雄安新區(qū)γ輻射劑量率水平初步調(diào)查

肖 鵬，張文芊，喻正偉，鄭曉靜，孔令海，李 軍

（生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082）

天然輻射是地球上的每個(gè)人時(shí)刻都要受到的輻射，它是持續(xù)的，不可避免的。天然輻射源包括宇宙射線和其他天然的放射性核素[1]，它們對人類產(chǎn)生的輻射照射多種多樣。其中，γ輻射是人類受到的重要天然本底輻射之一。γ輻射劑量率是衡量γ輻射大小的物理量，既可以反映天然放射性本底水平，也可以反映人類實(shí)踐活動(dòng)等引起的輻射水平變化。

通過對雄安新區(qū)地表γ輻射劑量率進(jìn)行測量，本文獲取了該地區(qū)第一手監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與其他輻射監(jiān)測項(xiàng)目相結(jié)合，較全面地掌握了該地區(qū)的輻射水平。為后續(xù)對該地區(qū)的大氣、水、土壤進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查、監(jiān)測、評估和修復(fù)提供了技術(shù)依據(jù)。

1 調(diào)查方法

1.1 監(jiān)測地點(diǎn)

雄安新區(qū)地處北京、天津、保定腹地，位于太行山東麓[2]、冀中平原中部、南拒馬河下游南岸，涵蓋河北省雄縣、容城縣、安新縣及周邊部分地區(qū)[3]，下轄3 縣31 鎮(zhèn)，轄區(qū)面積約2 000 km2，常住人口約104.71 萬人。筆者于2018 年4—5 月份對雄安新區(qū)三縣（雄縣、安新縣、容城縣）（東經(jīng)115°39′～116°19′，北緯38°43′～39°59′）的陸地γ輻射水平開展調(diào)查，監(jiān)測點(diǎn)位如圖1所示。

1.2 布點(diǎn)原則

根據(jù)《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》（GB∕T 14583—1993）的要求，布點(diǎn)原則為：按照5 km×5 km的網(wǎng)格進(jìn)行布點(diǎn)，在均勻布點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注人口稠密區(qū)域，并適當(dāng)增加室內(nèi)點(diǎn)位、道路點(diǎn)位。測量點(diǎn)位要具有代表性，選擇點(diǎn)位和測量時(shí)間時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守如下規(guī)定。

（1）在建筑物內(nèi)測量時(shí)，選擇的點(diǎn)位在中心位置距地面高度1 m處[4]；

（2）在城市道路、草地和廣場內(nèi)測量時(shí)，選擇的點(diǎn)位距附近高大建筑物的距離應(yīng)大于30 m，并選擇在道路和廣場中間距地面高度1 m處[4]；

（3）如遇雨雪天，在雨雪后6 h后測量。

1.3 監(jiān)測儀器

圖1 雄安新區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位圖Fig.1 Monitoring points in Xiong'an New Area

本次調(diào)查所用儀器為美國通用電器（GE）公司生產(chǎn)的RSS-131 型高氣壓電離室。該款高氣壓電離室具有較高的靈敏度、合適的量程范圍、較高的穩(wěn)定性、較好的角響應(yīng)和能量響應(yīng)曲線，具體性能詳見表1，能量響應(yīng)曲線如圖2所示。

表1 高氣壓電離室性能Table 1 High pressure ionization chamber performance

圖2 RSS-131能量響應(yīng)曲線Fig.2 Energy response curve of RSS-131

該儀器經(jīng)國防科技工業(yè)1313 二級計(jì)量站檢定，檢定因子為1.04。為保證現(xiàn)場測量準(zhǔn)確性，該項(xiàng)目現(xiàn)場測量時(shí)配備了如下輔助設(shè)備：數(shù)據(jù)顯示終端（筆記本）、三腳架、手持GPS、照相機(jī)、米尺等[5]。

1.4 現(xiàn)場測量

本次現(xiàn)場測量方法為即時(shí)測量，即直接測量出點(diǎn)位上的γ輻射劑量率瞬時(shí)值。根據(jù)布點(diǎn)原則，現(xiàn)場測量時(shí)盡量選擇在開闊的、有裸露土壤或植被覆蓋的地表上。

測量儀器每天在穩(wěn)定源場進(jìn)行檢驗(yàn)校準(zhǔn)，以保證儀器處于穩(wěn)定的、無異常情況的狀態(tài)，每日首次開機(jī)后需預(yù)熱10 min 以上，待儀器測量讀數(shù)穩(wěn)定后才能進(jìn)行現(xiàn)場測量工作?，F(xiàn)場測量時(shí)，儀器架設(shè)在配套三腳支架上并固定。測量人員用米尺測量，使儀器探頭距地面高度約為1 m。

現(xiàn)場測量時(shí)的詳細(xì)記錄如下：（1）測量日期（年、月、日、時(shí)、分）；（2）測量者（現(xiàn)場測量人和數(shù)據(jù)記錄人）；（3）測量用儀器的名稱、型號和編號；（4）環(huán)境氣象參數(shù)，如溫度、濕度等[4]。

1.5 宇宙射線

本次測量在河北省白洋淀水域（N38°56′34.7″,E116°0′3.9″）進(jìn)行，主要對宇宙射線響應(yīng)值進(jìn)行測量。測量點(diǎn)位處于水深大于3 m，距岸邊大于2 km 處。測量時(shí)，木船靜止在水域中，儀器架設(shè)在船頭處，探頭位置距湖面（1±0.1）m。待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后，測量人員讀取50 個(gè)測量數(shù)據(jù)，測量結(jié)果如圖3 所示。測量結(jié)果計(jì)算統(tǒng)計(jì)量（S 為標(biāo)準(zhǔn)差；xj為單次測量的宇宙射線響應(yīng)值； xˉ為讀取50 個(gè)宇宙射線響應(yīng)值的平均值；）利用格拉布斯準(zhǔn)則（Grubbs）進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)，測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量均小于檢驗(yàn)臨界值，無異常數(shù)據(jù)剔除。宇宙射線響應(yīng)值是將監(jiān)測數(shù)據(jù)求均值后與儀器刻度系數(shù)乘積得到的。

圖3 高氣壓電離室對宇宙射線響應(yīng)結(jié)果Fig.3 High-pressure ionization chamber response to cosmic rays

各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)宇宙射線修正采用《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ∕T 61—2001）[6]推薦的方法。

雄安新區(qū)隸屬黃淮海平原中的華北平原北部，本次測量點(diǎn)位的海拔高度在7～12 m，高度落差不大，經(jīng)緯度變化較小。經(jīng)計(jì)算，所有點(diǎn)位宇宙射線響應(yīng)值為（42.5±1）nGy∕h，故本次調(diào)查宇宙射線響應(yīng)取值為42.5 nGy∕h。

1.6 質(zhì)量控制

本次調(diào)查所用儀器和設(shè)備均經(jīng)過國家認(rèn)可的計(jì)量單位檢定并在檢定有效期內(nèi)?，F(xiàn)場測量人、數(shù)據(jù)處理人均持有X-γ輻射劑量率測量上崗證書，上崗證書在有效期內(nèi)。

2 結(jié)果與討論

2.1 監(jiān)測結(jié)果

本次調(diào)查選擇具有γ輻射劑量率代表性的測量點(diǎn)位，共計(jì)105 個(gè)，包括原野測量點(diǎn)位86 個(gè)、室內(nèi)測量點(diǎn)位9 個(gè)、道路測量點(diǎn)位10 個(gè)。雄安新區(qū)內(nèi)γ輻射劑量率頻數(shù)分布如圖4 所示。

圖4 原野、道路、室內(nèi)γ輻射劑量率頻數(shù)分布Fig.4 Frequency distribution of field,load and indoor gamma radiation dose rate

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，雄安新區(qū)地表γ輻射劑量率范圍為20.7～99.6 nGy∕h（監(jiān)測結(jié)果均扣除宇宙射線響應(yīng)值），平均值為53.1 nGy∕h。其中，原野環(huán)境γ輻射劑量率范圍為20.7～99.2 nGy∕h，均值為49.8 nGy∕h；室內(nèi)γ輻射劑量率范圍為78.26～99.6 nGy∕h，均值為89.5 nGy∕h；雄安新區(qū)道路γ輻射劑量率數(shù)值范圍為20.7～59.1 nGy∕h，均值為35.2 nGy∕h。

由圖4 可以看出，雄安新區(qū)原野γ輻射劑量率主要區(qū)間為40～60 nGy∕h，占比約為81%。不同監(jiān)測點(diǎn)的γ輻射劑量率水平有差異，一般是由于各監(jiān)測點(diǎn)植被情況、土壤地質(zhì)、周圍環(huán)境等不同引起的。

2.2 數(shù)據(jù)比對

原國家環(huán)境保護(hù)局在1983—1990 年間組織調(diào)查了全國環(huán)境天然陸地γ輻射現(xiàn)狀水平[7]，由此得到20 世紀(jì)80 年代河北省保定市γ輻射劑量率數(shù)據(jù)[8]，將此數(shù)據(jù)與本次調(diào)查數(shù)據(jù)做了比對，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 本次調(diào)查數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)比對表Table 2 Comparison of gamma radiation dose rate in Xiong'an New District單位：nGy∕h

2.3 討論

本次調(diào)查較全面地獲得了雄安新區(qū)γ輻射劑量率水平數(shù)據(jù)，調(diào)查結(jié)果表明：

（1）雄安新區(qū)原野γ 輻射劑量率水平為49.8 nGy∕h，低于我國室外天然γ輻射劑量率水平（62.1 nGy∕h）[8]；室內(nèi)γ輻射劑量率水平均值為89.5 nGy∕h，低于我國室內(nèi)天然γ輻射劑量率水平（99.1 nGy∕h）[8]。雄安新區(qū)陸地γ輻射劑量率水平屬于正常輻射環(huán)境本底水平,該地區(qū)重點(diǎn)關(guān)注的輻射污染源未對周圍環(huán)境劑量水平產(chǎn)生明顯影響。

（2）不同地面γ輻射水平差異性較大，室內(nèi)γ輻射劑量率＞原野γ輻射劑量率≈道路γ輻射劑量率，這是因?yàn)槭彝猞幂椛鋭┝柯手饕赏寥乐械姆派湫院怂禺a(chǎn)生，室內(nèi)γ輻射劑量率主要來自建筑物的建筑材料，且照射源的幾何條件也由室外的半無限大變成環(huán)繞的室內(nèi)結(jié)構(gòu)。

（3）雄安新區(qū)γ輻射劑量率與20 世紀(jì)80 年代保定市γ輻射劑量率測量結(jié)果符合性較高，說明該地區(qū)γ輻射劑量率水平未發(fā)生明顯變化，天然放射系核素濃度保持穩(wěn)定,時(shí)間變化、城鎮(zhèn)建設(shè)等外在因素未對雄安新區(qū)內(nèi)γ輻射劑量率水平帶來影響。雄安新區(qū)原野、道路和室內(nèi)γ輻射劑量水平均低于20 世紀(jì)80 年代全國范圍內(nèi)原野、道路和室內(nèi)均值，這可能是因?yàn)樾郯残聟^(qū)屬于華北地區(qū)，該地區(qū)土壤成分較為簡單。根據(jù)《全國環(huán)境天然貫穿輻射水平調(diào)查研究》的研究結(jié)論，我國南方大部分地區(qū)的原野γ輻射水平較高，我國華北、東部、東北和西北的γ輻射劑量水平較低[9]。雄安新區(qū)內(nèi)γ輻射劑量水平低于全國γ輻射劑量水平均值，此次調(diào)查結(jié)果與該研究結(jié)論相一致。

3 展望

雄安新區(qū)的建設(shè)是“千年大計(jì)、國家大事”[10]。本項(xiàng)工作獲得了雄安新區(qū)γ輻射劑量率的第一手資料，較全面地獲得了雄安新區(qū)原野γ輻射劑量率數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了該地區(qū)γ輻射劑量水平數(shù)據(jù)的空白。但是本次調(diào)查中，室內(nèi)測點(diǎn)、道路測點(diǎn)γ輻射劑量率監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，代表性較低。為更全面地掌握雄安新區(qū)γ輻射劑量率水平，還需擴(kuò)大調(diào)查范圍，進(jìn)一步完善雄安新區(qū)γ輻射劑量率本底數(shù)據(jù)的收集工作。