陳永飛，王娜，馬濤，王志一

（1.江西省地質局有色地質大隊，江西 贛州 341000；2.中國地質環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；3.自然資源部礦山生態(tài)效應與系統(tǒng)修復重點實驗室，北京 100081）

輻射環(huán)境與人體健康息息相關，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）產生的占15%，前兩種是外照射，后兩種是內照射。輻射劑量超過閾值需要采取干預措施［2-3］。

19世紀末，從貝克勒爾和居里夫人發(fā)現放射性物質開始［4］，國外開展了大量放射性射線的應用以及隨之產生的輻射防護問題的研究，并對天然放射性環(huán)境開展了調查評價［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查研究［9］，各地區(qū)也從不同方面入手，對放射性環(huán)境進行調查評價［10-20］，如陳源波［15］通過調查土壤氡析出率、水中氡濃度和γ輻射劑量率等對廣東省某廢棄產鈾區(qū)放射性環(huán)境污染現狀進行了評價。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，以期通過多技術手段的調查研究進行綜合評價，研究天然放射性核素在水體、生物中的遷移富集行為，以及產生的輻射環(huán)境問題，同時以公眾成人所受到的照射劑量作為評價指標對區(qū)域天然放射性環(huán)境進行評價，評估區(qū)域地質環(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)礦產資源較豐富，有煤礦、鎢礦、稀土礦和鈾礦；現有煤礦山3個、鎢礦山2個，屬于鎢（鉍、鉬）礦集區(qū)；鈾礦資源富集，均田鈾礦區(qū)由2個鈾礦床和3個鈾礦點組成（圖1），眾多地質隊都先后在該地區(qū)進行了普查、詳查、勘探、航空放射性測量以及放射性水化學找礦等工作，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位置圖Fig.1 Map showing the range of Juntian uranium mining area and biological sample collection control points

2 數據來源與研究方法

2.1 數據采集

數據采集布置如圖2所示，γ輻射劑量率測量使用儀器為HD-2005 X-γ劑量率儀，經中國計量科學研究院檢定合格；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)境測氡儀在現場測量；采集生物樣品分析238U、232Th、226Ra、223Ra和210Po比活度，采樣點位布置在鈾礦探礦退役設施附近及γ輻射劑量率測量異常區(qū)（圖2），在異常區(qū)外參照點同步取樣（圖1），生物樣品的采集主要根據當地居民主要食譜并結合當地居民種植和養(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資質的實驗室進行分析測試。

2.2 評價方法

2.2.1數據處理

γ輻射劑量率、室外空氣中氡濃度和水中氡濃度測量數據進行了分布檢驗，屬于正態(tài)分布，計算數據的算術平均值和標準差；算術平均值采用整篩法求取，方法是一組數據刪去最大的25%和最小的25%，余下數據求算術平均值。

2.2.2評價方法

通過γ輻射產生的外照射劑量，吸入的氡及其子體、食入水和食物含有的放射性核素產生的內照射劑量，來對區(qū)域天然放射性環(huán)境進行評價；評價指標參數主要依據各標準的限值，無標準限值的采用區(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，評價研究區(qū)內地層放射性元素含量背景可以研究內、外照射異常產生的原因。采用內梅羅指數法對地層中的天然放射性核素異常進行綜合評價［24-25］，計算公式如下：

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)平均值的倍數和最大倍數；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。

將計算結果分為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。

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3 結果與分析

3.1 地層放射性核素綜合評價

均田鈾礦區(qū)共采集分析了13個巖石樣品、66個土壤樣品。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果Table 2 Analysis results of radionuclide specific activity in rock and soil of Juntian uranium mining area

根據第2.2節(jié)評價方法計算后做等值圖，如圖3所示，研究區(qū)內放射性核素富集，大部分區(qū)域屬于偏高背景值區(qū)；異常與區(qū)域出露的巖體、地層有關，研究區(qū)內出露的巖體、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)內共采集了884個數據，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、變質巖和火成巖地區(qū)漸增；變質巖地區(qū)的劑量率變化最小。詳見表3。

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

取室內和室外居留因子分別為0.8、0.2，我國室內空氣中吸收劑量率典型值為95 nGy·h-1［1］，經計算研究區(qū)γ輻射所致公眾人均年有效劑量當量為0.61 mSv·a-1，我國典型值為0.54 mSv·a-1［1］。根據規(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或接觸帶中，異常原因與巖體和地層放射性核素含量有關。

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)內共采集了63個數據，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)內共采集分析了60個數據，分析結果詳見表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)內或上游均出現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)內兩處巖石、土壤放射性核素異常點分別采集分析了10和6個生物樣，采樣點位置如圖2所示。在研究區(qū)外的對照點采集分析了4個生物樣，對照樣采集點位置如圖1所示。分析結果詳見表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)域內產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果表Table 6 Analysis results of radionuclide concentration of biological samples in Juntian uranium mining area

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

4 結論

1）研究區(qū)公眾人均年有效劑量當量為0.95 mSv（不含氡所致內照射劑量），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。采用內梅羅指數法對各放射性核素進行綜合評價并圈定了異常范圍；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)過程中流經巖體、地層中的高鐳含量地段是導致水中氡濃度異常的重要原因。

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