黔东松桃—黄平地区上震旦统—下寒武统留茶坡组放射性影响评价

2018-03-17息朝庄金中国刘开坤李艳桃

国土资源导刊 2018年1期

关键词：松桃

息朝庄+金中国+刘开坤+李艳桃

摘要通过综合分析研究黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地层γ辐射测量、土壤氡气测量和天然放射性元素含量等资料，调查本区放射性水平。结果表明：研究区留茶坡组地层岩矿样、土壤样和拣矿样中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K与贵州省土壤放射性核素背景值、我国土壤放射性核素背景值对比绝大多数均较低。通过单因子指数法对研究区放射性水平污染情况进行评价，绝大多数为无污染区，极少部分为重度污染。据水样中放射性水平与我国自来水标准相比较，多数低于我国自来水标准。

关键词放射性水平；留茶坡组；松桃-黄平地区；黔东

中图分类号：F631.6+22 文献标识码：B

Abstract： The radioactivity of Liuchapo group of Upper Sinian-Lower Cambrian in Songtao-Huangping in the eastern Guizhou is reflected through the comprehension research of the γ radiation measurement， the soil radon measurement and the natural radioactivity elements. The results reflect that most of the natural radioactivity elements （ 238U、232Th、226Ra、40K） of the rock or mineral sample of the Liuchapo group， the soil sample and the pickup sample are low which relative to the soil radioactivity elements background value of Guizhou and our country. The radioactive pollution level in the study area is evaluated through the single factor index method， the results reflect that the most area is no pollution and less area is serious pollution area. According to the sample of radioactive level compared with tap water standard in our country， most areas are less than tap water standard.

Keywords： radiation levels； Liuchapo group； Songtao-Huangping area； eastern Guizhou

由于部分地層中天然放射性元素（238U、232Th、226Ra、40K等）衰变之后而产生的α射线、β射线、γ射线和衰变子体等会导致附近空气中的γ辐射剂量率及空气、土壤氡气浓度水平升高，如果长时间照射，将会对人体健康造成潜在影响。近年来众多专家学者对放射性矿山、土壤和金属矿天然核素放射性水平进行调查和评价[1-9]。本次工作结合野外对黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地层的调查，根据其分布特征，分析其可能产生的放射性环境影响。通过留茶坡组地层中γ辐射剂量率和土壤氡气测量，分析岩矿样（238U、232Th、226Ra）和水样、土壤样、拣矿样中的（238U、232Th、226Ra、40K）含量，综合调查和分析评价该区放射性环境现状。

1 黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地层概况

野外环境地质调查选择在黄平县至松桃县地区，并采集样品（图1、图2）。本次野外考察对象是硅质岩夹煤层，本区域出露的留茶坡组主要是上震旦-下寒武统留茶坡组，共分3段：上部为灰岩：灰黑色薄-中厚层细粒石灰岩；时夹钙质页岩，小褶曲，含大量网状方解石脉。中部为碳质页岩：黑色博层状碳质页岩，含黄铁矿和磷质结核，底部含量较多，向上变少，近底部见石煤层。下部为硅质岩：黑色偶为蓝灰色薄层硅质岩，时夹碳质页岩薄层，小褶曲发育，层理清晰，部分地区含层状结核状磷矿。

2 评价方法、取样和化验

2.1 评价方法选取

本次黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地层放射性水平调查选取环境地表γ辐射剂量率，土壤氡气含量，岩矿样天然放射性元素（238U、232Th、226Ra）含量，水样、拣矿样和土壤样中等天然放射性元素（238U、232Th、226Ra、40K）含量。

2.2 现场检测

2.1.1 环境地表γ辐射剂量率

仪器设备为北京核工业研究院生产的FD-3013数字γ辐射仪、HD-2000γ辐射仪和福州智元仪器设备有限公司生产的RP6000智能x-γ辐射仪。测量依据为《环境地表γ辐射剂量率测定规范》（GB14583-1993）。测量方法：首先，选取留茶坡组地层出露的区块测量环境地表γ辐射剂量率大小，并在选区内采用定点、定时测量方法，根据设计要求，点距250～500 m，每个测点进行2～3次读数，误差在规定的范围内，否则重新进行读数，两次测量的平均值作为该点的测量值。

2.1.2 土壤氡浓度

仪器设备为上海申核电子仪器有限公司的FD-216环境氡测量仪和北京核工业研究院生产的FD-3017A土壤氡测量仪。测量依据为《氡及其子体测量规范》（EJ/T605-91）。测量方法选择留茶坡组地层出露的地区，进行土壤氡浓度测量。

2.3 采样及分析化验

本次黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地层放射性水平调查采集岩矿样、水样、土壤样、拣矿样共45件。

在四川省核工业辐射测试防护院进行样品分析化验，分析仪器为氡钍分析器自动定标器FD-125 FH463B、电感耦合等离子体质谱仪ICAP Qa、原子吸收分光光度计GGX-900。其中水样利用硫酸钡共沉淀射气闪烁法测定水中Ra，电感耦合等离子体质谱法测U、Th，原子吸收法测K；固体样利用等离子体质谱法测U、Th，原子吸收法测K，射气法测Ra。

3 剂量管理极限值与背景值

3.1 环境贯穿辐射剂量率的极限值

据《铀矿地质辐射环境影响评价要求》（EJ/T977-95），《有色金属矿产天然放射性核素限量》（GB20664-2006）和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-02）等的规定，辐射剂量率<520 nGy/h（扣除本底）。按照《环境地表γ辐射剂量率测定规范》（GB14583-1993）“在进行γ辐射剂量率测量时应扣除仪表对宇宙射線的响应部分。虽然不同仪表设备对宇宙射线的响应不同，但可根据理论计算，或者在水深大于3 m，距离岸边大于1 km的淡水面上与对宇宙射线响应已知的仪表比较得出”的规定，研究区在清水江测得背景值为17.9 nGy/h。

3.2 土壤氡浓度的剂量极限值

按照《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325-2010）要求，建筑工程地点土壤氡浓度<20000 Bq/m3。因此，留茶坡组地层环境土壤氡浓度<20000 Bq/m3，为安全区，而>20000 Bq/m3为危险区。

4 黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组放射性水平

4.1 环境地表γ辐射剂量率含量

本次野外地质调查γ辐射剂量率已扣除环境本底γ辐射剂量率。黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组对陆地γ辐射剂量率影响水平见表1。在研究区以贵州省岑巩县都坪镇、贵州省岑巩县木榨村、贵州省三穗县和贵州省松桃县这四个地区为例，调查评价留茶坡组γ辐射对环境的影响。

岑巩县都坪镇γ辐射剂量率范围为59.40～243.40 nGy/h，平均值138.04 nGy/h，标准差39.12 nGy/h。岑巩县木榨村γ辐射剂量率范围为63.85～183.00 nGy/h，平均值123.56 nGy/h，标准差18.10 nGy/h。三穗县γ辐射剂量率范围为60.70～1132.75 nGy/h，平均值183.93 nGy/h，标准差154.99 nGy/h。松桃县γ辐射剂量率范围为57.00～907.15 nGy/h，平均值113.18 nGy/h，标准差70.94 nGy/h。

4.2 土壤氡浓度

经过野外地质调查，黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组调查区土壤氡浓度含量见表2。岑巩县都坪镇土壤氡浓度范围为1500.53～90000.12 Bq/m3，平均值9761.72 Bq/m3，标准差10733.95 Bq/m3。岑巩县木榨村土壤氡浓度范围为1650.27～54743.37 Bq/m3，平均值6836.93 Bq/m3，标准差6257.76 Bq/m3。三穗县土壤氡浓度范围为2035.51～54319.52 Bq/m3，平均值9600.85 Bq/m3，标准差10733.95 Bq/m3。松桃县土壤氡浓度范围为910.54～43603.10 Bq/m3，平均值3530.05 Bq/m3，标准差4897.91 Bq/m3。

4.3 岩矿样、水样、土壤样和拣矿样放射性水平

黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组研究区14个岩矿样放射性水平统计情况见表3。由表3可知，238U范围为103～843 Bq/kg，平均值493 Bq/kg，标准差219 Bq/kg；232Th范围为10.80～27.53 Bq/kg，平均值19.09 Bq/kg，标准差4.51 Bq/kg；226Ra范围为2010～13870 Bq/kg，平均值9604 Bq/kg，标准差3657 Bq/kg。

研究区10个水样放射性水平统计情况见表3。由表3可知，238U范围为<0.03～0.55 Bq/kg，平均值0.36 Bq/kg，标准差0.17 Bq/kg；232Th含量<0.05 Bq/kg；226Ra范围为0.01～0.06 Bq/kg，平均值0.03 Bq/kg，标准差0.02 Bq/kg；40K范围为0.21～5.05 Bq/kg，平均值1.87 Bq/kg，标准差1.54 Bq/kg。

研究区10个土壤样放射性水平统计情况见表3。由表3可知，238U范围为3.29～117.00 Bq/kg，平均值55.55 Bq/kg，标准差47.10 Bq/kg；232Th范围为12.60～60.70 Bq/kg，平均值34.06 Bq/kg，标准差18.52 Bq/kg；226Ra范围为47.10～897.60 Bq/kg，平均值468.76 Bq/kg，标准差322.55 Bq/kg。40K范围为269.20～907.80 Bq/kg，平均值521.13 Bq/kg，标准差209.61 Bq/kg。

研究区11个拣矿样放射性水平统计情况见表3。由表3可知，238U范围为14.60～558.00 Bq/kg，平均值204.51 Bq/kg，标准差192.48 Bq/kg；232Th范围为2.60～42.70 Bq/kg，平均值24.86 Bq/kg，标准差13.77 Bq/kg；226Ra范围为4.90～4495.50 Bq/kg，平均值1773.45 Bq/kg，标准差1658.36 Bq/kg。40K范围为109.60～650.70 Bq/kg，平均值356.32 Bq/kg，标准差228.59 Bq/kg。

5 讨论

5.1 地层外照射指数特征

外照射指数Iγ计算方法：

Iγ = CRa/370+CTh/260+Ck/4200

其中：Iγ為外照射指数；CRa、CTh、Ck分别指建筑材料中天然放射性核素226Ra、232Th、40K的放射性比活度。370、260、4200是指在仅考虑外照射的情况下，按照规定建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K在其各自单独存在时规定的剂量限值。

由表3可知，黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组调查区土壤样Iγ范围为0.44～2.60，平均值1.48；拣矿样Iγ范围为0.10～37.62，平均值15.73。土壤样和拣矿样最大外照射指数Iγ分别为2.60和37.62，均超过剂量限制1，可见留茶坡组地层的放射性核素对环境有影响，但由于取样均为该地层附近，故影响范围有限。

在调查的四个地区，γ辐射剂量率平均值小于520 nGy/h，三穗县和松桃县出现高于520 nGy/h的值，最高值1132.75 nGy/h出现在三穗县，最低值57 nGy/h出现在松桃县（表1），但γ辐射剂量率大于520 nGy/h的数值较少。调查的岑巩县都坪镇、岑巩县木榨村、三穗县和松桃县留茶坡组环境地表γ辐射剂量率整体水平较低，对环境的影响不大。

5.2 地层土壤氡浓度特征

由表2可看出，黔东松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组研究区土壤氡浓度平均值较低，岑巩县都坪镇、木榨村、三穗县和松桃县分别为9761.72 Bq/m3、6836.93 Bq/m3、9600.85 Bq/m3和3530.05 Bq/m3，绝大多数小于20000 Bq/m3，最高值分别为90000.12 Bq/m3、54743.37 Bq/m3、54319.52 Bq/m3和43603.10 Bq/m3，均高于20000 Bq/m3，但其数量和范围极小，大部分地区为土壤氡的安全区。

因此，研究区存在土壤氡危险区域，均分布在距离石煤层较近的土壤中，对环境的整体影响较小。

5.3 研究区岩矿样、水样、煤矿渣样和土壤样放射性水平对比

我国通用的评价重金属污染的方法为单因子指数法，即Pi = Ci/Si[8]。其中Pi为样品中污染物i的污染指数，即Pi≤1时，为无污染；15时，为重度污染[12]；Ci样品中污染物i的化验含量；Si为样品中污染物i的评价标准。本次研究采用单因子指数法来评价研究区留茶坡组地层的岩矿样、土壤样和拣矿样放射性水平状况，采用贵州省土壤放射性水平背景值为评价标准[6]。

研究区留茶坡组地层岩矿样、土壤样和拣矿样单因子指数统计情况见表4，由表4可看出，岩矿样中232Th单因子指数统计结果<1，无污染；而238U、226Ra单因子指数>5，为重度污染；土壤样中226Ra单因子指数统计结果>5，238U、40K>1，232Th单因子指数<1，为无污染、轻微污染至重度污染；拣矿样中226Ra单因子指数>5，4<238U<5，232Th、40K<1，为无污染、中度污染至重度污染。究其原因：一是研究区留茶坡组地层放射性水平较高，有些地区铀矿已达到工业技术指标；二是研究区留茶坡组地层放射性背景值高。总而言之，由于研究区放射性水平较高的范围非常小，与总面积相对而言总体有限，对周边环境影响较小。

岩矿样、土壤样和拣矿样中放射性水平与我国土壤背景值相比较，绝大多数范围低于我国土壤背景值。水体中放射性水平与我国自来水标准相比较，多数低于我国自来水标准。

6 结论

（1）松桃-黄平地区上震旦统-下寒武统留茶坡组地表γ辐射剂量率范围为57.00～1132.75 nGy/h，绝大多数<520 nGy/h。土壤样和拣矿样最大外照射指数Iγ分别为2.60和37.62，均超过剂量限制1，可见留茶坡组地层的放射性核素对环境有影响，但由于取样均为该地层附近，故影响范围有限，因此研究区内留茶坡组地层的放射性核素对环境影响较小。

（2）研究区土壤氡浓度平均值较低，岑巩县都坪镇、木榨村、三穗县和松桃县分别为9761.72 Bq/m3、6836.93 Bq/m3、9600.85 Bq/m3和3530.05 Bq/m3，绝大多数<20000 Bq/m3，最高值分别为90000.12 Bq/m3、54743.37 Bq/m3、54319.52 Bq/m3和43603.10 Bq/m3，均高于20000 Bq/m3，但是数量和范围极小，大部分地区为土壤氡安全区。

（3）研究区留茶坡组地层岩矿样、土壤样和拣矿样中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K含量与贵州省土壤放射性核素背景值、我国土壤放射性核素背景值对比，绝大多数均较低。

（4）通过单因子指数法对研究区放射性水平污染情况进行评价，绝大多数为无污染区，极少部分为重度污染。

（5）据水样中放射性水平与我国自来水标准相比较，多数低于我国自来水标准。

参考文献/References

[1]喻亦林，喻卫芳，李杰. 滇东南锡多金属矿天然核素238U、232Th、226Ra放射性水平调查[J]. 地球与环境， 2006， 34（3）：77-82.

[2]刘平辉，魏长帅，张淑梅，等. 华东某铀矿区水稻土放射性核素铀污染评价[J]. 土壤通报， 2014，45（6）：1517-1521.

[3]姚高扬，华恩祥，高柏，等. 南方某铀尾矿区周边农田土壤中放射性核素的分布特征[J]. 生态与农村环境学报， 2015， 31（6）：963-966.

[4]覃国秀，刘庆成，邓胜水，等. 铀矿地表堆浸对环境的影响[J]. 铀矿地质， 2012， 28（1）：58-64.

[5]闫双华，马艳芳，喻亦林. 云南伴生矿中的放射性与辐射环境监管[J]. 中国矿业， 2015， 24（2）：141-145.

[6]张彬，冯志刚，马强，等. 广东某铀废石堆周边土壤中铀污染特征及其环境有效性[J]. 生态环境学报， 2015， 24（1）：156-162.

[7]张起虹，赵福祥，王利华. 江苏省废弃铀矿放射性污染调查及治理对策[J]. 铀矿冶， 2008， 27（3）：159-163.

[8]赵希刚，娄汉生，喻腾，崔元铭. 利用地面γ能谱测量评价钼矿区的放射性环境[J]. 世界核地质科学， 2013， 30（1）：34-37，60.