黔東松桃—黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)留茶坡組放射性影響評價

息朝莊+金中國+劉開坤+李艷桃

摘 要 通過綜合分析研究黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地層γ輻射測量、土壤氡氣測量和天然放射性元素含量等資料，調(diào)查本區(qū)放射性水平。結(jié)果表明：研究區(qū)留茶坡組地層巖礦樣、土壤樣和揀礦樣中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K與貴州省土壤放射性核素背景值、我國土壤放射性核素背景值對比絕大多數(shù)均較低。通過單因子指數(shù)法對研究區(qū)放射性水平污染情況進(jìn)行評價，絕大多數(shù)為無污染區(qū)，極少部分為重度污染。據(jù)水樣中放射性水平與我國自來水標(biāo)準(zhǔn)相比較，多數(shù)低于我國自來水標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 放射性水平；留茶坡組；松桃-黃平地區(qū)；黔東

中圖分類號：F631.6+22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Abstract： The radioactivity of Liuchapo group of Upper Sinian-Lower Cambrian in Songtao-Huangping in the eastern Guizhou is reflected through the comprehension research of the γ radiation measurement， the soil radon measurement and the natural radioactivity elements. The results reflect that most of the natural radioactivity elements （ 238U、232Th、226Ra、40K） of the rock or mineral sample of the Liuchapo group， the soil sample and the pickup sample are low which relative to the soil radioactivity elements background value of Guizhou and our country. The radioactive pollution level in the study area is evaluated through the single factor index method， the results reflect that the most area is no pollution and less area is serious pollution area. According to the sample of radioactive level compared with tap water standard in our country， most areas are less than tap water standard.

Keywords： radiation levels； Liuchapo group； Songtao-Huangping area； eastern Guizhou

由于部分地層中天然放射性元素（238U、232Th、226Ra、40K等）衰變之后而產(chǎn)生的α射線、β射線、γ射線和衰變子體等會導(dǎo)致附近空氣中的γ輻射劑量率及空氣、土壤氡氣濃度水平升高，如果長時間照射，將會對人體健康造成潛在影響。近年來眾多專家學(xué)者對放射性礦山、土壤和金屬礦天然核素放射性水平進(jìn)行調(diào)查和評價[1-9]。本次工作結(jié)合野外對黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地層的調(diào)查，根據(jù)其分布特征，分析其可能產(chǎn)生的放射性環(huán)境影響。通過留茶坡組地層中γ輻射劑量率和土壤氡氣測量，分析巖礦樣（238U、232Th、226Ra）和水樣、土壤樣、揀礦樣中的（238U、232Th、226Ra、40K）含量，綜合調(diào)查和分析評價該區(qū)放射性環(huán)境現(xiàn)狀。

1 黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地層概況

野外環(huán)境地質(zhì)調(diào)查選擇在黃平縣至松桃縣地區(qū)，并采集樣品（圖1、圖2）。本次野外考察對象是硅質(zhì)巖夾煤層，本區(qū)域出露的留茶坡組主要是上震旦-下寒武統(tǒng)留茶坡組，共分3段：上部為灰?guī)r：灰黑色薄-中厚層細(xì)粒石灰?guī)r；時夾鈣質(zhì)頁巖，小褶曲，含大量網(wǎng)狀方解石脈。中部為碳質(zhì)頁巖：黑色博層狀碳質(zhì)頁巖，含黃鐵礦和磷質(zhì)結(jié)核，底部含量較多，向上變少，近底部見石煤層。下部為硅質(zhì)巖：黑色偶為藍(lán)灰色薄層硅質(zhì)巖，時夾碳質(zhì)頁巖薄層，小褶曲發(fā)育，層理清晰，部分地區(qū)含層狀結(jié)核狀磷礦。

2 評價方法、取樣和化驗

2.1 評價方法選取

本次黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地層放射性水平調(diào)查選取環(huán)境地表γ輻射劑量率，土壤氡氣含量，巖礦樣天然放射性元素（238U、232Th、226Ra）含量，水樣、揀礦樣和土壤樣中等天然放射性元素（238U、232Th、226Ra、40K）含量。

2.2 現(xiàn)場檢測

2.1.1 環(huán)境地表γ輻射劑量率

儀器設(shè)備為北京核工業(yè)研究院生產(chǎn)的FD-3013數(shù)字γ輻射儀、HD-2000γ輻射儀和福州智元儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的RP6000智能x-γ輻射儀。測量依據(jù)為《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》（GB14583-1993）。測量方法：首先，選取留茶坡組地層出露的區(qū)塊測量環(huán)境地表γ輻射劑量率大小，并在選區(qū)內(nèi)采用定點、定時測量方法，根據(jù)設(shè)計要求，點距250～500 m，每個測點進(jìn)行2～3次讀數(shù)，誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，否則重新進(jìn)行讀數(shù)，兩次測量的平均值作為該點的測量值。

2.1.2 土壤氡濃度

儀器設(shè)備為上海申核電子儀器有限公司的FD-216環(huán)境氡測量儀和北京核工業(yè)研究院生產(chǎn)的FD-3017A土壤氡測量儀。測量依據(jù)為《氡及其子體測量規(guī)范》（EJ/T605-91）。測量方法選擇留茶坡組地層出露的地區(qū)，進(jìn)行土壤氡濃度測量。

2.3 采樣及分析化驗

本次黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地層放射性水平調(diào)查采集巖礦樣、水樣、土壤樣、揀礦樣共45件。

在四川省核工業(yè)輻射測試防護(hù)院進(jìn)行樣品分析化驗，分析儀器為氡釷分析器自動定標(biāo)器FD-125 FH463B、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICAP Qa、原子吸收分光光度計GGX-900。其中水樣利用硫酸鋇共沉淀射氣閃爍法測定水中Ra，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測U、Th，原子吸收法測K；固體樣利用等離子體質(zhì)譜法測U、Th，原子吸收法測K，射氣法測Ra。

3 劑量管理極限值與背景值

3.1 環(huán)境貫穿輻射劑量率的極限值

據(jù)《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求》（EJ/T977-95），《有色金屬礦產(chǎn)天然放射性核素限量》（GB20664-2006）和《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-02）等的規(guī)定，輻射劑量率<520 nGy/h（扣除本底）。按照《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》（GB14583-1993）“在進(jìn)行γ輻射劑量率測量時應(yīng)扣除儀表對宇宙射線的響應(yīng)部分。雖然不同儀表設(shè)備對宇宙射線的響應(yīng)不同，但可根據(jù)理論計算，或者在水深大于3 m，距離岸邊大于1 km的淡水面上與對宇宙射線響應(yīng)已知的儀表比較得出”的規(guī)定，研究區(qū)在清水江測得背景值為17.9 nGy/h。

3.2 土壤氡濃度的劑量極限值

按照《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325-2010）要求，建筑工程地點土壤氡濃度<20000 Bq/m3。因此，留茶坡組地層環(huán)境土壤氡濃度<20000 Bq/m3，為安全區(qū)，而>20000 Bq/m3為危險區(qū)。

4 黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組放射性水平

4.1 環(huán)境地表γ輻射劑量率含量

本次野外地質(zhì)調(diào)查γ輻射劑量率已扣除環(huán)境本底γ輻射劑量率。黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組對陸地γ輻射劑量率影響水平見表1。在研究區(qū)以貴州省岑鞏縣都坪鎮(zhèn)、貴州省岑鞏縣木榨村、貴州省三穗縣和貴州省松桃縣這四個地區(qū)為例，調(diào)查評價留茶坡組γ輻射對環(huán)境的影響。

岑鞏縣都坪鎮(zhèn)γ輻射劑量率范圍為59.40～243.40 nGy/h，平均值138.04 nGy/h，標(biāo)準(zhǔn)差39.12 nGy/h。岑鞏縣木榨村γ輻射劑量率范圍為63.85～183.00 nGy/h，平均值123.56 nGy/h，標(biāo)準(zhǔn)差18.10 nGy/h。三穗縣γ輻射劑量率范圍為60.70～1132.75 nGy/h，平均值183.93 nGy/h，標(biāo)準(zhǔn)差154.99 nGy/h。松桃縣γ輻射劑量率范圍為57.00～907.15 nGy/h，平均值113.18 nGy/h，標(biāo)準(zhǔn)差70.94 nGy/h。

4.2 土壤氡濃度

經(jīng)過野外地質(zhì)調(diào)查，黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組調(diào)查區(qū)土壤氡濃度含量見表2。岑鞏縣都坪鎮(zhèn)土壤氡濃度范圍為1500.53～90000.12 Bq/m3，平均值9761.72 Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)差10733.95 Bq/m3。岑鞏縣木榨村土壤氡濃度范圍為1650.27～54743.37 Bq/m3，平均值6836.93 Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)差6257.76 Bq/m3。三穗縣土壤氡濃度范圍為2035.51～54319.52 Bq/m3，平均值9600.85 Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)差10733.95 Bq/m3。松桃縣土壤氡濃度范圍為910.54～43603.10 Bq/m3，平均值3530.05 Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)差4897.91 Bq/m3。

4.3 巖礦樣、水樣、土壤樣和揀礦樣放射性水平

黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組研究區(qū)14個巖礦樣放射性水平統(tǒng)計情況見表3。由表3可知，238U范圍為103～843 Bq/kg，平均值493 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差219 Bq/kg；232Th范圍為10.80～27.53 Bq/kg，平均值19.09 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差4.51 Bq/kg；226Ra范圍為2010～13870 Bq/kg，平均值9604 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差3657 Bq/kg。

研究區(qū)10個水樣放射性水平統(tǒng)計情況見表3。由表3可知，238U范圍為<0.03～0.55 Bq/kg，平均值0.36 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差0.17 Bq/kg；232Th含量<0.05 Bq/kg；226Ra范圍為0.01～0.06 Bq/kg，平均值0.03 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差0.02 Bq/kg；40K范圍為0.21～5.05 Bq/kg，平均值1.87 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差1.54 Bq/kg。

研究區(qū)10個土壤樣放射性水平統(tǒng)計情況見表3。由表3可知，238U范圍為3.29～117.00 Bq/kg，平均值55.55 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差47.10 Bq/kg；232Th范圍為12.60～60.70 Bq/kg，平均值34.06 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差18.52 Bq/kg；226Ra范圍為47.10～897.60 Bq/kg，平均值468.76 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差322.55 Bq/kg。40K范圍為269.20～907.80 Bq/kg，平均值521.13 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差209.61 Bq/kg。

研究區(qū)11個揀礦樣放射性水平統(tǒng)計情況見表3。由表3可知，238U范圍為14.60～558.00 Bq/kg，平均值204.51 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差192.48 Bq/kg；232Th范圍為2.60～42.70 Bq/kg，平均值24.86 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差13.77 Bq/kg；226Ra范圍為4.90～4495.50 Bq/kg，平均值1773.45 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差1658.36 Bq/kg。40K范圍為109.60～650.70 Bq/kg，平均值356.32 Bq/kg，標(biāo)準(zhǔn)差228.59 Bq/kg。

5 討論

5.1 地層外照射指數(shù)特征

外照射指數(shù)Iγ計算方法：

Iγ = CRa/370+CTh/260+Ck/4200

其中：Iγ為外照射指數(shù)；CRa、CTh、Ck分別指建筑材料中天然放射性核素226Ra、232Th、40K的放射性比活度。370、260、4200是指在僅考慮外照射的情況下，按照規(guī)定建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K在其各自單獨存在時規(guī)定的劑量限值。

由表3可知，黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組調(diào)查區(qū)土壤樣Iγ范圍為0.44～2.60，平均值1.48；揀礦樣Iγ范圍為0.10～37.62，平均值15.73。土壤樣和揀礦樣最大外照射指數(shù)Iγ分別為2.60和37.62，均超過劑量限制1，可見留茶坡組地層的放射性核素對環(huán)境有影響，但由于取樣均為該地層附近，故影響范圍有限。

在調(diào)查的四個地區(qū)，γ輻射劑量率平均值小于520 nGy/h，三穗縣和松桃縣出現(xiàn)高于520 nGy/h的值，最高值1132.75 nGy/h出現(xiàn)在三穗縣，最低值57 nGy/h出現(xiàn)在松桃縣（表1），但γ輻射劑量率大于520 nGy/h的數(shù)值較少。調(diào)查的岑鞏縣都坪鎮(zhèn)、岑鞏縣木榨村、三穗縣和松桃縣留茶坡組環(huán)境地表γ輻射劑量率整體水平較低，對環(huán)境的影響不大。

5.2 地層土壤氡濃度特征

由表2可看出，黔東松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組研究區(qū)土壤氡濃度平均值較低，岑鞏縣都坪鎮(zhèn)、木榨村、三穗縣和松桃縣分別為9761.72 Bq/m3、6836.93 Bq/m3、9600.85 Bq/m3和3530.05 Bq/m3，絕大多數(shù)小于20000 Bq/m3，最高值分別為90000.12 Bq/m3、54743.37 Bq/m3、54319.52 Bq/m3和43603.10 Bq/m3，均高于20000 Bq/m3，但其數(shù)量和范圍極小，大部分地區(qū)為土壤氡的安全區(qū)。

因此，研究區(qū)存在土壤氡危險區(qū)域，均分布在距離石煤層較近的土壤中，對環(huán)境的整體影響較小。

5.3 研究區(qū)巖礦樣、水樣、煤礦渣樣和土壤樣放射性水平對比

我國通用的評價重金屬污染的方法為單因子指數(shù)法，即Pi = Ci/Si[8]。其中Pi為樣品中污染物i的污染指數(shù)，即Pi≤1時，為無污染；15時，為重度污染[12]；Ci樣品中污染物i的化驗含量；Si為樣品中污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)。本次研究采用單因子指數(shù)法來評價研究區(qū)留茶坡組地層的巖礦樣、土壤樣和揀礦樣放射性水平狀況，采用貴州省土壤放射性水平背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)[6]。

研究區(qū)留茶坡組地層巖礦樣、土壤樣和揀礦樣單因子指數(shù)統(tǒng)計情況見表4，由表4可看出，巖礦樣中232Th單因子指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果<1，無污染；而238U、226Ra單因子指數(shù)>5，為重度污染；土壤樣中226Ra單因子指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果>5，238U、40K>1，232Th單因子指數(shù)<1，為無污染、輕微污染至重度污染；揀礦樣中226Ra單因子指數(shù)>5，4<238U<5，232Th、40K<1，為無污染、中度污染至重度污染。究其原因：一是研究區(qū)留茶坡組地層放射性水平較高，有些地區(qū)鈾礦已達(dá)到工業(yè)技術(shù)指標(biāo)；二是研究區(qū)留茶坡組地層放射性背景值高?？偠灾捎谘芯繀^(qū)放射性水平較高的范圍非常小，與總面積相對而言總體有限，對周邊環(huán)境影響較小。

巖礦樣、土壤樣和揀礦樣中放射性水平與我國土壤背景值相比較，絕大多數(shù)范圍低于我國土壤背景值。水體中放射性水平與我國自來水標(biāo)準(zhǔn)相比較，多數(shù)低于我國自來水標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)論

（1）松桃-黃平地區(qū)上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)留茶坡組地表γ輻射劑量率范圍為57.00～1132.75 nGy/h，絕大多數(shù)<520 nGy/h。土壤樣和揀礦樣最大外照射指數(shù)Iγ分別為2.60和37.62，均超過劑量限制1，可見留茶坡組地層的放射性核素對環(huán)境有影響，但由于取樣均為該地層附近，故影響范圍有限，因此研究區(qū)內(nèi)留茶坡組地層的放射性核素對環(huán)境影響較小。

（2）研究區(qū)土壤氡濃度平均值較低，岑鞏縣都坪鎮(zhèn)、木榨村、三穗縣和松桃縣分別為9761.72 Bq/m3、6836.93 Bq/m3、9600.85 Bq/m3和3530.05 Bq/m3，絕大多數(shù)<20000 Bq/m3，最高值分別為90000.12 Bq/m3、54743.37 Bq/m3、54319.52 Bq/m3和43603.10 Bq/m3，均高于20000 Bq/m3，但是數(shù)量和范圍極小，大部分地區(qū)為土壤氡安全區(qū)。

（3）研究區(qū)留茶坡組地層巖礦樣、土壤樣和揀礦樣中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K含量與貴州省土壤放射性核素背景值、我國土壤放射性核素背景值對比，絕大多數(shù)均較低。

（4）通過單因子指數(shù)法對研究區(qū)放射性水平污染情況進(jìn)行評價，絕大多數(shù)為無污染區(qū)，極少部分為重度污染。

（5）據(jù)水樣中放射性水平與我國自來水標(biāo)準(zhǔn)相比較，多數(shù)低于我國自來水標(biāo)準(zhǔn)。

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