阿壩州壤塘地區(qū)天然放射性水平評(píng)價(jià)

吳翌碩，施澤明，2，徐進(jìn)勇，2，倪師軍，2，闞澤忠

（1.成都理工大學(xué) 地球化學(xué)系，四川 成都 610059；2.四川省地學(xué)核技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081）

阿壩州壤塘地區(qū)天然放射性水平評(píng)價(jià)

吳翌碩1，施澤明1，2，徐進(jìn)勇1，2，倪師軍1，2，闞澤忠3

（1.成都理工大學(xué) 地球化學(xué)系，四川 成都 610059；2.四川省地學(xué)核技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081）

利用γ能譜儀對(duì)阿壩州壤塘地區(qū)的天然放射性核素進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，計(jì)算了內(nèi)、外照射指數(shù)、γ照射量率和γ外照射有效劑量，并對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了天然放射性水平評(píng)價(jià)。研究結(jié)果顯示，該地區(qū)γ照射量率平均值（100.07Gy／h），高于全國(guó)（81.5nGy／h）和世界（80nGy／h）的平均值，但內(nèi)、外照射指數(shù)、γ照射量率和γ外照射有效劑量都在國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)控制的范圍內(nèi)。由于地表水對(duì)放射性元素具有富集和運(yùn)移作用，所以在斷裂帶附近的放射性水平相對(duì)偏高。目前，壤塘地區(qū)的天然放射性水平在安全的范圍內(nèi)，適合人類的居住和生活。

γ能譜；內(nèi)照射指數(shù)；外照射指數(shù)；放射性水平

0 前言

在環(huán)境中，天然輻射本底主要由宇宙射線、宇生放射性核素和原生放射性核素的輻射三部份組成。鈾系、釷系的放射性核素廣泛分布于環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)之中，是環(huán)境輻射的主要來源［1］。

天然放射性物質(zhì)主要以電離輻射的形式，通過其放射的射線，以內(nèi)照射、外照射的方式，對(duì)生物體細(xì)胞的基本分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電離作用，破壞了生物體的細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)，抑制了細(xì)胞的生物活性，從而造成對(duì)生物體的傷害。正常背景劑量的輻射照射，不會(huì)影響人的健康，但如果遇到很高劑量的照射或長(zhǎng)期生活在放射性水平較高的室內(nèi)，就會(huì)影響人的健康甚至生命［2］。

早在五十年代，美國(guó)就對(duì)全國(guó)本底輻射進(jìn)行過全面的測(cè)量。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，核技術(shù)和放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研、教學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。放射性對(duì)生態(tài)環(huán)境所帶來的核輻射影響也越來越被重視，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)各自國(guó)家的放射性進(jìn)行了大量的調(diào)查和評(píng)價(jià)，同時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，并制定出相應(yīng)的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)［3～6］。我國(guó)的放射性評(píng)價(jià)起步較晚，但對(duì)環(huán)境放射性調(diào)查的重視程度也在逐年加強(qiáng)中。在我國(guó)許多大中城市，如上海、大連、青島、成都等地區(qū)，都不同程度地開展了這方面的工作［7、8］。目前，我國(guó)環(huán)境放射性水平還處于研究階段，還沒出臺(tái)城市放射性評(píng)價(jià)方法和標(biāo)

準(zhǔn)［9、10］。

1 研究區(qū)概況

壤塘縣位于青藏高原東南邊緣，大渡河上游，四川省阿壩州西部，地理坐標(biāo)：北緯31°298′～32°41′，東經(jīng)100°31′～100°294′。壤塘縣東及東北與馬爾康、阿壩縣接壤，西部與甘孜州色達(dá)縣毗連，南與金川縣、爐霍縣和道孚縣相望，北鄰青海省班瑪縣。距離省會(huì)成都市有550km，距州府馬爾康有200km。

縣境內(nèi)轄1鎮(zhèn)、11鄉(xiāng)、60個(gè)行政村、131個(gè)村民小組，全縣總?cè)丝跒?.35×104人?？h境東西橫跨89.6km，南北縱長(zhǎng)為134.4km，全縣面積為6 606.490 3km2。平均海拔為3 285m，絕對(duì)無霜期為48d，年降雨量為763.19mm。在縣境內(nèi)，有大小河流及支流422條，杜柯河和則曲河是大渡河的主要支流，對(duì)長(zhǎng)江源頭的水源涵養(yǎng)起著重要的作用，如圖1所示。

壤塘地區(qū)水系發(fā)育，河流谷地、山間盆地、丘間洼地和沼澤及沼澤化濕地廣泛分布，植被發(fā)育，土壤、濕地水體有機(jī)物含量高。這些地質(zhì)環(huán)境特征都有利于放射性元素的富集，有可能引起研究區(qū)地表放射性超出正常地區(qū)。因此，對(duì)壤塘地區(qū)的天然放射性進(jìn)行測(cè)量，以確定該地區(qū)放射性水平，為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境改善與調(diào)控，以及環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)的依據(jù)。

2 地質(zhì)地貌背景

壤塘地區(qū)位于三疊紀(jì)巴顏喀拉復(fù)理石盆地的西北部，主要出露西康群的中部、上部地層，其中包括上三疊統(tǒng)的雜古腦組（T2z）、侏倭組（T3zh）、新都橋組地層（T3x）。其巖性由下而上，呈現(xiàn)出以砂巖為主，至砂巖、板巖互層過渡到以板巖為主的一套巖性組合，總厚度大于6 000m。

壤塘地質(zhì)構(gòu)造展布方向最顯著的有東西向及北西西向構(gòu)造形跡，局部有南北向的構(gòu)造形跡。該構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造次之。地質(zhì)構(gòu)造屬松潘甘孜褶皺系巴顏喀拉昌地槽褶皺帶印支褶皺，由于地殼發(fā)生東西向的擠壓，山系呈南北走向，由系列的弧形褶皺和大小不同的斷層所構(gòu)成。

地貌可分為中山、高山、高平原、丘狀高原和冰川地貌。整個(gè)地勢(shì)西北高、東南低，由西北向東南傾斜，最低點(diǎn)海拔2 650m，最高點(diǎn)海拔5 178m，相對(duì)高差2 528m，境內(nèi)一般山峰海拔4 200m～4 500m，杜荀拉甲格則峰海拔5 178m，是縣境內(nèi)第一高峰?？h境內(nèi)玉青喀至西穹主山脊線為界，把全縣劃分為東北和西南二部份。研究區(qū)廣泛分布的三疊紀(jì)西康群（巴顏喀拉山群）海相復(fù)理石沉積，地層巖性以一套淺變質(zhì)的砂巖、板巖，以及砂板巖互層為特征，第四紀(jì)堆積物以河谷地段帶狀零星分布。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Study area location map

3 測(cè)量原理

本次測(cè)量使用了成都理工大學(xué)核工系研制的KJD－2000N型γ能譜儀。γ能譜測(cè)量就是根據(jù)天然放射性核素的γ射線能量差異（見圖2），使用γ能譜儀，可以在野外天然產(chǎn)狀條件下直接確定巖石（土壤）或礦石中γ強(qiáng)度（γ照射量率）、鈾、釷、鉀的一種放射性測(cè)量方法。對(duì)于γ能譜譜儀，Ra、Th、K三個(gè)測(cè)量道就是三個(gè)測(cè)量的譜段，一般鉀的能量取為1.30MeV～1.60MeV，鈾～鐳的能量范圍為1.62MeV～2.0MeV，釷的能量范圍取為2.45MeV～2.90MeV。

應(yīng)用放射性γ能譜測(cè)量資料，可以查明地表以下的放射性元素鈾、釷、鉀的分布規(guī)律，指導(dǎo)鈾或其它礦產(chǎn)的找礦工作。在環(huán)境天然放射性水平調(diào)查中，評(píng)價(jià)陸地γ輻射劑量率、土壤中238U（226Ra）、232Th、40K放射性核素的比活度與γ能譜測(cè)量基本原理和基本方法是相同的［11］。因此通過對(duì)γ能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行高度衰減校正和計(jì)量單位的轉(zhuǎn)換，就可以利用其對(duì)天然γ輻射劑量率、土壤中天然放射性核素238U（226Ra）、232Th、40K的比活度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且可進(jìn)一步評(píng)價(jià)環(huán)境γ輻射對(duì)居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量估算［12］。

4 結(jié)果與討論

評(píng)價(jià)地表介質(zhì)（巖石、土壤或建筑材料等）天然放射性水平，利用放射性核素的比活度、內(nèi)照射指數(shù)、外照射量指數(shù)、伽瑪射線照射量率、輻射劑量來描述。在本次研究中，作者對(duì)壤塘縣的崗木達(dá)（熱窩村、章光村、嘎熱村）、南木達(dá)、中壤塘以及茸木達(dá)，分別進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量了土壤中放射性元素鈾、釷、鉀含量的數(shù)據(jù)共131組，測(cè)量位置如圖3所示（見下頁(yè)）。

在測(cè)量中，作者使用地形圖、羅盤等進(jìn)行定點(diǎn)，每個(gè)地區(qū)的測(cè)量間距一般在50m～100m。每個(gè)測(cè)點(diǎn)至少測(cè)量了三次，每次測(cè)量的時(shí)間為300s。測(cè)量時(shí)，γ能譜測(cè)量直接放置于地面，探頭在1m范圍內(nèi)相對(duì)平整，以減少地面起伏造成的γ散射。

4.1 放射性核素比活度

通過表1（見下頁(yè)）公式，作者換算出40K、32Th、238U的比活度（見下頁(yè)表2）。

（1）壤塘縣放射性核素鉀40K比活度值在219.10Bq／kg～1 956.25Bq／kg之間，平均值為899.43Bq／kg，均方差為264.44Bq／kg，高于全國(guó)的平均值（584Bq／kg）［13］。放射性核素鉀40K 比活度與壤塘地區(qū)的地質(zhì)情況相聯(lián)系：①該地區(qū)水系較為發(fā)育，使得高鉀的河流流經(jīng)壤塘地區(qū)沉淀富集；②在草原的牧區(qū)，由于各種生物地球化學(xué)作用，使得在這些地區(qū)的腐殖質(zhì)黏土中鉀元素富集。

（2）放射性核素232Th比活度值在10.60Bq／kg～165.92Bq／kg之間，平均值為72.68Bq／kg，均方差 為 18.91Bq／kg，高 于 全 國(guó) 的 平 均 值（54.6Bq／kg）［13］。尤其是在南木達(dá)和中壤塘地區(qū)232Th比活度值含量偏高，初步的分析認(rèn)為河流對(duì)釷的運(yùn)移作用是該地區(qū)232Th比活度偏高的原因。

圖2 γ能譜譜線圖Fig.2 γline graph spectra

圖3 研究區(qū)范圍圖Fig.3 Study area map

表1 放射性核素含量與比活度單位換算表Tab.1 Specific activity of radionuclide content and unit conversion table

表2 放射性核素含量換算結(jié)果Tab.2 The results of radionuclide content conversion

（3）放射性核238U 比活度值在1.48Bq／kg～168.82Bq／kg之間，均值為38.82Bq／kg，均方差為19.52Bq／kg，與全國(guó)的平均水平（38.5Bq／kg）［13］基本一致。238U比活度與該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)，在斷裂褶皺發(fā)育的地區(qū)，放射性核素238U的比活度均相對(duì)較高；在壤塘到南木達(dá)，南木達(dá)斷層通過的區(qū)域238U的比活度偏高，238U的比活度超過50Bq／kg，個(gè)別點(diǎn)位超過100Bq／kg，其它地區(qū)238U的比活度相對(duì)較低。

4.2 內(nèi)照射指數(shù)、外照射指數(shù)

參考國(guó)家建筑放射性核素限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 6566－2001），外照射劑量控制式為［14］：

Ir＝CRa／370＋CTh／260＋CK／4200≤1

式中 CRa、CTh、CK分別為鐳－266、釷 －232、鉀－40放射性核素比活度，單位為：Bqkg－1。

內(nèi)照射控制式為：

CRa／200≤1

CRa為建材中鐳－226的放射性比活度，單位為：Bqkg－1。

200是僅考慮γ內(nèi)照射時(shí)，建材中鐳－266放射性核素比活度基本限值，單位為Bqkg－1。

如表3所示，壤塘縣內(nèi)照射指數(shù)為0.02～2.79，平均值為0.28；外照射指數(shù)為0.37～2.10。在壤塘縣地區(qū)，除了在熱窩村和茸木達(dá)個(gè)別點(diǎn)位外，內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)大部份地區(qū)都在國(guó)家建筑材料放射性核素限量標(biāo)準(zhǔn)控制的范圍內(nèi)（＜1.0）［14］。

4.3 γ照射量率、γ外照射有效劑量

γ照射量率的公式為：

D ＝13.078CK＋5.675CU＋2.494CTh

式中 D為離土壤表面1m高度處空氣中的平均吸收劑量率，單位為nGyh－1；CK、CU和CTh分別表示放射性系列達(dá)到平衡時(shí)40K、238U和232Th在土壤中的含量，且CK單位為%，CU和CTh單位為10－6。

年有效劑量（Daed）是評(píng)價(jià)放射性核素γ輻射外照射的一個(gè)重要指標(biāo)，年有效劑量定義為［13］：

Daed＝D＊a1＊a2＊（8760×10－6） （1）式中 D為吸收劑量（mSv）；a1為居民在室外的平均居留因子（0.2）；a2為大氣中吸收劑量率與有效劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)（0.7Sv／Gy）。

見表4，壤塘縣γ照射量率為52.27nGy／h～195.75nGy／h，均值為100.07，呈正態(tài)分布，高于全國(guó)（81.5nGy／h）［14］和世界（80nGy／h）［14］的平均值；γ外照射有效劑量為：0.06mSv～0.24mSv，平均值為0.12mSv，均方差為0.029mSv，低于世界平均年有效外部劑量限值0.46mSv［14］。由于受金木達(dá)～刷金寺斷裂的影響［14］，使得斷裂帶附近的壤塘到南木達(dá)一帶外照射指數(shù)和γ照射量率相對(duì)較高。此外，河流水系對(duì)放射性核素的富集和遷移也有一定影響，使得第四系的洪積物和沖積物組成的河漫灘和階地放射性水平較高。

5 結(jié)論

（1）壤塘縣放射性環(huán)境評(píng)價(jià)表明，γ照射量率均值為100.07Gy／h，高于全國(guó)和世界的平均值；γ外照射有效劑量平均值為0.12mSv，均方差為0.029mSv，低于世界的評(píng)價(jià)水平的限值0.46mSv；而40K、232Th、238U的比活度分別在：219.10Bq／kg～1 956.25Bq／kg、10.60Bq／kg～165.92Bq／kg、1.48Bq／kg～168.82Bq／kg之內(nèi)；內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)除了個(gè)別點(diǎn)位外，大部份地區(qū)都在國(guó)家建筑材料放射性核素限量標(biāo)準(zhǔn)控制的范圍內(nèi)。

（2）地表水對(duì)元素的富集和運(yùn)移作用對(duì)壤塘地區(qū)的放射性水平有較大的影響，在杜柯河、則曲河流域40K、232Th的比活度高于其它地區(qū)，使得該地區(qū)γ照射量率、內(nèi)照射指數(shù)和吸收劑量都較高。同時(shí)在該地區(qū)草原牧場(chǎng)較多，由于生物地球化學(xué)的作用，使得在這些地區(qū)腐殖質(zhì)黏土中鉀元素富集。

表3 內(nèi)外照射指數(shù)換算結(jié)果Tab.3 The results of internal and external exposure index conversion

表4 γ照射量率和γ外照射有效劑量結(jié)果Tab.4 γexposure rate andγthe results of effective dose from external exposure

（3）金木達(dá)～刷金寺斷裂：由青海省延入四川，經(jīng)金木達(dá)、南木達(dá)、日部、龍爾甲、刷金寺，東抵黑水以南。斷裂帶區(qū)域的放射性水平相對(duì)較高，尤其壤塘到南木達(dá)地區(qū)，金木達(dá)～刷金寺斷裂通過的地區(qū)γ照射量率、內(nèi)照射指數(shù)和吸收劑量相對(duì)較高。

綜上所述，壤塘地區(qū)γ照射量率、γ外照射有效劑量、內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)都在限量范圍內(nèi)，該區(qū)域天然放射性水平在安全范圍內(nèi)，適合人類居住和生活。

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1001—1749（2012）01—0080—06

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（1212010913022）

2011－06－16 改回日期：2011－10－12

吳翌碩（1984－ ），男，四川省資中人，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境地球化學(xué)。