青島某部冷凍存儲庫放射性環(huán)境評估

王 平

(天津華北地質勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 300181)

青島某部冷凍存儲庫放射性環(huán)境評估

王 平

(天津華北地質勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 300181)

重點論述冷凍倉儲區(qū)放射性地球物理調查。通過開展地表環(huán)境γ輻射劑量率測量、土壤氡濃度測量、環(huán)境空氣氡濃度測量、鉆孔巖芯取樣測量、水中總α、總β測量，并對測量結果進行綜合分析和研究，圈定放射性相關的異常范圍，對異常性質做出正確的判斷和評價，以此為依據進行工程放射性地球物理環(huán)境工作評估。

γ輻射劑量率測量;氡濃度測量;水中總α、總β測量;放射性地球物理

0 引言

隨著中國現代化發(fā)展的需要，物流業(yè)得到迅猛發(fā)展，伴隨而生的冷凍存儲倉庫也發(fā)展迅速，依山而建的冷凍倉儲庫放射性地球物理環(huán)境評估越來越多，通過空中、地表、地下的放射性測量，得出倉儲區(qū)附近放射性地球物理環(huán)境能否達到國民生活要求。

1 放射性測量指標

開展擬建青島某部冷凍存儲庫及其隧道線兩側區(qū)域地表環(huán)境γ輻射劑量率測量;地表放射性核素濃度測量;土壤氡濃度測量;環(huán)境空氣中氡濃度測量;水中鈾、氡測量;隧道鉆孔巖芯取樣測量工作，并對調查區(qū)內的放射性總體水平進行評述，保證施工期間和運營中的輻射安全。

本次調查投入的工作有環(huán)境γ輻射劑量率測量、地表土壤中放射性核素(238U、232Th、40K)濃度測量、土壤氡濃度測量、環(huán)境空氣中氡濃度測量、水中鈾、氡測量、鉆孔巖芯取樣放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)濃度測量［1］;分別繪制調查區(qū)γ輻射劑量率、土壤中238U含量分布、土壤中232Th含量分布、土壤中40K含量分布和土壤中氡濃度分布等值線圖。

2 放射性測量

2.1 基線、測線布設

采用1∶5 000的網格布點，工作基線與庫區(qū)軸線方向一致，倉庫基線長1 600 m，測線垂直通過隧道，線距200 m，點距50 m，共19條測線，共計251個測點。

環(huán)境空氣氡氣濃度測量沿隧道軸線每400 m一個點進行定點測量，共計78個測點。

鉆孔巖芯取樣測量在2個鉆孔洞深附近(洞頂下部2 m處，洞底上部2 m處)各取一組樣品，在實驗室測量放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)濃度，共計4組。

水中總238U、氡測量根據現場情況盡可能在每個庫區(qū)采集地表水、基巖裂隙水、井水處各一組，現場測量氡濃度，在實驗室測量238U含量，共10處，每處1組。

工作基線測線采用測繩、羅盤加GPS定位，誤差控制在±10 m以內。

2.2 地表環(huán)境γ輻射劑量率測量

測量方法嚴格執(zhí)行國家標準GB/T14583—93《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》［2］，進行現場γ輻射劑量率的測定。定位好測量點，要求測點距附近高大物的距離＞30 m，用輻射儀垂直對準地面，在距離地面1 m高處進行測量，計數時間為8 s，然后將測量結果填入原始記錄表，并記錄測點的地質環(huán)境。

2.3 地表放射性核素濃度測量

測量方法嚴格執(zhí)行地礦行業(yè)標準 DZ/T0205—1999《地面γ能譜測量技術規(guī)程》［3］進行高精度測定。

定位好測點后，將儀器探頭垂直放于地面上，要求盡可能保證半無限空間(2π)幾何條件，測量時間為100 s，連續(xù)測量兩次，要求兩次測量結果的偏差在允許范圍內，然后將測量結果填入原始記錄表，并記錄測點的地質環(huán)境。本次測量所用儀器為四道γ譜儀，分別為總道、U道、Th道和K道，其中總道是測量γ總量，U道是測量226Ra，由于226Ra是238U的子體核素，在不考慮放射性平衡的前提下，可以認為U道的測量結果即為238U的含量，Th道是測量232Th的含量，K道是測量40K的含量。

2.4 土壤氡濃度測量

測量方法采用GB 50325—2001《民用建筑工程室內污染控制規(guī)范》［4］(2006年版)中的附錄D“土壤中氡濃度及土壤氡析出率測定”。

定位好測點后用鋼釬打孔(孔直徑為20～40 mm，孔深度為500～800 mm)，成孔后將頭部帶有氣孔的取樣器插入打好的孔中，將采樣片放入采樣器內，并將取樣器靠近地表處進行密閉，然后抽氣，要求抽氣體積為1.5 L，抽氣完成后給采樣器加高壓，然后進行采樣，采樣時間為120 s，采樣完成后將采樣片放入測量室進行測量，測量時間為120 s，然后將測量結果填入原始記錄表，并記錄測點的地質環(huán)境。

2.5 環(huán)境空氣中氡濃度測量

測量方法采用GB/T 14582—93《環(huán)境空氣中氡的標準測量方法》［5］，EJ/T605-91《氡及其子體測量規(guī)范》［6］。

定位好測點后，將采樣片放入采樣器內，并將取樣器靠近地表處抽氣，要求抽氣體積為1.5 L，抽氣完成后給采樣器加高壓，然后進行采樣，采樣時間為120 s，采樣完成后將采樣片放入測量室進行測量，測量時間為120 s，然后將測量結果填入原始記錄表，并記錄測點的地質環(huán)境。

2.6 鉆孔巖芯取樣測量

測量方法采用EJ 349.1～349.4－88《巖石中微量鈾、釷的分析方法》［7］。

定在2個鉆孔洞深附近(洞頂下部2 m處，洞底上部2 m處)各取樣一組樣品，并記錄測點的地質環(huán)境，在實驗室進行放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)濃度精確測量，計算各點的放射性內、外照射指數，為評價預測施工、運營期間環(huán)境放射性影響提供依據。

2.7 水中鈾、氡濃度測量

測量方法采用EJ/T 1133—2001《水中氡測量規(guī)程》［8］、GB 11214—89《水中鐳-226 的分析測定》［9］、GB 6768—86《水中微量鈾分析法》［10］。

根據現場情況，盡可能在每個隧道區(qū)域采集地表水、基巖裂隙水、井水處各一組，野外現場測量氡濃度，在實驗室對放射性核素238U濃度精確測量，了解該區(qū)水中放射性現狀，為評價預測施工、運營期間環(huán)境放射性影響提供依據，共10處，每處1組，要求記錄取樣位置坐標，并記錄測點的地質環(huán)境。

3 調查區(qū)測量結果及環(huán)境輻射水平評述

通過對測區(qū)布置的351個測點的測量，基本查明了測區(qū)內的環(huán)境地表γ輻射劑量率、地表放射性核素濃度、地表土壤氡濃度的分布狀況，結果見表1。

表1 放射性地球物理調查結果Table 1 Investigation results of radioactivity geophysics

3.1 環(huán)境地表γ輻射劑量率水平評述

3.1.1 調查區(qū)γ劑量率分布特征

由調查可以看出，調查區(qū)域內的γ劑量率范圍在10.5 ～24.4 nGy/h 之間，平均值為 19 nGy/h，測量值比較平穩(wěn)，說明地質環(huán)境比較簡單，測量結果低于資料中已公布的全國平均水平62.8 nGy/h，天然輻射水平分布均勻，屬天然放射性正常本底水平。

3.1.2 調查區(qū)γ輻射水平對環(huán)境的影響

由上述統(tǒng)計可以知道，調查區(qū)內的環(huán)境地表γ輻射劑量率水平為正常天然本地水平(最大值為32.5 nGy/h)，同時未發(fā)現γ輻射劑量率高地段。

環(huán)境γ輻射照射對居民產生的有效劑量當量由下式進行計算:

式中:He——有效劑量當量(Sv);Dr——環(huán)境地表γ輻射劑量率(nGy/h);K——有效劑量當量率與環(huán)境地表γ輻射劑量率的比值，標準中采用0.7 Sv/Gy;t——環(huán)境中停留時間，野外停留時間為365×24×0.2 h=1 752 h。

由上式計算可得，調查區(qū)內的環(huán)境地表γ輻射對公眾照射所致居民年吸收劑量為0.13～0.4 mSv。低于GB18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》［11］中規(guī)定的公眾持續(xù)受照年劑量限值1.0 mSv。因此，可以認為調查區(qū)內的γ射線輻射水平對人居環(huán)境沒有顯著影響，天然γ射線輻射環(huán)境對公眾是安全的。

3.2 地表中放射性核素含量水平評述

3.2.1 調查區(qū)內放射性核素含量分布特征

(1)地表中放射性核素238U含量分布特征 由表1可以看出，調查區(qū)域內的放射性核素238U含量范圍在12.1 ～39.9 Bq/kg之間，平均值為23.4 Bq/kg;屬正常天然本底水平，并且低于全國平均值39.5 Bq/kg，這主要由于試驗區(qū)內土壤中的238U含量偏低。

(2)地表中放射性核素232Th含量分布特征 由表1可以看出，調查區(qū)域內的放射性核素232Th含量范圍在6.3 ～55.4 Bq/kg之間，平均值為29.3 Bq/kg，屬正常天然本底水平。并且低于全國平均值49.1 Bq/kg。

(3)地表中放射性核素40K含量分布特征 由表1可以看出，調查區(qū)域內的放射性核素40K含量范圍在304.7 ～1 067.7 Bq/kg 之間，平均值為 639.4 Bq/kg，屬正常天然本底水平，接近于全國平均值580 Bq/kg。

3.2.2 調查區(qū)內放射性核素含量水平對環(huán)境的影響

(1)地表核素濃度所致吸收劑量率 由以上分析可知，調查區(qū)內的放射性核素(238U、232Th、40K)含量水平都屬正常水平，其中232Th和40K的含量基本接近全國平均值，而238U的含量要比全國平均值低一些。根據調查區(qū)內地表放射性核素含量(平均值)按Beck公式計算的離地1 m高處的空氣吸收劑量率計算公式為:

式中，Dr——為地面1 m高處的空氣吸收劑量率即地表 γ 輻射劑量率(nGy/h);kK、ku、kTh——分別為40K、238U、232Th系列的轉換因子，(nGy/h)/(Bq/kg);Ak、Au、ATh——分別為土壤中40K、238U、232Th 的濃度，Bq/kg。

式中的轉換因子采用國際輻射單位與測量委員會1994年53號報告書中推薦值，公式變?yōu)?

由上式推算出γ輻射對公眾照射所致居民年吸收劑量為0.34～0.49 mSv，這與環(huán)境 γ劑量率測量的結果(0.13 ～0.4 mSv)基本一致。

(2)地表核素濃度所致內照射指數和外照射指數

根據GB 50325—2001《民用建筑工程室內污染控制規(guī)范》，地表土壤中天然放射性核素所致內照射指數和外照射指數由下式計算:

式中:CRa、CTh、CK——為土壤中226Ra(238U)、232Th、40K的濃度，Bq/kg;200，370，260，4 200——分別為各核素各自單獨存在時標準中規(guī)定的限量(Bq/kg);

有上述公式可得出，調查區(qū)內的平均內照射指數為0.1 ～0.12，小于標準中要求的限值 1.0，外照射指數為0.33 ～0.48，小于標準中要求的限值1.3。

綜合上述情況，調查區(qū)內的放射性核素含量為低背景區(qū)，尤其是作為γ射線輻射外照射貢獻較大的放射性核素238U含量偏低，因此可以認為調查區(qū)內的地表放射性核素含量形成的輻射環(huán)境仍屬于正常的本底范圍，是比較安全的。

3.3 地表土壤中氡濃度水平評述

3.3.1 調查區(qū)內土壤中氡濃度分布特征

由表1可以看出，調查區(qū)域內的土壤中氡濃度范圍為254～4 318 Bq/m3，屬土壤中氡濃度較低區(qū)域。

3.3.2 調查區(qū)內土壤中氡濃度水平對環(huán)境的影響

綜上所述，可知調查區(qū)內的土壤中的氡濃度普遍較低(最高4 318 Bq/m3)，低于GB 50325—2001《民用建筑工程室內污染控制規(guī)范》要求的限值20 000 Bq/m3，因此調查區(qū)內由氡形成的輻射環(huán)境仍屬于正常的本底范圍，是比較安全的。在調查區(qū)內新建、擴建的建筑工程，在施工前不需要做防氡處理。

3.4 鉆孔巖芯取樣水平評述

3.4.1 調查區(qū)內鉆孔巖芯取樣放射線輻射分布特征

調查區(qū)內鉆孔巖芯取樣測量放射性核素含量(平均值)按Beck公式計算的離地1 m高處的空氣吸收劑量率計算公式為:

式中，Dr——為地面1 m高處的空氣吸收劑量率即地表 γ 輻射劑量率(nGy/h);kK、ku、kTh——分別為40K、238U、232Th的系列的轉換因子，(nGy/h)/(Bq/kg);Ak、Au、ATh——分別為土壤中40K、238U、232Th 的濃度，Bq/kg。

式中的轉換因子采用國際輻射單位與測量委員會1994年53號報告書中推薦值，公式變?yōu)?

環(huán)境γ輻射照射對居民產生的有效劑量當量由下式進行計算:

式中:He——有效劑量當量，Sv;Dr——環(huán)境地表γ輻射劑量率(nGy/h);K——有效劑量當量率與環(huán)境地表γ輻射劑量率的比值，標準中采用0.7Sv/Gy;t——環(huán)境中停留時間，野外停留時間最大為365×24=8 760 h。

由式(1)、(2)計算得到的結果見表2。

3.4.2 調查區(qū)內鉆孔巖芯取樣放射線輻射對環(huán)境的影響

綜上所述，調查區(qū)內的鉆孔巖芯取樣測量放射線輻射對公眾照射所致居民年吸收劑量為0.43～0.95 mSv。低于 GB18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中規(guī)定的公眾持續(xù)受照年劑量限值1.0 mSv。因此，可以認為調查區(qū)內的放射線輻射水平對施工環(huán)境沒有顯著影響，天然γ射線輻射環(huán)境對施工是安全的。

表2 鉆孔巖芯取樣測量地球物理調查結果Table 2 Geophysics investigation results of measurement of drill core

3.5 水中鈾、氡水平評述

3.5.1 調查區(qū)內水中鈾、氡分布特征

調查區(qū)地下水主要用途是居民飲水和生活用水，而地下水中放射性核素對居民的影響主要是由居民飲水所致，因此需對居民飲用地下水所致的居民劑量進行估算。

采用GB18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中推薦的劑量估算公式和劑量轉換參數估算由飲水所致內照射劑量。公式和參數如下:

式中:H50——待積劑量當量，即人體攝入放射性物質后在其后50年內將要累積的劑量當量，Sv;K——劑量轉換系數，Sv/Bq;CA——水中放射性核素比活度，Bq/L;V——人一年內的飲水量，L(一般取730 L)。

劑量轉換系數:

將238U值換算成比活度值，由公式計算出，居民每年飲用地下水攝入的天然放射性鈾待積有效劑量為0.058 mSv，氡所致待積有效劑量為 0.049 mSv。

3.5.2 調查區(qū)內水中鈾、氡測量結果影響

綜上所述，根據世界衛(wèi)生組織2004年制定的《飲用水水質準則》第三版??飲用水水質準則，世界衛(wèi)生組織，2004。中推薦的1年內攝入飲水所致的待積有效劑量限值的參考水平為0.1 mSv。研究人類和動物的數據表明，在低劑量和中等劑量水平的輻射照射可以增加癌癥的遠期發(fā)病率，尤其是動物試驗證明，輻射照射可以導致遺傳畸形發(fā)生率的升高。但如果放射性核素的濃度低于指導水平(相當于待積有效劑量低于0.1 mSv)，攝入飲用水預期不會造成放射有害的健康效應。

4 結論

本次調查工作取得了大量的現場實測資料，通過對這些資料的分析整理，基本上了解了調查區(qū)的天然放射性背景的特征、環(huán)境輻射水平及其形成的原因和對施工環(huán)境的影響。初步得出結論如下:

(1)由于地質背景所決定的調查區(qū)，天然放射性環(huán)境輻射水平屬于正常背景水平。

(2)環(huán)境γ輻射劑量率測量未發(fā)現明顯天然輻射異常地段。環(huán)境γ輻射所致居民年吸收劑量最大值為0.4 mSv，低于 GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中規(guī)定的公眾持續(xù)受照年劑量限值1.0 mSv，環(huán)境γ輻射屬于較為安全的地區(qū)。

(3)調查區(qū)地表放射性核素(238U、232Th、40K)濃度接近于已公布的全國地表放射性核素濃度。由地表放射性核素濃度推算出公眾照射所致居民年吸收劑量最大值為0.49 mSv，這與環(huán)境γ劑量率測量的結果基本一致。

(4)調查區(qū)土壤的內外照射指數分別最大為0.12和0.48，小于 GB 50325—2001《民用建筑工程室內污染控制規(guī)范》中要求的限值1.0和1.3，可放心施工。

(5)調查區(qū)隧道頂底板鉆孔取樣放射性核素(238U、232Th、40K)濃度接近于已公布的全國地表放射性核素濃度。由放射性核素濃度推算出公眾照射所致居民年吸收劑量最大值為0.95 mSv，低于 GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中規(guī)定的公眾持續(xù)受照年劑量限值1.0 mSv，施工安全可靠。

(6)調查區(qū)的氡濃度普遍偏低，調查區(qū)內由氡形成的輻射環(huán)境仍屬于正常的本底范圍，比較安全。在調查區(qū)內新建、擴建的建筑工程，在施工前不需要做防氡處理。

(7)調查區(qū)居民每年飲用地下水攝入的天然放射性鈾待積有效劑量為0.058 mSv，氡所致待積有效劑量為0.049 mSv。低于世界衛(wèi)生組織2004年制定的《飲用水水質準則》第三版中推薦的1年內攝入飲水所致的待積有效劑量限值的參考水平為0.1 mSv。

(8)總體上調查區(qū)的天然放射性背景比較正常，未發(fā)現明顯對人居環(huán)境影響的因素和現象，整體天然放射性環(huán)境是安全的。

［1］ 程業(yè)勛，王南萍，侯勝利.核輻射場與放射性勘查［M］.北京:地質出版社，2005:101－289.

［2］ GB/T14583—93，環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范［S］.

［3］ DZ/T0205—1999，地面γ能譜測量技術規(guī)程［S］.

［4］ GB 50325—2001，民用建筑工程室內污染控制規(guī)范［S］.

［5］ GB/T 14582—93，環(huán)境空氣中氡的標準測量方法［S］.

［6］ EJ/T605—91，氡及其子體測量規(guī)范［S］.

［7］ EJ 349.1～349.4 －88，巖石中微量鈾、釷的分析方法［S］.

［8］ EJ/T 1133—2001，水中氡測量規(guī)程［S］.

［9］ GB 11214—89，水中鐳-226的分析測定［S］.

［10］ GB 6768—86，水中微量鈾分析法［S］.

［11］ GB 18871—2002，電離輻射防護與輻射源安全基本標準［S］.

(責任編輯:張 婭)

Radioactive Environmental Assessment of a Frozen Storage in Qingdao

WANG Ping
(247 Brigade of North China Geological Exploration Bureau，Tianjin 300181)

The paper focuses on the frozen storage of radioactive geophysical survey.Through the measurement of the γ radiation dose rate of surface environment，the measurement of concentration of the radon in the soil and in the air，the measurement of drilling core sample，the measurement of total of α and β in the water，comprehensive analysis and research on the measurement results，the authors delineate the related abnormal range of radioactive，make the correct judgment and evaluation for abnormal nature，on this basis，to assess environmental work of engineering and radioactive geophysics.

measurement of γ radiation dase rate;measurement of concentration of the radon;measurement of total of α and β in the water;radioactive geophysical survey

P631.6;X144

B

1671－1211(2012)04－0415－05

2012－04－20;改回日期:2012－05－14

王平 (1965－)，男，工程師，放射性水文、資源勘查專業(yè)，從事有色金屬地球物理勘查與研究工作。E－mail:247wangping@163.com