青岛某部冷冻存储库放射性环境评估

王 平

(天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 300181)

青岛某部冷冻存储库放射性环境评估

王 平

(天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 300181)

重点论述冷冻仓储区放射性地球物理调查。通过开展地表环境γ辐射剂量率测量、土壤氡浓度测量、环境空气氡浓度测量、钻孔岩芯取样测量、水中总α、总β测量，并对测量结果进行综合分析和研究，圈定放射性相关的异常范围，对异常性质做出正确的判断和评价，以此为依据进行工程放射性地球物理环境工作评估。

γ辐射剂量率测量;氡浓度测量;水中总α、总β测量;放射性地球物理

0 引言

随着中国现代化发展的需要，物流业得到迅猛发展，伴随而生的冷冻存储仓库也发展迅速，依山而建的冷冻仓储库放射性地球物理环境评估越来越多，通过空中、地表、地下的放射性测量，得出仓储区附近放射性地球物理环境能否达到国民生活要求。

1 放射性测量指标

开展拟建青岛某部冷冻存储库及其隧道线两侧区域地表环境γ辐射剂量率测量;地表放射性核素浓度测量;土壤氡浓度测量;环境空气中氡浓度测量;水中铀、氡测量;隧道钻孔岩芯取样测量工作，并对调查区内的放射性总体水平进行评述，保证施工期间和运营中的辐射安全。

本次调查投入的工作有环境γ辐射剂量率测量、地表土壤中放射性核素(238U、232Th、40K)浓度测量、土壤氡浓度测量、环境空气中氡浓度测量、水中铀、氡测量、钻孔岩芯取样放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)浓度测量［1］;分别绘制调查区γ辐射剂量率、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浓度分布等值线图。

2 放射性测量

2.1 基线、测线布设

采用1∶5 000的网格布点，工作基线与库区轴线方向一致，仓库基线长1 600 m，测线垂直通过隧道，线距200 m，点距50 m，共19条测线，共计251个测点。

环境空气氡气浓度测量沿隧道轴线每400 m一个点进行定点测量，共计78个测点。

钻孔岩芯取样测量在2个钻孔洞深附近(洞顶下部2 m处，洞底上部2 m处)各取一组样品，在实验室测量放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)浓度，共计4组。

水中总238U、氡测量根据现场情况尽可能在每个库区采集地表水、基岩裂隙水、井水处各一组，现场测量氡浓度，在实验室测量238U含量，共10处，每处1组。

工作基线测线采用测绳、罗盘加GPS定位，误差控制在±10 m以内。

2.2 地表环境γ辐射剂量率测量

测量方法严格执行国家标准GB/T14583—93《环境地表γ辐射剂量率测定规范》［2］，进行现场γ辐射剂量率的测定。定位好测量点，要求测点距附近高大物的距离＞30 m，用辐射仪垂直对准地面，在距离地面1 m高处进行测量，计数时间为8 s，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。

2.3 地表放射性核素浓度测量

测量方法严格执行地矿行业标准 DZ/T0205—1999《地面γ能谱测量技术规程》［3］进行高精度测定。

定位好测点后，将仪器探头垂直放于地面上，要求尽可能保证半无限空间(2π)几何条件，测量时间为100 s，连续测量两次，要求两次测量结果的偏差在允许范围内，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。本次测量所用仪器为四道γ谱仪，分别为总道、U道、Th道和K道，其中总道是测量γ总量，U道是测量226Ra，由于226Ra是238U的子体核素，在不考虑放射性平衡的前提下，可以认为U道的测量结果即为238U的含量，Th道是测量232Th的含量，K道是测量40K的含量。

2.4 土壤氡浓度测量

测量方法采用GB 50325—2001《民用建筑工程室内污染控制规范》［4］(2006年版)中的附录D“土壤中氡浓度及土壤氡析出率测定”。

定位好测点后用钢钎打孔(孔直径为20～40 mm，孔深度为500～800 mm)，成孔后将头部带有气孔的取样器插入打好的孔中，将采样片放入采样器内，并将取样器靠近地表处进行密闭，然后抽气，要求抽气体积为1.5 L，抽气完成后给采样器加高压，然后进行采样，采样时间为120 s，采样完成后将采样片放入测量室进行测量，测量时间为120 s，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。

2.5 环境空气中氡浓度测量

测量方法采用GB/T 14582—93《环境空气中氡的标准测量方法》［5］，EJ/T605-91《氡及其子体测量规范》［6］。

定位好测点后，将采样片放入采样器内，并将取样器靠近地表处抽气，要求抽气体积为1.5 L，抽气完成后给采样器加高压，然后进行采样，采样时间为120 s，采样完成后将采样片放入测量室进行测量，测量时间为120 s，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。

2.6 钻孔岩芯取样测量

测量方法采用EJ 349.1～349.4－88《岩石中微量铀、钍的分析方法》［7］。

定在2个钻孔洞深附近(洞顶下部2 m处，洞底上部2 m处)各取样一组样品，并记录测点的地质环境，在实验室进行放射性核素(238U、232Th、226Ra、40K)浓度精确测量，计算各点的放射性内、外照射指数，为评价预测施工、运营期间环境放射性影响提供依据。

2.7 水中铀、氡浓度测量

测量方法采用EJ/T 1133—2001《水中氡测量规程》［8］、GB 11214—89《水中镭-226 的分析测定》［9］、GB 6768—86《水中微量铀分析法》［10］。

根据现场情况，尽可能在每个隧道区域采集地表水、基岩裂隙水、井水处各一组，野外现场测量氡浓度，在实验室对放射性核素238U浓度精确测量，了解该区水中放射性现状，为评价预测施工、运营期间环境放射性影响提供依据，共10处，每处1组，要求记录取样位置坐标，并记录测点的地质环境。

3 调查区测量结果及环境辐射水平评述

通过对测区布置的351个测点的测量，基本查明了测区内的环境地表γ辐射剂量率、地表放射性核素浓度、地表土壤氡浓度的分布状况，结果见表1。

表1 放射性地球物理调查结果Table 1 Investigation results of radioactivity geophysics

3.1 环境地表γ辐射剂量率水平评述

3.1.1 调查区γ剂量率分布特征

由调查可以看出，调查区域内的γ剂量率范围在10.5 ～24.4 nGy/h 之间，平均值为 19 nGy/h，测量值比较平稳，说明地质环境比较简单，测量结果低于资料中已公布的全国平均水平62.8 nGy/h，天然辐射水平分布均匀，属天然放射性正常本底水平。

3.1.2 调查区γ辐射水平对环境的影响

由上述统计可以知道，调查区内的环境地表γ辐射剂量率水平为正常天然本地水平(最大值为32.5 nGy/h)，同时未发现γ辐射剂量率高地段。

环境γ辐射照射对居民产生的有效剂量当量由下式进行计算:

式中:He——有效剂量当量(Sv);Dr——环境地表γ辐射剂量率(nGy/h);K——有效剂量当量率与环境地表γ辐射剂量率的比值，标准中采用0.7 Sv/Gy;t——环境中停留时间，野外停留时间为365×24×0.2 h=1 752 h。

由上式计算可得，调查区内的环境地表γ辐射对公众照射所致居民年吸收剂量为0.13～0.4 mSv。低于GB18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》［11］中规定的公众持续受照年剂量限值1.0 mSv。因此，可以认为调查区内的γ射线辐射水平对人居环境没有显著影响，天然γ射线辐射环境对公众是安全的。

3.2 地表中放射性核素含量水平评述

3.2.1 调查区内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，调查区域内的放射性核素238U含量范围在12.1 ～39.9 Bq/kg之间，平均值为23.4 Bq/kg;属正常天然本底水平，并且低于全国平均值39.5 Bq/kg，这主要由于试验区内土壤中的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，调查区域内的放射性核素232Th含量范围在6.3 ～55.4 Bq/kg之间，平均值为29.3 Bq/kg，属正常天然本底水平。并且低于全国平均值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，调查区域内的放射性核素40K含量范围在304.7 ～1 067.7 Bq/kg 之间，平均值为 639.4 Bq/kg，属正常天然本底水平，接近于全国平均值580 Bq/kg。

3.2.2 调查区内放射性核素含量水平对环境的影响

(1)地表核素浓度所致吸收剂量率 由以上分析可知，调查区内的放射性核素(238U、232Th、40K)含量水平都属正常水平，其中232Th和40K的含量基本接近全国平均值，而238U的含量要比全国平均值低一些。根据调查区内地表放射性核素含量(平均值)按Beck公式计算的离地1 m高处的空气吸收剂量率计算公式为:

式中，Dr——为地面1 m高处的空气吸收剂量率即地表 γ 辐射剂量率(nGy/h);kK、ku、kTh——分别为40K、238U、232Th系列的转换因子，(nGy/h)/(Bq/kg);Ak、Au、ATh——分别为土壤中40K、238U、232Th 的浓度，Bq/kg。

式中的转换因子采用国际辐射单位与测量委员会1994年53号报告书中推荐值，公式变为:

由上式推算出γ辐射对公众照射所致居民年吸收剂量为0.34～0.49 mSv，这与环境 γ剂量率测量的结果(0.13 ～0.4 mSv)基本一致。

(2)地表核素浓度所致内照射指数和外照射指数

根据GB 50325—2001《民用建筑工程室内污染控制规范》，地表土壤中天然放射性核素所致内照射指数和外照射指数由下式计算:

式中:CRa、CTh、CK——为土壤中226Ra(238U)、232Th、40K的浓度，Bq/kg;200，370，260，4 200——分别为各核素各自单独存在时标准中规定的限量(Bq/kg);

有上述公式可得出，调查区内的平均内照射指数为0.1 ～0.12，小于标准中要求的限值 1.0，外照射指数为0.33 ～0.48，小于标准中要求的限值1.3。

综合上述情况，调查区内的放射性核素含量为低背景区，尤其是作为γ射线辐射外照射贡献较大的放射性核素238U含量偏低，因此可以认为调查区内的地表放射性核素含量形成的辐射环境仍属于正常的本底范围，是比较安全的。

3.3 地表土壤中氡浓度水平评述

3.3.1 调查区内土壤中氡浓度分布特征

由表1可以看出，调查区域内的土壤中氡浓度范围为254～4 318 Bq/m3，属土壤中氡浓度较低区域。

3.3.2 调查区内土壤中氡浓度水平对环境的影响

综上所述，可知调查区内的土壤中的氡浓度普遍较低(最高4 318 Bq/m3)，低于GB 50325—2001《民用建筑工程室内污染控制规范》要求的限值20 000 Bq/m3，因此调查区内由氡形成的辐射环境仍属于正常的本底范围，是比较安全的。在调查区内新建、扩建的建筑工程，在施工前不需要做防氡处理。

3.4 钻孔岩芯取样水平评述

3.4.1 调查区内钻孔岩芯取样放射线辐射分布特征

调查区内钻孔岩芯取样测量放射性核素含量(平均值)按Beck公式计算的离地1 m高处的空气吸收剂量率计算公式为:

式中，Dr——为地面1 m高处的空气吸收剂量率即地表 γ 辐射剂量率(nGy/h);kK、ku、kTh——分别为40K、238U、232Th的系列的转换因子，(nGy/h)/(Bq/kg);Ak、Au、ATh——分别为土壤中40K、238U、232Th 的浓度，Bq/kg。

式中的转换因子采用国际辐射单位与测量委员会1994年53号报告书中推荐值，公式变为:

环境γ辐射照射对居民产生的有效剂量当量由下式进行计算:

式中:He——有效剂量当量，Sv;Dr——环境地表γ辐射剂量率(nGy/h);K——有效剂量当量率与环境地表γ辐射剂量率的比值，标准中采用0.7Sv/Gy;t——环境中停留时间，野外停留时间最大为365×24=8 760 h。

由式(1)、(2)计算得到的结果见表2。

3.4.2 调查区内钻孔岩芯取样放射线辐射对环境的影响

综上所述，调查区内的钻孔岩芯取样测量放射线辐射对公众照射所致居民年吸收剂量为0.43～0.95 mSv。低于 GB18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的公众持续受照年剂量限值1.0 mSv。因此，可以认为调查区内的放射线辐射水平对施工环境没有显著影响，天然γ射线辐射环境对施工是安全的。

表2 钻孔岩芯取样测量地球物理调查结果Table 2 Geophysics investigation results of measurement of drill core

3.5 水中铀、氡水平评述

3.5.1 调查区内水中铀、氡分布特征

调查区地下水主要用途是居民饮水和生活用水，而地下水中放射性核素对居民的影响主要是由居民饮水所致，因此需对居民饮用地下水所致的居民剂量进行估算。

采用GB18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中推荐的剂量估算公式和剂量转换参数估算由饮水所致内照射剂量。公式和参数如下:

式中:H50——待积剂量当量，即人体摄入放射性物质后在其后50年内将要累积的剂量当量，Sv;K——剂量转换系数，Sv/Bq;CA——水中放射性核素比活度，Bq/L;V——人一年内的饮水量，L(一般取730 L)。

剂量转换系数:

将238U值换算成比活度值，由公式计算出，居民每年饮用地下水摄入的天然放射性铀待积有效剂量为0.058 mSv，氡所致待积有效剂量为 0.049 mSv。

3.5.2 调查区内水中铀、氡测量结果影响

综上所述，根据世界卫生组织2004年制定的《饮用水水质准则》第三版❶❶饮用水水质准则，世界卫生组织，2004。中推荐的1年内摄入饮水所致的待积有效剂量限值的参考水平为0.1 mSv。研究人类和动物的数据表明，在低剂量和中等剂量水平的辐射照射可以增加癌症的远期发病率，尤其是动物试验证明，辐射照射可以导致遗传畸形发生率的升高。但如果放射性核素的浓度低于指导水平(相当于待积有效剂量低于0.1 mSv)，摄入饮用水预期不会造成放射有害的健康效应。

4 结论

本次调查工作取得了大量的现场实测资料，通过对这些资料的分析整理，基本上了解了调查区的天然放射性背景的特征、环境辐射水平及其形成的原因和对施工环境的影响。初步得出结论如下:

(1)由于地质背景所决定的调查区，天然放射性环境辐射水平属于正常背景水平。

(2)环境γ辐射剂量率测量未发现明显天然辐射异常地段。环境γ辐射所致居民年吸收剂量最大值为0.4 mSv，低于 GB 18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的公众持续受照年剂量限值1.0 mSv，环境γ辐射属于较为安全的地区。

(3)调查区地表放射性核素(238U、232Th、40K)浓度接近于已公布的全国地表放射性核素浓度。由地表放射性核素浓度推算出公众照射所致居民年吸收剂量最大值为0.49 mSv，这与环境γ剂量率测量的结果基本一致。

(4)调查区土壤的内外照射指数分别最大为0.12和0.48，小于 GB 50325—2001《民用建筑工程室内污染控制规范》中要求的限值1.0和1.3，可放心施工。

(5)调查区隧道顶底板钻孔取样放射性核素(238U、232Th、40K)浓度接近于已公布的全国地表放射性核素浓度。由放射性核素浓度推算出公众照射所致居民年吸收剂量最大值为0.95 mSv，低于 GB 18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的公众持续受照年剂量限值1.0 mSv，施工安全可靠。

(6)调查区的氡浓度普遍偏低，调查区内由氡形成的辐射环境仍属于正常的本底范围，比较安全。在调查区内新建、扩建的建筑工程，在施工前不需要做防氡处理。

(7)调查区居民每年饮用地下水摄入的天然放射性铀待积有效剂量为0.058 mSv，氡所致待积有效剂量为0.049 mSv。低于世界卫生组织2004年制定的《饮用水水质准则》第三版中推荐的1年内摄入饮水所致的待积有效剂量限值的参考水平为0.1 mSv。

(8)总体上调查区的天然放射性背景比较正常，未发现明显对人居环境影响的因素和现象，整体天然放射性环境是安全的。

［1］ 程业勋，王南萍，侯胜利.核辐射场与放射性勘查［M］.北京:地质出版社，2005:101－289.

［2］ GB/T14583—93，环境地表γ辐射剂量率测定规范［S］.

［3］ DZ/T0205—1999，地面γ能谱测量技术规程［S］.

［4］ GB 50325—2001，民用建筑工程室内污染控制规范［S］.

［5］ GB/T 14582—93，环境空气中氡的标准测量方法［S］.

［6］ EJ/T605—91，氡及其子体测量规范［S］.

［7］ EJ 349.1～349.4 －88，岩石中微量铀、钍的分析方法［S］.

［8］ EJ/T 1133—2001，水中氡测量规程［S］.

［9］ GB 11214—89，水中镭-226的分析测定［S］.

［10］ GB 6768—86，水中微量铀分析法［S］.

［11］ GB 18871—2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准［S］.

(责任编辑:张 娅)

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，工程师，放射性水文、资源勘查专业，从事有色金属地球物理勘查与研究工作。E－mail:247wangping@163.com