新疆某引水工程放射性綜合測(cè)試調(diào)查分析

張於祥

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院物探隊(duì)，新疆 昌吉831100）

為保障引水工程引水體的放射性環(huán)境質(zhì)量、合理規(guī)范處置隧洞放射性廢渣石以及減少隧洞工程對(duì)環(huán)境的放射性影響提供依據(jù)。工程擬以鉆孔放射性γ總量測(cè)井、巖石和水樣品實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和水氡及氡氣析出率測(cè)量、地面伽瑪能譜測(cè)量為主要手段，對(duì)隧洞段進(jìn)行放射性調(diào)查，查明隧洞沿線放射性核素含量水平。

1 野外工作方法

為分析調(diào)查區(qū)鈾、釷、鉀放射性核素、伽瑪照射量率、水中放射性核素分布情況，新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院物探隊(duì)對(duì)調(diào)查區(qū)內(nèi)施工隧洞的開挖巖石和圍巖進(jìn)行評(píng)價(jià)調(diào)查，本次項(xiàng)目采用放射性定量伽瑪測(cè)井、放射性地面γ能譜測(cè)量和巖芯、地下水取樣分析等方法，對(duì)調(diào)查區(qū)進(jìn)行放射性環(huán)境調(diào)查。

1.1 放射性γ總量測(cè)井

放射性γ總量測(cè)井嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)頒布的《伽瑪測(cè)井規(guī)范》（EJ/T 611－2003）《地浸砂巖型鈾礦地球物理測(cè)井規(guī)范》（EJ/T 1162－2002）。所用儀器為上海國(guó)營(yíng)263廠生產(chǎn)的FD－3019型γ閃爍測(cè)井儀，測(cè)量方式為自動(dòng)連續(xù)測(cè)井自下而上進(jìn)行，正常地段探管提升速度為6 m/min，異常地段探管提升速度為2 m/min，測(cè)量點(diǎn)距為0.05 m[1]。測(cè)井前后用137Cs工作源檢查儀器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使用的每臺(tái)儀器均做“三性”檢查。

1.2 鉆孔巖心取樣核素分析

1.2.1 U、226Ra、Th、40K取樣分析

樣品取樣嚴(yán)格按照《放射性樣品取樣規(guī)范》（EJ/T1158-2002）進(jìn)行，樣品取自鉆孔巖心，為柱狀樣，取樣位置主要在擬引水隧道地段及上頂部進(jìn)行。按規(guī)范樣品取好后，登記密封送化核工業(yè)新疆理化分析測(cè)試中心分析測(cè)定U、226Ra、Th、40K。室內(nèi)分析采用《用半導(dǎo)體γ譜儀分析低比活度放射性樣品的標(biāo)準(zhǔn)方法》（GB 11713-89）《巖石中微量釷的分析方法》（EJ 349.3-1997）等方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.2 巖心氡氣析出率測(cè)量[2]

巖心氡氣析出率測(cè)量采用FD216環(huán)境氡測(cè)量?jī)x，根據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325－2020）中附錄A“材料表面氡析出率測(cè)定”的要求和規(guī)定，結(jié)合本儀器特點(diǎn)，測(cè)量材料與表面氡析出步驟如下：

1）將被測(cè)巖心表面清理干凈，放入氡聚集罩內(nèi)密封，且氡聚集罩的進(jìn)、出口要分別連接與之配套的膠皮管，以達(dá)到密封效果。

2）測(cè)量：按不同時(shí)間間隔（30 min、60 min）順序埋設(shè)好幾個(gè)氡聚集罩，到預(yù)定時(shí)間后，連接儀器依次順序進(jìn)行測(cè)量。

3）設(shè)置測(cè)量參數(shù)：充氣時(shí)間3 min，測(cè)量時(shí)間13 min，排氣時(shí)間4 min。

1.3 鉆孔中水樣取樣核素分析

鉆孔取水樣用有機(jī)玻璃采水器，樣品容器選用聚乙烯塑料桶，采集前洗凈采樣器和容器，用樣水洗滌3次，取樣位置為鉆孔水位下5～10 m，容器貼樣呈標(biāo)簽。單點(diǎn)采取水樣品1 L分析U、226Ra、Th、40K和5 L分析總α、總β樣品送實(shí)驗(yàn)室分析。水氡現(xiàn)場(chǎng)使用FD3017測(cè)氡儀及脫氣裝置測(cè)量水氡。水取樣工作要求執(zhí)行《鈾礦水文地質(zhì)勘探規(guī)范》（EJ/T 299-1998）《水的放射性組份檢測(cè)取樣規(guī)程》（EJ/T 956-95）。

1.4 地面γ能譜測(cè)量

地面γ能譜測(cè)量采用FD-3022-I微機(jī)四道伽瑪能譜儀測(cè)試，測(cè)點(diǎn)選擇周邊5 m內(nèi)平坦位置，測(cè)量時(shí)間20 s，每點(diǎn)讀數(shù)一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)取2～3次讀數(shù)，點(diǎn)距50 m，采用手持GPS衛(wèi)星定位儀確定測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。遇雨天時(shí)，在雨后1～2 d開展測(cè)量工作。

2 測(cè)試成果及分析

本次工作按設(shè)計(jì)要求共完成4個(gè)鉆孔放射性γ總量測(cè)井；鉆孔巖心取樣分析U、226Ra、Th、40K共16組；巖心氡氣析出率測(cè)量4組；鉆孔水樣取樣核素水氡分析4組；地面伽瑪能譜測(cè)量完成25 km。

2.1 γ總量測(cè)井

根據(jù)γ總量測(cè)井結(jié)果，分別對(duì)5個(gè)鉆孔測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

表1 的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：評(píng)價(jià)區(qū)巖石各鉆孔伽瑪照射量率一般在0.5～9.2 nC/kg·h之間，平均4.5 nC/kg·h，隧洞段50 m范圍內(nèi)在0.7～8.3 nC/kg·h之間，平均3.66 nC/kg·h。鉆孔均無(wú)發(fā)現(xiàn)放射性異常，局部偏高推斷為自然界中鈾含量較高的花崗巖受地下水沿裂隙遷移產(chǎn)生富集現(xiàn)象，導(dǎo)致局部鈾相對(duì)富集偏高，可能與古構(gòu)造有關(guān)。

表1 γ總量測(cè)井結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)GB188871-200》放射性核素的豁免活度濃度，U、Th為1 000 Bq/kg、K為100 000 Bq/kg，工作區(qū)內(nèi)天然U、Th、40K的比活度值遠(yuǎn)低于豁免活度濃度，施工時(shí)可不進(jìn)行輻射防護(hù)處理[4]。

2.2 巖心核素分析

巖芯中U、226Ra、Th、40K的微含量分析結(jié)果為“未檢出”說(shuō)明含量過低，不做進(jìn)一步分析（分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表略）。

結(jié)合伽瑪測(cè)井統(tǒng)計(jì)結(jié)果，與各鉆孔樣品分析結(jié)果對(duì)比，其中ZK2、ZK3測(cè)井所得數(shù)據(jù)局部出現(xiàn)異常，ZK2號(hào)孔的巖芯樣品分析結(jié)果U、226Ra含量高于自然界平均含量，同時(shí)Th、40K含量與其他鉆孔相當(dāng)。ZK2號(hào)孔放射性異常位于隧室內(nèi)，對(duì)于工程的廢渣按照規(guī)范《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2001）限定的Ir、IRa指數(shù)進(jìn)行衡量，ZK2號(hào)鉆孔位置異常段圍巖屬于C類建筑材料。

2.3 巖心氡氣析出率

工作區(qū)內(nèi)巖石樣品在水中析出氡氣的能力見表2。根據(jù)《鈾礦地質(zhì)輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定》（GB15848-1995）：“11.2輻射工作場(chǎng)所，表面氡析出率應(yīng)不大于0.74 Bq/m2s”。從表2可知，調(diào)查區(qū)域巖石氡氣析出率為0.02 Bq/m2s，析出率遠(yuǎn)小于0.74 Bq/m2s，可不進(jìn)行輻射防護(hù)處理。

表2 巖心氡氣析出率測(cè)量成果

2.4 水樣核素分析

工作區(qū)內(nèi)地層整體滲透性較差，主要為地下裂隙水，其遷移搬運(yùn)能力相對(duì)也較差。

新疆井泉全年水中鈾含量（不包括和田）范圍為0.44～20.40 ug/L；《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值放射性指標(biāo)為總α小于等于0.5 Bq/L，總β小于等于1 Bq/L。

由表3可知，鉆孔中水鈾含量小于新疆井泉全年水中鈾含量范圍上限值20.40 ug/L，同時(shí)其總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）放射性指標(biāo)為總α為0.5 Bq/L。薩沙喀拉斷裂中水的總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）放射性指標(biāo)總α為0.5 Bq/L。說(shuō)明斷裂區(qū)段（探槽內(nèi)取積水）裂隙水達(dá)不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，α射線的特性為電離性強(qiáng)、距離短、易屏蔽，紙張即可屏蔽；應(yīng)避免直接接觸和飲用。

表3 水樣核素分析（U、226 Ra、Th、40 K、總α比活度、總β比活度、水氡）

本次調(diào)查結(jié)果調(diào)查區(qū)巖石放射性核素含量均較低，處于本底范圍內(nèi)，但鉆孔中局部巖石斷層處水總α含量偏高，此說(shuō)明地下水補(bǔ)給區(qū)或流經(jīng)區(qū)巖石鈾含量較高，因化學(xué)氧化淋濾作用使地下水鈾含量較高。因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)存在局部地球化學(xué)還原障地帶巖石鈾含量可能偏高。

2.5 地面伽瑪能譜測(cè)量

沿輸水隧洞線路段地面進(jìn)行FD-3022能譜儀鈾、釷、鉀核素及總量伽瑪強(qiáng)度測(cè)量。其三段線路的統(tǒng)計(jì)成果見表4。

表4 伽瑪能譜剖面測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表4 表明：工作區(qū)內(nèi)各種巖性巖石的放射性含量值變化不大，背景場(chǎng)值在10.98～18.92×10-6之間；測(cè)量值范圍在2.87～40.21×10-6之間，無(wú)發(fā)現(xiàn)大于3倍背景場(chǎng)區(qū)域[3]。工作區(qū)地表巖石放射性背景場(chǎng)變化平緩，出露巖性以花崗巖為主。

根據(jù)1 g/t平衡鈾和平衡釷，以及1%鉀與Bq/kg相應(yīng)關(guān)系，將地面伽瑪能譜測(cè)量鈾、釷、鉀核素當(dāng)量含量單位×10-6和%換算為比活度單位Bq/kg，根據(jù)區(qū)域放射性核素背景特征分析調(diào)查區(qū)放射性核素水平。

調(diào)查區(qū)核素比活度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5，地表238U、232Th、40K比活度變化范圍為1.13Bq/kg～68.16Bq/kg、11.12 Bq/kg～122.65Bq/kg、8.34 Bq/kg～1602.55Bq/kg；平均值為29.19 Bq/kg、42.60 Bq/kg、354.35 Bq/kg。

表5 調(diào)查區(qū)地表伽瑪輻射劑量率和核素比活度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

地表238U、232Th、40K的比活度變化范圍為5.17～153.71 Bq/kg、10.45～190.44 Bq/kg、190.47～1792.36 Bq/kg，因此，調(diào)查區(qū)土壤中238U、232Th、40K比活度處于比區(qū)域本底值范圍[4-6]。

3 結(jié)論建議

根據(jù)目前工作成果分析，地表和鉆孔中深部巖石核素分布在背景值范圍內(nèi)，放射性核素水溶性能力弱，評(píng)價(jià)區(qū)巖石放射性核素對(duì)隧洞工程沿線環(huán)境不會(huì)造成影響。個(gè)別鉆孔中出現(xiàn)巖石浸泡總α放射性指標(biāo)超過《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）1～3倍，核素分析結(jié)果顯示以上鉆孔位置巖石均無(wú)放射性核素富集，故不做放射性防護(hù)處理。

本次調(diào)查深部隧洞部位僅用5個(gè)鉆孔控制，以點(diǎn)代面，因自然界中鈾分布具不均勻性，其可能局部富集。建議隧洞施工過程中，應(yīng)利用核素專用測(cè)量?jī)x器對(duì)隧洞進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定鈾、釷高值區(qū)，以便進(jìn)行防護(hù)隔離處理。同時(shí)對(duì)高鈾含量地段采樣進(jìn)行核素化驗(yàn)分析，以便確定核素的浸出率，評(píng)價(jià)核素可能引起的污染程度。

在對(duì)隧洞的施工中，對(duì)漏入、滲入隧洞的泉水，應(yīng)進(jìn)行水化學(xué)分析，特別是鈾、鐳的分析，如果發(fā)現(xiàn)泉水有核素異常，應(yīng)對(duì)核素異常泉水進(jìn)行堵漏防滲，以免對(duì)水源造成污染，從而形成核素的廣泛傳播和大面積污染，對(duì)人類造成傷害。