深圳市天然γ辐射空气吸收剂量率调查

2014-08-14

环境与可持续发展 2014年3期

(深圳市环境监测中心站，深圳 518049)

引言

天然环境电离辐射不仅累及到全世界的居民，而且是世界居民集体剂量的最大贡献者(占全部环境店里辐射的百分之八十以上)。因此，评价人类受到天然辐射源照射的辐射剂量具有特别重要的意义。

为掌握深圳市各地环境天然辐射水平，几时正确判断有无造成新的污染。深圳市人居环境委员会核与辐射管理中心从2007年至2011年在全市范围内布设17个监测点位，进行了每月一次的环境γ辐射剂量率监测的调查。调查的总面积为1988.59平方公里，总人口数891.22万。

本文只涉及天然γ辐射而不包括只产生小的外照射剂量的宇宙射线种子和天然β辐射。对核试验落下灰产生的γ辐射也不做专门的讨论。

1 地理地质概况

深圳市是中国南部海滨城市，陆域位置东经113°46′～114°37′，北纬22°27′～22°52′；深圳市地势东南高、西北低，由三个地貌带组成。

深圳市出露地层主要由五大岩性构成。花岗岩：分布于羊台山及其周围地带、海岸山脉中段、大鹏半岛的西半部、坪山河谷地和龙岗河谷地北侧，其分布面积最大；砂页岩：集中分布在中、北部；火山岩：主要分布在梧桐山、七娘山、东部边境的笔架山和田心山；变质岩：包括石英砂岩，仅局部分布；第四纪松散层：分布于平地及堆积阶地。

深圳市的岩石可分为沉积岩、火成岩、和变质岩三大类。其中沉积岩的分布较为广泛，总面积约为1115平方公里，约占全市总面积的57%，燕山各期的酸性至中性火成岩分布很广，其中花岗岩侵入体出露面积750平方公里，约占全市总面积的38%。

2 选点与测量

本次调查以每个区为单位进行选点；调查点数根据已有的资料估计各区天然辐射场的可能变化范围，规定对抽样误差的限制然后根据统计学中样本容量的计算公式[1]估算出每个调查区大约应选的调查点数；样本数决定后根据调查面积的大小做到均匀布点，对交通不便的地方适当减少测点；根据放射性企业分布密度的差异适当调整调查点数；考虑人口密度的差异适当调整调查点数。综上所述，全市共选取17个调查点(辐照中心、洪湖公园、荔枝公园、滨海红树林、市环境监测站、华侨城小学、荔香中学、南油小学、宝安文汇中学、龙岗机关幼儿园、大鹏华侨医院、南澳大酒店、盐港中学、葵涌子站、深圳市人民医院、沙井人民医院、光明新区管委会)。全市测量点分布见图1。

由于天然辐射水平随时间变化所以测量频次定位每月进行一次测量，并避开阴雨天气和大气层核试验对辐射场的影响。测量高度为1±0.3米。测量点离开建筑物50米以上，离开公路20米以外，在约100平方米的范围巡测5点。

3 测量仪器

由于天然环境电离辐射的成分复杂，辐射水平低，影响现场测量的因素多，因此，准确地测量天然环境电离辐射水平是比较困难的。一个比较理想的环境辐射监测或调查仪器应当满足以下要求[2]：

(1)可以测量1μR/h以下的环境γ辐射；

(2)有适当长短的时间常数，适合进行大量的测量；

(3)对环境辐射有均匀的和接近各向同性的响应；

(4)对环境因素特别是温度变化反映不灵敏；

(5)体积小、重量轻、便于携带。

基于上述要求并结合当时的实际情况，本调查选取了便携式x-γ剂量率仪BH3103B作为现场调查仪器。BH3103B每年经过深圳市剂量质量检测研究院检定，测量结果相对固有误差不大于10%；使用环境温度为-10～+40℃；使用环境湿度为小于等于90%(40℃)；能量响应范围25～13MeV；量程范围为1～10000×10-8Gy/h。

图1 全市环境天然辐射水平测量点分布图

4 结果与分析

4.1 深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率水平

根据中华人民共和国卫生部1986年出版的资料[3]显示，全国室外γ辐射水平范围为(1.16～52.29)×10-8Gy/h，按点算术均值为8.15×10-8Gy/h，变异系数为30%；人口加权均值为8.03×10-8Gy/h；面积加权均值为8.23×10-8Gy/h；总平均值为8.16×10-8Gy/h。

UNSCEAR1982年报告书[4]公布的全世界室外γ辐射空气吸收剂量率人口加权平均值为5.00×10-8Gy/h，显然我国的室外值比世界平均值搞60%以上。而与法国(8.1×10-8Gy/h)、罗马尼亚(8.1×10-8Gy/h)相比，比东德(9.4×10-8Gy/h)、瑞士(8.7×10-8Gy/h)稍低。属于正常天然本底范围。

全市天然辐射外照射空气吸收剂量率调查点数共17个。γ辐射水平范围为(4.87～17.68)×10-8Gy/h，按点求算术均值为9.94×10-8Gy/h，变异系数为21%；人口加权均值为9.97×10-8Gy/h，面积加权均值为10.10×10-8Gy/h。三种均值相当接近，三种均值的总平均值为10.00×10-8Gy/h。

图2为深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率在2007年至2011年期间的涨落情况及其平均值走势。从图中可以看出2007年的涨落较大，变化范围为(3.53～15.80)×10-8Gy/h；2009年次之，变化范围为(6.83～17.70)×10-8Gy/h；2011年涨落最小，变化范围为(6.84～17.70)×10-8Gy/h。2007年至2011年的平均值没有明显变化，变化范围为(9.71～10.57)×10-8Gy/h。

图2 深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率在2007年至2011年期间的涨落情况及其平均值走势

根据中华人民共和国卫生部1986年出版的资料[3]显示，广东省室外天然辐射外照射空气吸收剂量率水平的变化范围为(4.4～32.0)×10-8Gy/h，平均值为103.2×10-8Gy/h。显然深圳市的空气吸收剂量率水平与广东平均值相当接近，稍高于全国平均值。属于正常天然本底范围。

全市天然辐射外照射空气吸收剂量率的频率分布见图3～4。图3为深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率的频率分布；图4是深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率的累积频率分布。由此可见，我市天然辐射外照射空气吸收剂量率近似正态分布，因此求算术均值是合理的。

图3 深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率的频率分布

表1列出了我市各区五年内天然辐射外照射空气吸收剂量率的涨落范围、均值和标准差。龙岗区最高，按点均值为10.42×10-8Gy/h；福田区最低，按点均值为(9.48×10-8Gy/h)。各区之间差异不大，龙岗区测量结果与布点主要围绕大亚湾核电站有关；盐田区、南山区测量结果达到10×10-8Gy/h以上与附近港口产业有关；罗湖区里涉及放射源单位较多，布点主要围绕涉源单位，测量结果与此不无关系。

表1 全市各区天然辐射外照射空气吸收剂量率(×10-8Gy/h)

图4 深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率的累积频率分布

图5为深圳市各区天然辐射外照射空气吸收剂量率在2007年至2011年期间的变化情况。从图中可以看出2007年至2011年期间，福田区呈逐年上升的趋势，主要由于福田区内测量点周边环境有显著变化(特别是深圳市环境监测中心站测量点周边植被减少，岩层被翻出，建筑物增多)；其余各区5年内平均值相对稳定，在15%范围内涨落。

图5 深圳市各区天然辐射外照射空气吸收剂量率在2007年至2011年期间的变化情况

4.2 深圳市居民受照剂量的评价

居民剂量的估算采用联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)1982年报告书介绍的模式[4]。天然辐射对人体产生的年有效剂量当量：

H=D×0.7×8760×F=6132FD

式中，F表示存在因子；D表示空气中的吸收剂量率(Gy/h)；H表示年有效剂量当量率(Sv/a)；0.7是空气中吸收剂量率换算为有效剂量当量率的换算因子，对于室内和室外，男人和女人可采用同一因子；8760是每年的小时数。

根据中华人民共和国卫生部1986年出版的资料[3]显示，广东省因天然辐射外照射所致人均年有效剂量当量为1.124mSv；全国人均年有效剂量当量0.952mSv。

2007年至2011年期间，深圳市居民因天然辐射外照射所致人均年有效剂量当量为0.61mSv。其中最高的为罗湖区(0.64mSv)和龙岗区(0.64mSv)；福田区最低(0.58mSv)。各区之间的人均年有效剂量当量最大和最小值之间相差不超过0.03mSv。天然辐射外照射致深圳市居民集体年有效剂量当量54.32×102man·Sv。2007年至2011年期间每年各区的人均年有效剂量当量见表2。表3列出了我市各区天然辐射外照射致深圳市居民集体有效剂量当量。

根据中华人民共和国卫生部1986年出版的资料[3]显示，1982年到1984年深圳地区人口数35.2万，人均年有效剂量当量1.044mSv，集体年有效剂量当量3.7×102man·Sv。

5 结论

(1)深圳市天然辐射外照射空气吸收剂量率变动范围为(4.87～17.68)×10-8Gy/h，总平均值为10.00×10-8Gy/h，与广东平均值(103.2×10-8Gy/h)相当，高于全国平均值(8.15×10-8Gy/h)。属于正常天然本底范围。其中龙岗区稍高(10.42×10-8Gy/h)，福田区由于建筑环境变化呈上升趋势。