 P 
2O 
5 則可以以吸附作用移除酸和水氣。最後可用液氮冷凝氡氣，再用昇華過程把氡氣從其他殘餘物中分離出來。

氡的商業買賣是受到管制的，但在校準 222Rn 測量儀器的情況下可以購買少量含有氡的鐳溶液。每毫升鐳溶液價格近 6 千美元，而且每一時刻只含有約 15 皮克的氡。溶液所含的鐳 - 226 經 α 衰變，半衰期為 1600 年。氡是其中一種衰變產物，其累積速率約為 1 mm3 每天每 1 克鐳。衰變迅速達致平衡，溶液會不斷產生新的氡，其放射性將與鐳相同（50 Bq）。氣態 222Rn（半衰期約為 4 天）會擴散並逃逸出容器。

### 濃度表

### 累積劑量

UNSCEAR 1993 年報告中採用的氡 - 222 的劑量轉換因子為 9nSv/(Bq/m3)；平衡因子（氡與其短壽命子體平衡態的度量）室內取 0.4，室外取 0.6；居留因子室內取 0.8，室外取 0.2。導出氡 - 222 的年有效劑量：

* 室內：40Bq/m3 × 0.4 × 7000h × 9nSv/(Bq/m3) = 1.0mSv
* 室外：10Bq/m3 × 0.6 × 1760h × 9nSv/(Bq/m3) = 0.095mSv

## 應用

### 醫學

20 世紀初，庸醫曾利用氡來治療各種疾病。病人在密封的小房間內接觸氡，以獲取「治療功效」。很快人們便發現，氡的游離輻射能夠致癌。雖然氡的放射性可以殺死癌細胞，但它對健康細胞同樣有損害。游離輻射會導致自由基的形成，進而在細胞及基因上造成更大的傷害，甚至會引發癌症。

曾有人提出用氡的輻射激效來治療關節炎等自體免疫性疾病。20 世紀末至 21 世紀初，美國蒙大拿州傑佛遜縣的一些「健康礦井」吸引了不少渴望消除關節炎等疾病的人來飲用放射性井水和暴露在氡氣之中。然而因為高劑量輻射會對身體產生負面影響，所以這一療法並不受到醫生的鼓勵。

捷克亞希莫夫自 1906 年起便有使用放射性水浴，而奧地利巴特加斯泰因則在氡被發現之前就已有放射性水浴的使用。日本鳥取縣三朝町也有富含鐳的溫泉。德國巴德布蘭巴赫則有飲用放射性水的療法。奧地利加斯泰納 - 海爾施多蘭（Gasteiner-Heilstollen）、波蘭希維拉杜夫 - 茲德魯伊、切爾涅瓦 - 茲德魯伊（Czerniawa-Zdrój）、科瓦雷、隆代克 - 茲德魯伊等地、羅馬尼亞米耶爾庫雷亞丘克和美國蒙大拿州傑佛遜縣都有吸入含氡空氣的療法。在美國和歐洲有各種氡水療，人們相信在這種高氡含量環境下暴露幾分鐘至幾個小時，所受到的輻射有提神的作用。

氡可用於放射治療，但大部份已被粒子加速器及核反應爐所產生的其他放射性同位素所取代。氡可以經金或玻璃「種子」植入體內，用於治療癌症。鐳所放出的氡氣經一個泵進入一條金製長管進行收集，長管再經擠壓、切割，形成多個較短的部份。金可以包住氡氣，並阻止 α 和 β 粒子的逃離，只濾出氡及其衰變鏈中的短壽命同位素（218Po、214Pb、214Bi、214Po）所發出的伽馬射線，從而殺死病變細胞。每個種子的輻射量在 0.05 至 5 毫居禮（2 至 200 MBq）之間。

氡以及衰變鏈中的首幾個衰變產物都具有較短的壽命，因此種子一開始留在體內。在 12 個半衰期（43 天）之後，氡的輻射量已達到原先的 2000 分之一。此時主要的殘餘輻射來自氡的衰變產物之一 210Pb，以及它的子同位素 210Bi 和 210Po。210Pb 的半衰期為 22.3 年，即氡的 2000 倍，輻射量因此是氡的 2000 分之一。

20 世紀初，一些受 210Pb 污染的金進入了美國珠寶業。這是因為曾經含有 222Rn 的金種子在氡衰變殆盡後，經過重新熔化流入了市場。

### 科學研究

泥土發出氡氣的量隨土壤類型和表面鈾含量而改變。一些大氣學專家利用這一現象來追蹤空氣的流動。由於氡會迅速流失到大氣之中並且衰變，所以可在水文學中用於研究地下水和溪水之間的交互作用。溪中若含有較高濃度的氡，就意味著附近有地下水的注入。

地質斷層上方的氡濃度較高，所以通過測量氡在土壤中的濃度，可以測繪地表斷層地圖。同樣，氡濃度可以用來測量地溫梯度。

一些科學家研究地下水氡濃度的變化是否可以作地震預測。氡的半衰期有 3.8 天，所以可在地底裂縫剛形成後不久被探測到。有科學家猜想，氡濃度的上升是新的地底裂縫形成的跡象。裂縫促進了地下水的流動，使氡得以逃逸出來。新裂縫有可能是大型地震的前兆。然而在 1970 至 1980 年代，人們通過測量發現，斷層附近的氡濃度並未因地震而升高，有時測量到氡以後也沒有發生地震。因此以氡作為地震發生的指標並不可靠。截至 2009 年，美國國家航空暨太空總署正在調查氡氣濃度變化有否可能是地震發生的前兆之一。

氡是地熱發電廠的污染物之一，因為從地底深處所抽出的物質含有氡。但是氡能快速散發，所以不少調查都發現其放射性不會造成危害。另外，地熱發電過程一般會將抽出的物質再次打入地底，所以對環境的影響較小。

氡曾在 1940 至 50 年代用於工業放射性攝像。第二次世界大戰後不久，其他價格更低、α 輻射危害較低的 X 射線源便取代了氡。

## 健康危害

### 礦井

氡 - 222 的衰變產物已被國際癌症研究機構列為人類致癌物質。由於氡氣可以吸入體內，所以長期暴露在氡氣之中的人患上肺癌的機率較高。1940 至 50 年代，安裝礦井通風系統的安全標準尚未實施，因此在捷克共和國、美國西南部和南澳的非吸菸鈾礦工人和採石工人當中，氡氣與肺癌有直接聯繫。儘管人們早在 1950 年代就已了解氡氣的危險，但在 1970 年代之前，有關氡氣的安全措施都沒有得到妥善的管理。這段時間在美國甚至有商人向公眾開放廢棄鈾礦，並宣傳呼吸地底氡氣的健康功效，包括舒緩哮喘、痛風以及各種疼痛不適。然而研究已證明氡氣是沒有這些功效的。

在實施通風系統等措施之後，大部份礦井的氡水平已經降低，一些鈾礦工人的年均輻射值已經降至一般家中的水平。這有效減少了職業所致的癌症，但目前仍在高氡濃度礦井工作或曾在這些礦井工作的工人仍可能有相關的健康問題。礦工患癌的相對危險度降低之後，對額外風險的探測也變得更加困難。

除了肺癌以外，科學家也猜測氡會引發白血病。對於公眾所進行的各項調查並未得出一致的結論，但針對鈾礦工人的一項研究則發現氡的輻射量與慢性淋巴細胞性白血病有直接的關係。

### 家居暴露水平

美國、歐洲和中國的多項病例對照研究表明，氡（準確來說是氡的衰變產物）與肺癌有關聯。美國環保局將氡列為第二位肺癌成因及第一位環境致癌因素。英國和法國也得出了類似的研究結果。美國每年約有 2 萬 1 千人因氡所引致的肺癌而死亡。一項大型試驗發現，就算是美國環保局所建議的 4 pCi/L 水平，長期暴露也會使患肺癌的風險增加 50%。

大部份有關家居氡輻射量的模型都以礦工為基礎。由於吸菸等其他健康因素甚多，所以有關家居氡輻射量對健康影響的直接估計和測量是極為困難的。

研究表明家居氡氣會導致患肺癌的風險增加。不過，吸菸是有關肺癌成因的研究中一項極大的誤差來源，所以這些研究結論須被謹慎地對待。

### 行動水平及參考水平

世界衛生組織於 2009 年提出了 100 Bq/m3 的建議住宅參考水平。如果這項水平無法達到，則應以 300 Bq/m3 作為最高水平。此參考水平不作為限制，而應是全年平均氡濃度的可接受最高值。

不同組織會建議不同的行動水平。例如，美國環保局建議在 74 Bq/m3（2 pCi/L）的水平就要做出行動，而歐盟則建議舊房屋內達到 400 Bq/m3（11 pCi/L）或新房屋內達到 200 Bq/m3（5 pCi/L）時須做出行動。英國健康保護局於 2010 年 7 月 8 日所發佈的新建議把 100 Bq/m3 列為「目標水平」，並將行動水平保持在 200 Bq/m3。2010 起，挪威使用與英國相同的水平，所有新房屋都必須有防護氡氣的設施。

### 與吸菸的關係

根據美國環保局，吸菸者與從未吸菸者的患癌風險均可能因受氡暴露而提高。在平均濃度 4 pCi/L 的氡的暴露下，吸菸者每千人可能有 62 人患肺癌，從未吸菸者中每千人可能有 7 人患肺癌。

歐洲的一項匯集研究則顯示，對象的肺組織病型會影響氡氣對他的影響程度：氡的危險性對小細胞肺癌患者（幾乎全是吸菸者）較高，對如肺腺癌等主要影響非吸菸者的病型則較低。針對這項研究的一篇評論認為，「單單提及家居氡氣的致病風險是不恰當的。風險既來自吸菸，又來自氡對吸菸者的協和作用。如果沒有吸菸，則影響似乎是微不足道的。」

一項有關乳房切除術後放射治療輻射的研究認爲，有必要發展簡單的模型，以評估吸菸和輻射對患癌風險的結合及獨立效應。對線性無閾值模型（LNT）計算方法的新的討論也支持這一觀點。

### 與二手菸的關係

在二手菸和家居氡氣之間的協和作用上，研究並不充分。從歐洲的匯集研究數據無法判斷，這種協和作用是否造成了非吸菸者稍稍提高的患癌風險。

2001 年的一項實驗調查了 436 位患了肺癌的從未吸菸者及 1649 位從未吸菸者對照組，並顯示氡氣使從未吸菸者的患肺癌風險增高。遭受二手菸的人承受了全部的風險升幅，而不在二手菸環境下的人則沒有因氡氣水平的升高而提高患癌風險。

### 食水

科學家對進食氡對人體的影響所知甚少。研究指出，氡的生物半衰期在 30 到 70 分鐘之間，在 100 分鐘後有 90% 的移除率。1999 年，美國國家研究委員會對食水所含的氡氣進行調查，並發現攝入後的健康風險幾乎可以忽略。來自地底的水源可以因周邊的岩石和泥土而含有大量的氡氣，而地表水源的氡含量則一般較低。

除經食水進入體內以外，氡氣還可以在水溫升高、水壓降低以及與空氣接觸時釋放出來。淋浴為氡氣的釋放製造了最佳的條件。在一般用水情況下，含有 104pCi/L 氡氣的水可以使室內空氣的氡濃度提高 1 pCi/L。

### 測試及預防

簡單的氡氣測試共有幾種。在某些國家，這些測試通常在已知氡氣風險較高的地方定期進行。作篩查之用的短期氡氣測試器價格便宜，有時甚至是免費的。短期氡氣測試有非常重要、必須遵守的步驟。試驗盒中的採集器須先在房屋最底層放置 2 至 7 天，再送往實驗室分析。另外也有可長期測量氡氣的測試器，採集時間可長至一年。利用室外試驗盒可以在建築施工開始之前測試氡氣水平。

氡氣水平會因天氣等因素自然波動，所以首次測試可能不能準確反應家居平均氡氣水平。在一天當中溫度最低、壓差最大之時，氡氣水平最高。因此，如果最初數值較高（超過 4 pCi/L），就應再次進行測試，以避免因倉促展開降低氡氣的措施而浪費金錢。如得出 4 至 10 pCi/L 之間的數值，則有必要進行長期氡氣測量。如數值超過 10 pCi/L，則只要再進行一次短期測試，以免延誤實施所需的安全措施。

由於氡的半衰期只有 3.8 天，所以在源頭被移除後數星期內，氡氣水平就會大大降低。改善房屋的通氣設施亦可減少氡氣。在一般情況下，通氣越差，室內氡氣濃度就越高。如果房屋通風良好，室內外氡氣水平應該一致，在 1 至 100 Bq/m3 間，通常為 10 Bq/m3）。

減少氡氣在房屋內積累的主要方法共有四種：

* 分板減壓（土壤抽吸），加強底層通風；
* 加強整個房屋的通風，並避免氡氣從地下室流入起居室；
* 在地下室安裝氡氣儲槽；
* 安裝正壓通風系統。

美國環保局建議以通風管道及抽風機將土壤中的氡氣轉移至室外遠離窗戶及其他建築物進出口處。此做法稱為分板減壓，亦稱土壤抽吸，能避免氡氣進入建築物。但環保局不建議只密封地縫、孔洞，因為這種方法無法可靠地大量降低氡氣水平。

正壓通風系統可以和熱交換器一同使用，以減少在與室外交換空氣的時候所喪失的能量。直接把地下室空氣吹出室外並不可行，因為氡氣可能會因此被抽入室內。如果房屋底下是一層窄小的管道空間，則可以用一層塑膠膜隔開空間內的氡氣，並用抽風系統將氡氣引導至室外。

## 參考資料

## 外部連結

* 元素氡在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的介紹（英文）
* EnvironmentalChemistry.com —— 氡（英文）
* 元素氡在 _The Periodic Table of Videos_（諾丁漢大學）的介紹（英文）
* 元素氡在 Peter van der Krogt elements site 的介紹（英文）
* WebElements.com – 氡（英文）
* （英文）美國環保局有關氡氣的網頁：Radon （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）、radon publications （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）National Radon Program Services （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），堪薩斯州立大學
* （英文）英國健康保護局有關氡氣的資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）Frequently Asked Questions About Radon （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（有關氡氣的常見疑問），國家安全委員會
* （英文）Radon （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），_The Periodic Table of Videos_（諾丁漢大學）
* （英文）美國肺科協會有關氡氣和肺健康的資訊
* （英文）加拿大肺科協會：氡氣對健康的影響
* （英文）英格蘭和威爾斯的氡氣濃度分佈圖 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（2000 年聯合國原子輻射效應科學委員會對聯合國大會的報告），含科學附件：Annex B: Exposures from natural radiation sources（附件 B：自然輻射源暴露量）