伊犁盆地北缘天然水体中放射性核素调查

2016-09-26王冰逄玮康勇

现代矿业 2016年5期

关键词：比活度放射性水体

王　冰　逄　玮　康　勇

(核工业二一六大队)

伊犁盆地北缘天然水体中放射性核素调查

王冰逄玮康勇

(核工业二一六大队)

首先阐述了调查区气象、地质构造等特征，根据不同含水层的孔隙特征及埋藏条件等划分了地下水类型，并简述了各类天然水体的成因特征。在已有技术资料的基础上，补充采集了水文地质样品，基于样品统计分析结果并结合国标水质评判标准，阐述了调查区各类天然水体的水质类型、水总硬度、标型阴离子氯化物和硫酸盐含量、pH分布特征、矿化度等。天然水体放射性评价主要分析了影响水体中的总α放射性主要来源于238U、226Ra的比活度，总β放射性主要来源于40K的比活度，对该类射性核素进行了针对性的取样分析，结果表明：①全区天然水体中U含量的自然本底值为5.27μg/L，高于全疆河流铀含量平均水平(4.98μg/L)，低于全疆井、泉地下水U含量平均水平(6.08μg/L)；②不同水体中的放射性核素含量不同，水中U含量由大到小分别为河水、自流井、井水、泉水、池塘水、水文孔、矿坑水；③氡气主要集中于井水、泉水、和自流井中，自然本底值为0.28Bq/L；④Ra含量不高，基本不超过1.1Bq/L。

放射性核素地下水天然水体比活度

从切尔诺贝利到福岛，再到世界各国的核动力设施，放射性污染一直存在。从20世纪80年代中期国家环保局组织的全国20个城市天然放射性水平调查，到2004年乌鲁木齐市环境放射性调查与评价，再到国务院审议通过和发布实施的《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》，足见人们对放射性环境污染及天然放射性水平的重视[1]。伊犁盆地是重要的铀矿产地，近年来天然水体中的放射性核素的含量也逐渐受到关注。天然水体中可释放α粒子的放射性核素较多，多数情况下总α放射性主要来源于238U、226Ra的比活度；总β放射性主要来源于40K的比活度[2]。《生活饮用水水质卫生规范》规定生活饮用水水质的总α放射性参考水平为0.5Bq/L，总β放射性参考水平为1Bq/L。调查资料表明，伊犁盆地各类天然水体中放射性核素的比活度明显高于全疆和全国平均水平，个别取样点总α放射性水平超出参考水平较多。当生活饮用水中的放射性核素超过0.1mSv/a时，需对水体进行调查。饮用水中1a所致有效剂量(0.1mSv/a)相当于238U的比活度为4Bq/L、226Ra的比活度为1Bq/L[2]。

1　区域放射性水文地质(水化学)背景

调查区处于天山地槽褶皱系西段，跨赛里木地块、博里克努加里东地槽褶皱带和伊犁地块等3个二级构造单元，区内构造运动和岩浆活动频繁。区内气候寒冷偏潮湿，山区气温低，凉爽潮湿，相对湿度大，降水丰富，蒸发作用弱，盆地相对炎热，蒸发作用强，蒸发作用主要表现在伊犁河北岸的平原地区、沙漠地带及沼泽地带的水面蒸发，降水包括雨、雪、霜、雹等，降水在时间、空间上的不均衡，控制着不同地区、时间地下水补给量的大小和强弱，时间上降水主要集中在6—9月份，空间上降水大量集中在山区，为300～600mm，盆地降水量稀少，小于200mm。春夏季节气温回升，高山区大量的冰雪融化，汇成溪流，成为调查区低山丘陵盆地第四系、侏罗系地下水的主要补给源，同时，较大的日温差，使岩石物理风化强烈，形成了与构造裂隙相结合的网状裂隙储水空间。根据不同含水层的孔隙特征及埋藏条件，调查区地下水可分为基岩裂隙水、孔隙潜水、孔隙承压水、孔隙-裂隙承压水。中高山基岩裂隙水分布于科古琴南麓，岩性主要为古生代中—酸性火山碎屑岩及次二长花岗岩体。含水岩组为砾岩、砂岩、火山碎屑岩、凝灰砂砾岩，海相、陆相—滨海相杂色砂砾岩、砾岩、灰岩及碳酸盐岩等。岩石断裂纵横交错，风化裂隙及岩体节理、裂隙发育，网状裂隙潜水水量丰富，径流畅通，交替强烈。孔隙潜水主要分布于山间洼地，山前冲、洪积平原，含水岩性为冲、洪积砂砾石、砂，主要接受来自山区地表水渗透的补给，水量丰富，水位埋深不大，山前30～40m。孔隙-裂隙承压水主要分布于北部中高山山前低山丘陵地带，岩性主要为三叠系、侏罗系湖泊相含砾碎屑岩及新第三系陆相红色岩组。含水层以砂岩、砾岩、砂砾岩为主，顶底板发育稳定的隔水层，主要接受大气降水及地表水的渗透补给。

2　水化学、水质特征

全区142个水质调查点，涵盖地下水、河水、井水、泉水、矿坑水等，按阴离子成分的组合特点，将调查区的水化学类型大致划分为重碳酸硫酸型、硫酸氯化物型、氯化物重碳酸型、硫酸重碳酸型等4类。该4类水化学类型在调查区的分带性较明显，调查区东西两侧以重碳酸硫酸型水为主，中间主要分布硫酸氯化物型水，零星散布有氯化物重碳酸型和硫酸重碳酸型水。水中阳离子组合紊乱，规律性不强，未进行亚区划分，但仍以钙型、钙镁型、钙钠型为主。调查区各类水体的总硬度偏高，平均541.47mg/L，调查水点29.58%的水体总硬度超过550mg/L，在《地下水质量标准》(GB/T14848-93)中属Ⅴ类水。腾达煤矿、干沟六队、八连、达达木图等地各类水体的总硬度较小，小于10mg/L。氯化物、硫酸盐的含量均较高，平均值分别为661.35、877.97mg/L，超出集中式生活饮用水地表水源地标准限值，在《地下水质量标准》(GB/T14848-93)中属Ⅴ类水。干沟六队、八连等地未超出限值，硫酸盐、氯化物的含量均小于10mg/l。

区内水体pH值变化不大，平均7.73，一般6.38～9.62，pH值高于8.0的弱碱水分布于界梁子、克西肯萨伊、达达木图煤矿等地的水文地质孔，出露于第四系下降泉(该类泉盐渍化严重，水位随季节性变化较大)以及石炭系凝灰岩中的下降泉(该类泉主要接受大气降水补给，水位动态不稳定)；pH值为7.0～7.20的中性水主要位于肖尔布拉克、惠远北、新城子、铁厂沟三队、干沟三队等地。区内水体矿化度变化较大，一般0.19～18.80mg/L，平均2.87mg/L，43.66%的水体矿化度超过2.5mg/L，属咸水。霍城到彼利克溪的三叠系、侏罗系和低山丘陵承压水或层间水分布区降水稀少、地势相对平缓，径流较不畅通，蒸发作用相对强烈，矿化度明显高于其他地区。中里布拉克的下降泉、铁厂沟煤矿水文孔、金鑫煤矿坑道等取样点水体的矿化度大于 10mg/L。矿化度小的淡水主要位于干沟六队、八连、达达木图煤矿、吉尔格郎河、肖尔布拉克等地。

综合统计结果(表1)可知：调查区各类水体属中性淡水—微咸水，主要分布于调查区东西两侧，分布面积较小，东西两侧位置为吉尔格郎大队和霍城县水定镇。

表1　调查区各类水体水质特征

3　水体中放射性核素含量

《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)规定饮用水体中总α值不超过0.5Bq/L，总β值不超过0.5Bq/L。由于该区放射性元素含量本底值略高于全国平均水平，因此本研究主要针对水体中的标型放射性元素(铀、镭)和放射性气体(氡气)进行分析调查。《饮用天然矿泉水标准》(GB8573—1995)归定镭放射性不超过1.1Bq/L。本研究在全区共采集303件水源点样品，调查对象涵盖池塘水、河水、井水、矿坑积水、泉水、自流井、水文孔等。水样分析结果表明：全区各水体中w(U) 0.10～72.90μg/L，平均10.61μg/L；w(Ra) 0.006～1.430Bq/L，平均0.079Bq/L；氡气含量0.00～48.50Bq/L，平均1.91Bq/L。

(1)池塘地表水。w(U) 3.50～11.90μg/L，平均8.39μg/L，SH-D6013取样点最高，为11.90μg/L，位于干沟东；氡气含量0.00～1.90Bq/L，平均0.95Bq/L，SH-D6010、S4102取样点最高，为1.90Bq/L，分别位于干沟东、和新城子。

(2)河水。w(U) 0.10～72.90μg/L，平均14.22μg/L，SHD2174取样点最高，为72.90μg/L，位于双渠大队四小队；氡气含量0.00～12.36Bq/L，平均0.78Bq/L，S523取样点最高，为12.36Bq/L，位于中里布拉克。

(3)井水。w(U) 0.78～50.80μg/L，平均9.25μg/L，S3916取样点最高，为50.80μg/L，位于霍城西解放大队；w(Ra) 0.01～0.16Bq/L，平均0.03Bq/L，SH-D2234取样点最高，为0.16Bq/L，位于干沟煤矿生活区；氡气含量0.00～178.19Bq/L，平均11.79Bq/L，689取样点最高，为178.19Bq/L，位于克西肯萨伊。

(4)坑道水。w(U) 0.78～12.20μg/L，平均3.72μg/L，S6002取样点最高，为12.20μg/L，位于脑盖吐河；w(Ra) 0.01～0.03Bq/L，平均0.02Bq/L，S5516、S5207取样点最高，为0.03Bq/L，分别位于南台子托拉克和界梁子；氡气含量0.00～17.82Bq/L，平均3.84Bq/L，1024取样点最高，为17.82μg/L，位于苏勒萨依。

(5)泉水。w(U) 1.20～52.00μg/L，平均9.07μg/L，1175取样点最高，为52.00μg/L，位于新路公社；w(Ra) 0.01～0.02Bq/L，平均0.01Bq/L，S4109取样点最高，为0.02Bq/L，位于新城子社办农场三队；氡气含量0.00～921.51Bq/L，平均42.17Bq/L，690取样点最高，为48.50Bq/L，位于克西肯萨伊。

(6)自流井水。w(U) 3.80～23.40μg/L，平均12.40μg/L，S1311取样点最高，为23.40μg/L，位于汤察布拉克；w(Ra) 0.01Bq/L，平均0.01Bq/L，S1310取样点最高，为0.01Bq/L，位于汤察布拉克；氡气含量0.00～27.58Bq/L，平均8.12Bq/L，S516取样点最高，为27.58Bq/L，位于中里布拉克。

(7)水文孔。w(U) 0.15～22.00μg/L，平均7.05μg/L，1206取样点最高，为22.00μg/L；w(Ra) 0.03～0.07Bq/L，平均0.04Bq/L，S6417-2取样点最高，为0.07Bq/L，位于吉尔格郎大队1203水文孔；氡气含量1.90～9.51Bq/L，平均3.80Bq/L，S1523取样点最高，为9.51Bq/L，南台子10-0水文孔。

全区射性核素(铀)含量较高的水体为河水和自流井，平均含量14.22、12.4μg/L，矿坑水中射性核素U含量较小，为3.72μg/L。氡气含量偏高的水体主要为井水、泉水和自流井水，含量分别为11.79、42.71、8.12Bq/L。Ra含量不高，基本不超过1.1Bq/L。

4　放射性异常片区划分

将调查区水样中的U含量进行特高值处理后，全区天然水体中U含量的自然本底值为5.27μg/L，高于全疆河流铀含量的平均值(4.98μg/L)，低于全疆井、泉地下水铀含量的平均值(6.08μg/L)。全区天然水体中U含量的标准偏差为3.5μg/L，由此可计算出水中U含量的偏高值、增高值和异常值，分别为8.77、12.27、15.77μg/L。氡气含量也可参照上述分类原则进行计算，结果为自然底数0.28Bq/L，标准偏差0.512Bq/L，偏高值0.79Bq/L，增高值1.30Bq/L，异常值1.81Bq/L。按照统计结果和分类原则,调查区以干沟东为界的东西2个地段共分布有11个水铀异常片区。东部主要分布于库勒、县供水站、前进大队一小队，共4个异常区；西部霍城县水定镇至干沟东沿F5、F6、F16断裂呈串珠状分布。氡气异常分布面积较小，主要分布于榆树沟大队和解放村大队。