華南地區(qū)環(huán)境地表γ輻射劑量率野外監(jiān)測

王艷麗

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東廣州510800）

隨著人類社會不斷地發(fā)展，活動范圍不斷地擴大，造成對生態(tài)環(huán)境的破壞日益增大。2011年4月11日福島發(fā)生7.1級地震，受大地震影響，福島第一核電站遭到嚴重損毀和破壞，大量放射性物質(zhì)出現(xiàn)嚴重泄漏，嚴重影響到人類身體免疫系統(tǒng)功能[2]，并且導致周邊水土、空氣、生物受到嚴重的放射性污染[1]。通過此次事件，環(huán)境輻射安全更加受到環(huán)保人士和學者的關注，也間接促進環(huán)境輻射監(jiān)測技術的提高與發(fā)展。

美國作為發(fā)達國家，最早在20世紀90年代就建立了輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過幾十年的研究發(fā)展，技術水平相對成熟先進。我國核事業(yè)發(fā)展起步相對晚于國際發(fā)達國家，導致環(huán)境輻射監(jiān)測技術發(fā)展也相對落后于國際社會。最早在1983年，我國由國家環(huán)保總局對全國環(huán)境天然放射性水平開展調(diào)查研究工作。通過大量人力、物力采集到全國γ輻射劑量率數(shù)值和土壤天然放射性核素含量等多項重要成果，得到國際社會認可。

作為核事業(yè)的重要參與者，核工業(yè)人在解放后通過50多年的艱苦奮斗，取得了許多光輝業(yè)績，給國家?guī)砉鈽s的同時，但也給后代子孫在生態(tài)環(huán)境上帶來了許多不安全因素。從國家“八五”計劃起，核工業(yè)人順應時代潮流，承擔起了對鈾礦勘探設施進行退役整治重擔。在我國鈾礦勘探設施退役整治中，γ輻射劑量率監(jiān)測數(shù)值一直作為評價治理工程是否合格的重要指標。因此，γ輻射劑量率監(jiān)測數(shù)據(jù)是否準確對于環(huán)境輻射監(jiān)測具有十分重要的意義。

1 環(huán)境地表γ輻射劑量率的影響因素

依據(jù)相關法律、法規(guī)及規(guī)范，環(huán)境地表γ輻射劑量率是指在田野、道路、森林、草地、廣場以及建筑物內(nèi)，地表上方一定高度處（通常為1m）由周圍物質(zhì)中的天然核素和人工核素發(fā)出的γ射線產(chǎn)生的空氣吸收劑量率（GB/T14583-93）。生態(tài)環(huán)境里的輻射一部分來自宇宙射線，強度比較低，對人體影響較小；一部分來自地殼中，主要存在于花崗巖火山巖等天然巖石和土壤中，其強度大小受降雨、風雪和氣壓等氣候因素影響[4-5]，這部分是人類所受輻射的主要來源；另外一部分，主要是因人類生產(chǎn)及生活活動產(chǎn)生的，如大型的核電站和軍事方面的核武器以及醫(yī)療事業(yè)中使用的各種電磁設備等等。隨著科技發(fā)展的突飛猛進，第三部分產(chǎn)生的危害往往是災難性的，比如上文提到的日本福島核電站事故，對生態(tài)環(huán)境造成的損毀幾乎是毀滅性的，故對此類輻射源，人類應該采取最為嚴格的措施進行開發(fā)和使用。

自新中國成立以來，核工業(yè)人長期與地質(zhì)打交道，完成國家下達的鈾礦地質(zhì)勘探任務。通過長期的野外工作可以看出，γ輻射劑量受區(qū)域地質(zhì)條件影響較大，花崗巖地區(qū)、火山巖地區(qū)環(huán)境地表γ輻射劑量率通常高于其他地區(qū)。

2 監(jiān)測方法

由于環(huán)境地表γ輻射一部分受到來自宇宙射線的影響，故在監(jiān)測時應扣除其對監(jiān)測結果的影響，通常叫做扣除本底。不同的儀器設備，對宇宙射線響應不用，可以通過理論計算，也可以通過野外監(jiān)測本底水平得出。本底野外監(jiān)測主要在水深大于3m，距岸邊大于1km的淡水面上進行監(jiān)測獲得，可有效減少地殼中γ輻射的直接影響。

環(huán)境地表γ輻射劑量率監(jiān)測一般有兩種方法：即時監(jiān)測及連續(xù)監(jiān)測。即時監(jiān)測：用各種γ劑量率儀器直接在測點位置上方1m高度測得γ輻射空氣吸收劑量率的瞬時值。連續(xù)測量：主要在固定監(jiān)測點位置安置監(jiān)測儀器、熱釋光劑量計等儀器獲取一段時間內(nèi)環(huán)境γ輻射劑量率的連續(xù)變化值或者劑量累計值。環(huán)境地表γ輻射劑量率監(jiān)測值受雨水、冰雪影響較大，野外工作人員監(jiān)測時應時刻緊密關注天氣變化，若有降雨或降雪，應該在天氣晴朗6h后且地面無明顯積水、積雪后進行測量，以便保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性、可靠性[6]。

3 監(jiān)測儀器

監(jiān)測儀器的性能好壞直接關系到監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、可靠性。為此，測量儀器應滿足一定的性能要求：①有較高的靈敏度；②相對固有誤差較?。虎圩陨肀镜椎?，響應能力精準且穩(wěn)定；④角響應一致；⑤適應野外氣候條件（溫度、濕度）較好；⑥體積小、重量輕，以便于野外攜帶；⑦電池損耗較低。

目前，環(huán)境地表γ輻射劑量率的監(jiān)測儀器大部分采用高氣壓電離室型、閃爍探測點型和具有能量補償?shù)挠嫈?shù)型γ輻射劑量率儀等儀器。其中具有能量補償?shù)臒後尮鈩┝坑?，不僅能夠用于固定測量點的常規(guī)測量，也可以給事故發(fā)生時提高可靠依據(jù)。我單位目前已完成鈾礦地質(zhì)勘探設施“十二五”退役整治二期工程，所采用儀器型號為環(huán)境監(jiān)測與輻射防護用χ、γ輻射劑量當量率儀，該儀器融合了NaI晶體探測器高靈敏度和蓋革計數(shù)管寬量程的優(yōu)點，且增加了快速尋源模式，使用ABS外殼材質(zhì)，輕便利于攜帶。

4 監(jiān)測要求

鈾礦地質(zhì)勘探設施退役整治工程源項設施通常有廢石堆、坑口、被污染道路、被污染水體、剝土、探槽等。環(huán)境地面γ輻射劑量率監(jiān)測工作，常貫穿于治理工作前、中、后。在施工中采取邊監(jiān)測、邊施工，監(jiān)測結果指導施工，竣工后的監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為判定鈾礦地質(zhì)勘探設施退役整治工程實施是否合格的基本依據(jù)。

根據(jù)相關規(guī)范要求，治理目標為：退役整治治理后公眾的年有效劑量管理目標值為0.25mSv/a[7]；從事鈾礦地質(zhì)勘查職業(yè)工作人員年有效劑量約束值不高于15mSv/a，結合本項目實際情況，選取5mSv/a作為本次退役施工過程中的職業(yè)照射劑量管理目標值；廢（礦）石堆、坑口等源項設施經(jīng)治理后，其土壤表面氡析出率不得大于0.74Bq/(m2·s)[8-10]，γ輻射劑量率扣除本底后不得大于17.4×10-8Gy/h[9]；對于移走廢（礦）石堆后的土地，表面氡析出率和γ輻射劑量率按照接近當?shù)乇镜字颠M行控制。

環(huán)境地面γ輻射劑量率的監(jiān)測布點基本要求：

（1）材料的監(jiān)測。該項目所用土源、砂石、塊石、水泥、水等原材料及成品后的混凝土、砂漿等混合料的γ輻射劑量率數(shù)值均應控制在當?shù)乇镜姿揭詢?nèi)。

（2）清挖治理的監(jiān)測。

①監(jiān)測要求。廢石堆、污染道路清挖治理過程中的監(jiān)測要求：

a.挖至設計深度后，進行γ輻射劑量率監(jiān)測，如果測量值滿足相應管理限值的要求時，即停止清挖。

b.挖至設計深度后，進行γ輻射劑量率監(jiān)測，如果測量值不滿足相應管理限值的要求時，應找出原因并確定續(xù)挖深度，繼續(xù)清挖至γ輻射劑量率滿足相應管理限值的要求時，即停止清挖。

②測點布置要求。γ輻射劑量率的監(jiān)測布點：每塊場地一般按50m2取1個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點測3～5次讀數(shù)后取其平均值，每塊場地測點數(shù)量均不得少于3個。

（3）覆土治理的監(jiān)測。

①監(jiān)測要求。廢石堆、剝土等的覆土工程實施過程中的監(jiān)測程序如下：

a.厚度及壓實度滿足設計要求時，進行γ輻射劑量率監(jiān)測，如果測量值滿足相應管理限值的要求后，再進行土壤氡析出率監(jiān)測，如果土壤氡析出率同時也滿足相應管理限值的要求，即停止覆土。

b.土厚度及壓實度滿足設計要求時，進行γ輻射劑量率監(jiān)測，如果測量值不滿足相應管理限值的要求，應按每增加覆蓋壓實10cm左右厚度土層進行一次γ輻射劑量率和氡析出率監(jiān)測，直至γ輻射劑量率和氡析出率滿足相應的管理限值時，即停止覆土。

②測點布置要求。γ輻射劑量率的監(jiān)測布點：每塊場地一般按50m2取1個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點測3～5次讀數(shù)后取其平均值，每塊場地測點數(shù)量不得少于5個。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析

本次選取已完成治理工作的鈾礦地質(zhì)勘探設施“十二五”退役整治二期工程中某個廢石堆相關數(shù)據(jù)進行分析討論。該廢石堆按設計要求，經(jīng)覆土后，覆土厚度及壓實度均滿足設計要求后，對該場地地表進行γ輻射劑量率和氡析出率監(jiān)測。該廢石堆占地面積1834.52m2，裸露面積3930m2，按照γ輻射劑量率每塊場地50m2取1個監(jiān)測點要求，共布置γ輻射劑量率測點79個，見圖1。該廢石堆具體監(jiān)測數(shù)值見表1（由于實際測量的γ輻射劑量率數(shù)據(jù)量較大，只截取部分數(shù)據(jù)）。

分析數(shù)據(jù)我們可得，該廢（礦）石堆治理后γ輻射劑量率平均值為28.7×10-8Gy/h，其中最小值為25.9×10-8Gy/h，最大值為33.8×10-8Gy/h。以上數(shù)據(jù)扣除本地區(qū)本底值19×10-8Gy/h后，所有數(shù)值均小于17.4×10-8Gy/h，滿足相關規(guī)范及設計要求。經(jīng)過土壤氡析出率監(jiān)測，得到相關數(shù)據(jù)均小于0.74Bq/(m2·s)管理限值。因此，在覆土厚度及壓實度達到設計要求，并且γ輻射劑量率和氡析出率同時也符合相關規(guī)范和設計要求，可以停止進行覆土。

圖1 ⅢT-5、ⅢT-7廢石堆輻射環(huán)境監(jiān)檢測點示意圖

表1 廢（礦）石堆γ輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測表

6 結論

隨著環(huán)境地表γ輻射劑量率監(jiān)測水平的不斷提高，該數(shù)值已成為環(huán)境影響評價的重要指標之一，同時也是鈾礦地質(zhì)勘探設施退役整治工程是否合格的重要評價指標之一。要獲得準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)應該做好以下幾項相關工作：

（1）定期對儀器設備應進行檢修、維護，保證儀器的一致性、穩(wěn)定性、準確性；

（2）在監(jiān)測作業(yè)前，對監(jiān)測人員應進行系統(tǒng)化、專業(yè)化地培訓，提高監(jiān)測人員專業(yè)素質(zhì)；

（3）在項目開工前，應結合項目具體特點及要求編制滿足相關規(guī)范及設計要求方便可行的監(jiān)測方案；

（4）同時在監(jiān)測作業(yè)時，應盡可能避免不利的人為內(nèi)部因素或氣候外部因素干擾，以此保證測量數(shù)據(jù)的準確性，為項目的環(huán)境影響評價提高可靠依據(jù)。