江西于都均田鈾礦區(qū)放射性地質(zhì)環(huán)境評價(jià)

陳永飛，王娜，馬濤，王志一

（1.江西省地質(zhì)局有色地質(zhì)大隊(duì)，江西 贛州 341000；2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；3.自然資源部礦山生態(tài)效應(yīng)與系統(tǒng)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

輻射環(huán)境與人體健康息息相關(guān)，國民所受照射中93.4%由天然輻射本底造成［1］。天然輻射劑量來源組成：宇宙射線占14%，陸地γ輻射占23%，氡及其子體占48%，食入（水和食物）產(chǎn)生的占15%，前兩種是外照射，后兩種是內(nèi)照射。輻射劑量超過閾值需要采取干預(yù)措施［2-3］。

19世紀(jì)末，從貝克勒爾和居里夫人發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)開始［4］，國外開展了大量放射性射線的應(yīng)用以及隨之產(chǎn)生的輻射防護(hù)問題的研究，并對天然放射性環(huán)境開展了調(diào)查評價(jià)［5-8］；我國在1990年完成了全國性的環(huán)境天然放射性水平調(diào)查研究［9］，各地區(qū)也從不同方面入手，對放射性環(huán)境進(jìn)行調(diào)查評價(jià)［10-20］，如陳源波［15］通過調(diào)查土壤氡析出率、水中氡濃度和γ輻射劑量率等對廣東省某廢棄產(chǎn)鈾區(qū)放射性環(huán)境污染現(xiàn)狀進(jìn)行了評價(jià)。本次以江西省于都縣均田鈾礦區(qū)作為研究區(qū)，開展了巖石、土壤和水樣的采集分析、γ輻射劑量率、空氣中氡濃度測量和生物樣的采集分析，以期通過多技術(shù)手段的調(diào)查研究進(jìn)行綜合評價(jià)，研究天然放射性核素在水體、生物中的遷移富集行為，以及產(chǎn)生的輻射環(huán)境問題，同時(shí)以公眾成人所受到的照射劑量作為評價(jià)指標(biāo)對區(qū)域天然放射性環(huán)境進(jìn)行評價(jià)，評估區(qū)域地質(zhì)環(huán)境放射性安全，為提高于都地區(qū)環(huán)境輻射管理水平提供參考。

1 于都縣均田鈾礦區(qū)概況

圖2 均田鈾礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)及工作布置圖Fig.2 Regional geology map and work layout of Juntian uranium mining area

研究區(qū)礦產(chǎn)資源較豐富，有煤礦、鎢礦、稀土礦和鈾礦；現(xiàn)有煤礦山3個(gè)、鎢礦山2個(gè)，屬于鎢（鉍、鉬）礦集區(qū)；鈾礦資源富集，均田鈾礦區(qū)由2個(gè)鈾礦床和3個(gè)鈾礦點(diǎn)組成（圖1），眾多地質(zhì)隊(duì)都先后在該地區(qū)進(jìn)行了普查、詳查、勘探、航空放射性測量以及放射性水化學(xué)找礦等工作，鈾礦勘查工作程度較高。

圖1 均田鈾礦區(qū)范圍和生物樣采集對照點(diǎn)位置圖Fig.1 Map showing the range of Juntian uranium mining area and biological sample collection control points

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集布置如圖2所示，γ輻射劑量率測量使用儀器為HD-2005 X-γ劑量率儀，經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院檢定合格；空氣中氡濃度測量使用儀器為HDC-C型環(huán)境測氡儀，經(jīng)核工業(yè)航測遙感中心檢定合格；采集巖石土壤樣品分析238U、232Th、226Ra和40K比活度；采集水體樣品，分析U含量，選取部分水樣進(jìn)行226Ra、總α、總β分析，其中水中氡濃度采用HDC-C型環(huán)境測氡儀在現(xiàn)場測量；采集生物樣品分析238U、232Th、226Ra、223Ra和210Po比活度，采樣點(diǎn)位布置在鈾礦探礦退役設(shè)施附近及γ輻射劑量率測量異常區(qū)（圖2），在異常區(qū)外參照點(diǎn)同步取樣（圖1），生物樣品的采集主要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用裰饕匙V并結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用穹N植和養(yǎng)殖物種選擇。采集的巖石土壤樣品、水體樣品和生物樣品均送有相應(yīng)資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測試。

2.2 評價(jià)方法

2.2.1數(shù)據(jù)處理

γ輻射劑量率、室外空氣中氡濃度和水中氡濃度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分布檢驗(yàn)，屬于正態(tài)分布，計(jì)算數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；算術(shù)平均值采用整篩法求取，方法是一組數(shù)據(jù)刪去最大的25%和最小的25%，余下數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值。

2.2.2評價(jià)方法

通過γ輻射產(chǎn)生的外照射劑量，吸入的氡及其子體、食入水和食物含有的放射性核素產(chǎn)生的內(nèi)照射劑量，來對區(qū)域天然放射性環(huán)境進(jìn)行評價(jià)；評價(jià)指標(biāo)參數(shù)主要依據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)的限值，無標(biāo)準(zhǔn)限值的采用區(qū)域背景值（表1）。

γ輻射、氡及其子體、水和食物中的放射性核素均來源于地層，評價(jià)研究區(qū)內(nèi)地層放射性元素含量背景可以研究內(nèi)、外照射異常產(chǎn)生的原因。采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對地層中的天然放射性核素異常進(jìn)行綜合評價(jià)［24-25］，計(jì)算公式如下：

式（1）和（2）中：Ii和Ii，max分別為放射性核素i高出贛州地區(qū)平均值的倍數(shù)和最大倍數(shù)；Ci—放射性核素i的比活度，Bq·kg-1；C0i—放射性核素i比活度的贛州地區(qū)平均值，Bq·kg-1；S—巖土的放射性核素超出贛州地區(qū)平均值的綜合指數(shù)。

將計(jì)算結(jié)果分為5級：S＜0.7，放射性核素低背景值；0.7≤S＜1，放射性核素正常背景值；1≤S＜2，放射性核素偏高背景值；2≤S＜3，放射性核素中高背景值；S≥3放射性核素高背景值。

通識類平臺(tái)課注重學(xué)生德、智、體的全面培養(yǎng)，使學(xué)生擁有一顆善良、友善的心靈，并且能夠充分的提高自身的分析和判斷能力，具備良好的表達(dá)能力，了解我國的歷史，關(guān)注國內(nèi)外形勢，提高學(xué)生的整體素質(zhì)和品格，以便將來更好的職業(yè)發(fā)展。在進(jìn)行通識類課程設(shè)置過程中要注意的是將語文、數(shù)學(xué)、英語、體育、軍事、形勢、政策、計(jì)算機(jī)、職業(yè)生涯規(guī)劃、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、中國近現(xiàn)代史、馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、三個(gè)代表、八榮八恥等課程內(nèi)容進(jìn)行合理的安排和設(shè)置。

3 結(jié)果與分析

3.1 地層放射性核素綜合評價(jià)

均田鈾礦區(qū)共采集分析了13個(gè)巖石樣品、66個(gè)土壤樣品。巖石、土壤樣品中238U比活度平均值與贛州地區(qū)平均值比較［26］，分別高出2.2和2.4倍；與 全國平 均值比 較［9］，分別高出3.6和3.9倍。巖石、土壤中238U比活度均比232Th、226Ra和40K比活度變化差異更大；除40K外，巖石中的238U、232Th、226Ra比活度均比土壤中的變化差異大。詳見表2。

表2 均田鈾礦區(qū)巖石土壤放射性核素比活度分析結(jié)果Table 2 Analysis results of radionuclide specific activity in rock and soil of Juntian uranium mining area

根據(jù)第2.2節(jié)評價(jià)方法計(jì)算后做等值圖，如圖3所示，研究區(qū)內(nèi)放射性核素富集，大部分區(qū)域?qū)儆谄弑尘爸祬^(qū)；異常與區(qū)域出露的巖體、地層有關(guān)，研究區(qū)內(nèi)出露的巖體、地層有馬嶺花崗巖體、寒武系石英砂巖、震旦系變余砂巖、硅質(zhì)板巖等，鈾含量介于5.65×10-6～78.77×10-6［27］之間，是維氏值的1.63～24.6倍。

圖3 均田鈾礦區(qū)放射性核素異常綜合評價(jià)圖Fig.3 Comprehensive evaluation map of radionuclide anomaly in Juntian uranium mining area

3.2 γ輻射劑量率異常

研究區(qū)內(nèi)共采集了884個(gè)數(shù)據(jù)，劑量率范圍介于33～475 nGy·h-1之間，平均值為121 nGy·h-1，是全國原野平均值的1.86倍，江西省原野平均值的1.67倍［9］。研究區(qū)劑量率平均值在第四系、沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖地區(qū)漸增；變質(zhì)巖地區(qū)的劑量率變化最小。詳見表3。

表3 均田鈾礦區(qū)γ輻射劑量率測量結(jié)果表Table 3 Measured results of gamma radiation dose rate in Juntian uranium mining area

取室內(nèi)和室外居留因子分別為0.8、0.2，我國室內(nèi)空氣中吸收劑量率典型值為95 nGy·h-1［1］，經(jīng)計(jì)算研究區(qū)γ輻射所致公眾人均年有效劑量當(dāng)量為0.61 mSv·a-1，我國典型值為0.54 mSv·a-1［1］。根據(jù)規(guī)定，γ輻射吸收劑量率扣除本底后不超過174 nGy·h-1，通過做等值線圖，將大于等于174 nGy·h-1的區(qū)域劃分為異常區(qū)（圖4）；異常分區(qū)基本位于馬嶺巖體內(nèi)或接觸帶中，異常原因與巖體和地層放射性核素含量有關(guān)。

圖4 均田鈾礦區(qū)γ輻射劑量率異常圖Fig.4 Distribution map of gamma radiation dose rate anomaly in Juntian uranium mining area

3.3 室外空氣中氡濃度分析

研究區(qū)內(nèi)共采集了63個(gè)數(shù)據(jù)，平均值為全國平均值的1.94倍，詳見表4。研究區(qū)巖石中鈾、鐳比活度平均值分別是全國平均值的3.6和0.8倍，土壤中鈾、鐳比活度平均值分別是全國平均值的3.9和1.1倍，是室外氡濃度異常的原因之一［28-31］。

表4 均田鈾礦區(qū)室外空氣中氡濃度分析結(jié)果表Table 4 Measured results of radon concentration in outdoor air in Juntian uranium mining area

3.4 水中鈾濃度與氡濃度分析

研究區(qū)內(nèi)共采集分析了60個(gè)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果詳見表5。與江西背景值比較［32］，鈾礦區(qū)水體中鈾含量、鐳含量均較高。將鈾礦區(qū)巖土中226Ra比活度異常劃分為偏高區(qū)（大于平均值加一倍均方差，81.3～109.4 Bq·kg-1）、高區(qū)（大于平均值加兩倍均方差，109.4～137.5 Bq·kg-1）、異常區(qū)（大于平均值加三倍均方差，＞137.5 Bq·kg-1）；氡由鐳衰變產(chǎn)生，將水中氡濃度與巖石土壤中鐳比活度異常圖疊合在一起（圖5），水體中氡濃度異常區(qū)內(nèi)或上游均出現(xiàn)了巖體或地層鐳增高區(qū)，顯然，作為影響水中氡濃度因素之一，巖體、地層中鐳的含量起著重要作用［33-34］。

表5 均田鈾礦區(qū)地表水、地下水放射性分析結(jié)果表Table 5 Radioactive analysis results of surface water and groundwater in Juntian uranium mining area

圖5 均田鈾礦區(qū)水中氡濃度與地層中鐳比活度異常疊合圖Fig.5 Superposition map of radon concentration anomaly in water and radium specific activity in strata in Juntian uranium mining area

3.5 生物樣品放射性核素分析

在研究區(qū)內(nèi)兩處巖石、土壤放射性核素異常點(diǎn)分別采集分析了10和6個(gè)生物樣，采樣點(diǎn)位置如圖2所示。在研究區(qū)外的對照點(diǎn)采集分析了4個(gè)生物樣，對照樣采集點(diǎn)位置如圖1所示。分析結(jié)果詳見表6，三地樣品中238U、232Th、226Ra、223Ra和210Po的比活度均小于探測下限，說明研究區(qū)雖然屬于放射性核素高本底地區(qū)，但是區(qū)域內(nèi)產(chǎn)出的食物放射性處于安全水平。

表6 均田鈾礦區(qū)生物樣放射性核素濃度分析結(jié)果表Table 6 Analysis results of radionuclide concentration of biological samples in Juntian uranium mining area

對于食入產(chǎn)生的內(nèi)照射年有效劑量，采取謹(jǐn)慎原則，使用中國居民食入產(chǎn)生內(nèi)照射劑量的典型值，為0.34 mSv·a-1［1］。

4 結(jié)論

1）研究區(qū)公眾人均年有效劑量當(dāng)量為0.95 mSv（不含氡所致內(nèi)照射劑量），與我國典型值0.88 mSv相比略高。研究區(qū)巖石和土壤樣品中238U比活度平均值與全國平均值比較，分別高出3.6和3.9倍。巖石、土壤中238U比活度均比232Th、226Ra和40K比活度變化差異更大；除40K外，巖石中的238U、232Th、226Ra比活度均比土壤中的變化差異更大。采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對各放射性核素進(jìn)行綜合評價(jià)并圈定了異常范圍；研究區(qū)巖體、地層放射性核素含量異常，是造成室外空氣中氡濃度增高及γ輻射吸收劑量率異常的原因。

2）研究區(qū)水中氡異常連成片，水循環(huán)過程中流經(jīng)巖體、地層中的高鐳含量地段是導(dǎo)致水中氡濃度異常的重要原因。

3）研究區(qū)內(nèi)與對照區(qū)采集的生物樣品中放射性核素的濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值，說明研究區(qū)生物放射性處于安全水平。