青島至京滬高鐵輔助通道重點(diǎn)隧道地表放射性調(diào)查評價

［摘要］鐵路隧道施工中由于受地質(zhì)巖體影響很容易出現(xiàn)放射性異常，半密閉空間會導(dǎo)致人體內(nèi)照射的可能性增加。對青島至京滬高鐵輔助通道的六座重點(diǎn)隧道開展地表放射性調(diào)查評價，評估了后期施工過程可能出現(xiàn)的放射性異常。調(diào)查結(jié)果顯示，未發(fā)現(xiàn)明顯γ異常點(diǎn)段，輻射水平對人居環(huán)境和施工人員的影響未超劑量限值，隧道范圍內(nèi)正長花崗巖和石英二長巖等所引起地表放射性核素略有升高，但總體天然放射性輻射水平基本屬于正常水平。

［關(guān)鍵詞］放射性；隧道；花崗巖

有些特殊作業(yè)場所環(huán)境中，存在著較高劑量的輻射場，不同程度影響了現(xiàn)場施工人員及周邊人居環(huán)境的安全與健康[1]。尤其是鐵路隧道在施工掘進(jìn)過程中，很容易遇到放射性巖體、高輻射帶等放射性異常地區(qū)，再加上施工現(xiàn)場基本屬于半密閉空間，容易造成人體吸入氡含量超標(biāo)，對施工人員及周邊人居環(huán)境造成輻射危害，因此有必要在鐵路隧道勘察階段開展放射性調(diào)查評價，為后期隧道施工過程中的輻射防護(hù)措施提供數(shù)據(jù)參考和建議[2，3]。

1 隧道地質(zhì)情況

根據(jù)工勘資料顯示，青島至京滬高鐵輔助通道共有六座隧道可能存在放射性隱患，它們位于山東省東中部，青島市黃島區(qū)、濰坊諸城市境內(nèi)，屬丘陵地貌單元，青島市黃島區(qū)境內(nèi)地形起伏較大，濰坊諸城市境內(nèi)地形起伏較小。青島至京滬高鐵輔助通道鐵路大致呈東西走向，小里程地勢低、沿線向大里程方向地勢逐漸降低，海拔93.53～362.19 m，高差268.66 m。每座隧道的地質(zhì)概況如表1所示：

2 調(diào)查評價方案

2.1 調(diào)查內(nèi)容

隧道調(diào)查線路與隧道軸線方向一致，通過調(diào)查環(huán)境γ輻射劑量率、地表放射性核素比活度（238U、232Th、40K）、土壤氡濃度、巖石巖心等取樣核素比活度（238U、226Ra、232Th、40K）水中U、Rn、Ra、總α、總β，同時包括對偏高區(qū)或異常點(diǎn)、段的重點(diǎn)取樣，調(diào)查測量中遇到鉆孔巖芯進(jìn)行取樣，現(xiàn)場對巖芯進(jìn)行放射性編錄，綜合各調(diào)查項目的放射性水平，計算各點(diǎn)的放射性內(nèi)、外照射指數(shù)，為評價預(yù)測施工、運(yùn)營期間環(huán)境放射性影響提供依據(jù)[4]。

2.2 調(diào)查方法

調(diào)查所用到的所有儀器均經(jīng)計量站檢定合格，實(shí)驗室分別對其檢定證書進(jìn)行了方法確認(rèn)，證明所用儀器能夠滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。

γ輻射劑量率使用FH-40G+FHZ 672E-10型多功能劑量率儀進(jìn)行測量，方法執(zhí)行《環(huán)境γ輻射劑量率測量技術(shù)規(guī)范》（HJ 1157-2021），測量時儀器探頭距地面1 m高，連續(xù)讀數(shù)10次并取其平均值。

地表放射性核素比活度使用RS230型便攜式γ譜儀進(jìn)行測量，方法執(zhí)行《地面伽瑪能譜測量規(guī)范》（EJ/T363-2012），測點(diǎn)定位后將儀器探頭垂直放于較平坦地面上，測量時間為120 s并記錄讀數(shù)。

土壤、空氣、水質(zhì)氡濃度均使用RAD7測氡儀進(jìn)行測量，方法執(zhí)行《民用建筑工程室內(nèi)污染控制規(guī)范》（GB50325-2020），測量的具體步驟參照《RAD7使用說明書》。

在現(xiàn)場調(diào)查過程中取有代表性的巖石、土樣、鉆孔樣，每個樣品重量不少于2 kg，在實(shí)驗室經(jīng)過破碎、烘干、密封處理后使用多道γ能譜儀進(jìn)行測量226Ra、232Th和40K核素的比活度，并參照《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010）計算內(nèi)外照射指數(shù)。取得水樣則先進(jìn)行酸化，使用BH1216-Ⅲ型低本底α、β測量儀以及激光鈾分析儀等設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)放射性核素測量。

3 放射性調(diào)查結(jié)果及評價

本文通過對六座隧道的現(xiàn)場監(jiān)測及取樣檢測，基本查明了隧道地表區(qū)域范圍的輻射水平，調(diào)查結(jié)果數(shù)值均未扣除儀器對宇宙射線的響應(yīng)值（本底值）[5]。

3.1 γ輻射劑量率

由γ輻射劑量率的調(diào)查數(shù)據(jù)（圖1）可以得出，隧道①地表的γ輻射劑量率范圍是896.0～179.6 nGy/h，統(tǒng)計平均值為141.4nGy/h，變化系數(shù)為12.3%，高于山東省平均水平60～70 nGy/h 水平（圖中用紅線表示），主要是隧道范圍內(nèi)中生代燕山期正長花崗巖（ξγ3）及石英二長巖（η053）富含放射性核素所引起。隧道②地表γ 輻射劑量率范圍在84.5～176.1 nGy/h 間，統(tǒng)計平均值為110.7 nGy/h，變化系數(shù)為19.3%，高于山東省平均水平60～70 nGy/h 水平，主要是隧道范圍內(nèi)燕山晚期二長花崗巖（ηγ53）富含放射性核素所引起[6]。其余四個隧道基本與當(dāng)?shù)乇镜字狄恢隆Ｆ渲忻黠@高于環(huán)境本底值的隧道①地表γ 輻射劑量率等值線圖如圖2所示：

3.2 地表放射性核素

地表放射性核素主要是238U、232Th、40K，其核素比活度調(diào)查結(jié)果（圖3）顯示：隧道①的238U、232Th、4 0K均超過了山東地區(qū)平均值（圖中用紅線表示），其中232Th的數(shù)值最為異常，主要是隧道范圍內(nèi)中生代燕山期正長花崗巖（ξγ3）及石英二長巖（η053）富含放射性核素所引起；隧道②和③的232Th和40K均遠(yuǎn)當(dāng)?shù)乇镜字?，主要是隧道范圍?nèi)中生代燕山期石英二長巖和燕山晚期二長花崗巖（ηγ53）富含放射性核素所引起。隧道①地表放射性核素（238U、2 32Th、40K）等值線圖分別如圖4～6所示。

3.3 土壤氡水平

六座隧道的土壤氡水平如下表所示，其中隧道①的土壤氡濃度最大值達(dá)到了12393 Bq/m3，平均值為2105 Bq/m3，雖然變化系數(shù)高達(dá)115.6%，但總體氡濃度屬于正常水平，其他5座隧道的土壤氡水平基本一致，低于《民用建筑工程室內(nèi)污染控制規(guī)范》（GB 50325-2020）要求的限值20000 Bq/m3；且線路不經(jīng)過全新世活動斷裂，區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及現(xiàn)場調(diào)查，隧道區(qū)未見斷裂構(gòu)造發(fā)育。因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)由氡形成的輻射環(huán)境仍屬于正常本底范圍是安全的，在調(diào)查區(qū)內(nèi)新建擴(kuò)建的建筑工程，在施工、運(yùn)營中不需做防氡處理。

3.4 空氣氡水平

空氣氡濃度水平能有效評估人員的輻射吸收劑量，項目施工過程中的隧道內(nèi)空氣氡濃度只高不低。根據(jù)表2數(shù)據(jù)顯示，六座隧道的空氣氡濃度屬于正常水平。

3.5 水中U、Rn、Ra、總α、總β含量

根據(jù)現(xiàn)場取樣檢測，六座隧道的地下水體總α 測值范圍0.017～0.071 Bq/L；總β 測量范圍0.027～0.085 Bq/L，U測值范圍0.0010～0.0151 mg/L，Ra測值范圍0.034～1.05 Bq/L，水中Rn測值范圍0.13～6.25 Bq/L，隧道④、⑤、⑥的地下水體中氡含量接近或略高于限值標(biāo)準(zhǔn)，同時隧道⑤地下水體中鐳含量接近限值標(biāo)準(zhǔn)，所有隧道的水質(zhì)檢測平均值基本符合飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6 內(nèi)、外照射指數(shù)

巖石取樣均勻分布在整個調(diào)查區(qū)內(nèi)，加強(qiáng)對偏高區(qū)或異常點(diǎn)、段的取樣，調(diào)查測量中遇到鉆孔巖芯進(jìn)行取樣，現(xiàn)場對巖芯進(jìn)行γ和γ能譜編錄。隧道調(diào)查區(qū)巖石樣品室內(nèi)分析內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.08～0.15，外照射指數(shù)Ir為0.44～0.71。根據(jù)3.2地表放射性核素比活度計算，得到六座隧道的內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.09～0.17，外照射指數(shù)Ir為0.31～0.84。

綜上所述，巖石取樣分析和現(xiàn)場地表放射性核素測量所得到的巖石所致內(nèi)、外照射指數(shù)基本一致，均小于《民用建筑工程室內(nèi)污染控制規(guī)范》（GB 50325-2020）中要求IRa≤1.0、Ir≤1.3的限量，因此可以初步認(rèn)為調(diào)查的隧道內(nèi)巖石滿足標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)A類石材的要求，其使用范圍不受限制。

5 結(jié)論與建議

本次調(diào)查的環(huán)境γ輻射劑量率測量未發(fā)現(xiàn)明顯γ異常點(diǎn)段，由空氣氡形成的輻射環(huán)境是安全的，總體隧道地面調(diào)查區(qū)天然放射性輻射水平屬于正常水平。隧道在施工期間所產(chǎn)生的廢渣（石），其內(nèi)外照射指數(shù)基本滿足A類裝飾裝修材料要求，但由于巖心樣檢測數(shù)量有限，施工過程還應(yīng)該進(jìn)行取樣調(diào)查。由于隧道不經(jīng)過全新世活動斷裂，區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及現(xiàn)場調(diào)查，隧道區(qū)未見斷裂構(gòu)造發(fā)育，因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)由氡形成的輻射環(huán)境仍屬于正常本底范圍是安全的，放射性輻射水平對人居環(huán)境和施工人員及旅客運(yùn)營的影響未超限值。在調(diào)查區(qū)內(nèi)新建擴(kuò)建的建筑工程，在施工、運(yùn)營中不需做防氡處理。隧道范圍燕山期石英二長巖、正長花崗巖、二長花崗巖，晉寧期二長花崗巖等富含放射性釷核素所引起地表放射性核素略有升高，不過仍屬于正常背景水平。

[參考文獻(xiàn)]

［1］劉鴻詩，張亮，李瑩，等. 湖北、湖南、江西、浙江和安徽省石煤礦區(qū)碳化磚房室內(nèi)、室外氡濃度調(diào)查研究［J］. 輻射防護(hù)通訊，2005，25（6）：29-33.

［2］潘自強(qiáng). 電離輻射環(huán)境監(jiān)測與評價［M］. 北京：原子能出版社，2007：439-441.

［3］王文華，劉菁華，楊嘉明，等. 引綽濟(jì)遼工程文得根引水隧洞放射性調(diào)查評價［J］. 世界地質(zhì)，2018，37（2）：646-654.

［4］劉自超，張超輝，王亮，等. 滬渝蓉高速鐵路某隧道的放射性調(diào)查評價［J］. 四川地質(zhì)學(xué)報，2023，43（1）：158-162.

［5］陳瑋，於國兵，等. 皖南石煤開發(fā)利用對周圍環(huán)境放射性水平影響調(diào)查［J］. 中國輻射衛(wèi)生，2018，28（5）：80-83.

［6］陳靜. 淺談放射性核素與花崗巖的關(guān)系［J］. 廣東建材，2011（8）：147-149.