华南地区环境地表γ辐射剂量率野外监测

2021-05-24王艳丽

西部探矿工程 2021年6期

王艳丽

（广东省核工业地质调查院，广东广州510800）

随着人类社会不断地发展，活动范围不断地扩大，造成对生态环境的破坏日益增大。2011年4月11日福岛发生7.1级地震，受大地震影响，福岛第一核电站遭到严重损毁和破坏，大量放射性物质出现严重泄漏，严重影响到人类身体免疫系统功能[2]，并且导致周边水土、空气、生物受到严重的放射性污染[1]。通过此次事件，环境辐射安全更加受到环保人士和学者的关注，也间接促进环境辐射监测技术的提高与发展。

美国作为发达国家，最早在20世纪90年代就建立了辐射环境监测系统，通过几十年的研究发展，技术水平相对成熟先进。我国核事业发展起步相对晚于国际发达国家，导致环境辐射监测技术发展也相对落后于国际社会。最早在1983年，我国由国家环保总局对全国环境天然放射性水平开展调查研究工作。通过大量人力、物力采集到全国γ辐射剂量率数值和土壤天然放射性核素含量等多项重要成果，得到国际社会认可。

作为核事业的重要参与者，核工业人在解放后通过50多年的艰苦奋斗，取得了许多光辉业绩，给国家带来光荣的同时，但也给后代子孙在生态环境上带来了许多不安全因素。从国家“八五”计划起，核工业人顺应时代潮流，承担起了对铀矿勘探设施进行退役整治重担。在我国铀矿勘探设施退役整治中，γ辐射剂量率监测数值一直作为评价治理工程是否合格的重要指标。因此，γ辐射剂量率监测数据是否准确对于环境辐射监测具有十分重要的意义。

1 环境地表γ辐射剂量率的影响因素

依据相关法律、法规及规范，环境地表γ辐射剂量率是指在田野、道路、森林、草地、广场以及建筑物内，地表上方一定高度处（通常为1m）由周围物质中的天然核素和人工核素发出的γ射线产生的空气吸收剂量率（GB/T14583-93）。生态环境里的辐射一部分来自宇宙射线，强度比较低，对人体影响较小；一部分来自地壳中，主要存在于花岗岩火山岩等天然岩石和土壤中，其强度大小受降雨、风雪和气压等气候因素影响[4-5]，这部分是人类所受辐射的主要来源；另外一部分，主要是因人类生产及生活活动产生的，如大型的核电站和军事方面的核武器以及医疗事业中使用的各种电磁设备等等。随着科技发展的突飞猛进，第三部分产生的危害往往是灾难性的，比如上文提到的日本福岛核电站事故，对生态环境造成的损毁几乎是毁灭性的，故对此类辐射源，人类应该采取最为严格的措施进行开发和使用。

自新中国成立以来，核工业人长期与地质打交道，完成国家下达的铀矿地质勘探任务。通过长期的野外工作可以看出，γ辐射剂量受区域地质条件影响较大，花岗岩地区、火山岩地区环境地表γ辐射剂量率通常高于其他地区。

2 监测方法

由于环境地表γ辐射一部分受到来自宇宙射线的影响，故在监测时应扣除其对监测结果的影响，通常叫做扣除本底。不同的仪器设备，对宇宙射线响应不用，可以通过理论计算，也可以通过野外监测本底水平得出。本底野外监测主要在水深大于3m，距岸边大于1km的淡水面上进行监测获得，可有效减少地壳中γ辐射的直接影响。

环境地表γ辐射剂量率监测一般有两种方法：即时监测及连续监测。即时监测：用各种γ剂量率仪器直接在测点位置上方1m高度测得γ辐射空气吸收剂量率的瞬时值。连续测量：主要在固定监测点位置安置监测仪器、热释光剂量计等仪器获取一段时间内环境γ辐射剂量率的连续变化值或者剂量累计值。环境地表γ辐射剂量率监测值受雨水、冰雪影响较大，野外工作人员监测时应时刻紧密关注天气变化，若有降雨或降雪，应该在天气晴朗6h后且地面无明显积水、积雪后进行测量，以便保证监测数据的真实性、可靠性[6]。

3 监测仪器

监测仪器的性能好坏直接关系到监测数据的准确性、可靠性。为此，测量仪器应满足一定的性能要求：①有较高的灵敏度；②相对固有误差较小；③自身本底低，响应能力精准且稳定；④角响应一致；⑤适应野外气候条件（温度、湿度）较好；⑥体积小、重量轻，以便于野外携带；⑦电池损耗较低。

目前，环境地表γ辐射剂量率的监测仪器大部分采用高气压电离室型、闪烁探测点型和具有能量补偿的计数型γ辐射剂量率仪等仪器。其中具有能量补偿的热释光剂量计，不仅能够用于固定测量点的常规测量，也可以给事故发生时提高可靠依据。我单位目前已完成铀矿地质勘探设施“十二五”退役整治二期工程，所采用仪器型号为环境监测与辐射防护用χ、γ辐射剂量当量率仪，该仪器融合了NaI晶体探测器高灵敏度和盖革计数管宽量程的优点，且增加了快速寻源模式，使用ABS外壳材质，轻便利于携带。

4 监测要求

铀矿地质勘探设施退役整治工程源项设施通常有废石堆、坑口、被污染道路、被污染水体、剥土、探槽等。环境地面γ辐射剂量率监测工作，常贯穿于治理工作前、中、后。在施工中采取边监测、边施工，监测结果指导施工，竣工后的监测数据可作为判定铀矿地质勘探设施退役整治工程实施是否合格的基本依据。

根据相关规范要求，治理目标为：退役整治治理后公众的年有效剂量管理目标值为0.25mSv/a[7]；从事铀矿地质勘查职业工作人员年有效剂量约束值不高于15mSv/a，结合本项目实际情况，选取5mSv/a作为本次退役施工过程中的职业照射剂量管理目标值；废（矿）石堆、坑口等源项设施经治理后，其土壤表面氡析出率不得大于0.74Bq/(m2·s)[8-10]，γ辐射剂量率扣除本底后不得大于17.4×10-8Gy/h[9]；对于移走废（矿）石堆后的土地，表面氡析出率和γ辐射剂量率按照接近当地本底值进行控制。

环境地面γ辐射剂量率的监测布点基本要求：

（1）材料的监测。该项目所用土源、砂石、块石、水泥、水等原材料及成品后的混凝土、砂浆等混合料的γ辐射剂量率数值均应控制在当地本底水平以内。

（2）清挖治理的监测。

①监测要求。废石堆、污染道路清挖治理过程中的监测要求：

a.挖至设计深度后，进行γ辐射剂量率监测，如果测量值满足相应管理限值的要求时，即停止清挖。

b.挖至设计深度后，进行γ辐射剂量率监测，如果测量值不满足相应管理限值的要求时，应找出原因并确定续挖深度，继续清挖至γ辐射剂量率满足相应管理限值的要求时，即停止清挖。

②测点布置要求。γ辐射剂量率的监测布点：每块场地一般按50m2取1个监测点，每个监测点测3～5次读数后取其平均值，每块场地测点数量均不得少于3个。

（3）覆土治理的监测。

①监测要求。废石堆、剥土等的覆土工程实施过程中的监测程序如下：

a.厚度及压实度满足设计要求时，进行γ辐射剂量率监测，如果测量值满足相应管理限值的要求后，再进行土壤氡析出率监测，如果土壤氡析出率同时也满足相应管理限值的要求，即停止覆土。

b.土厚度及压实度满足设计要求时，进行γ辐射剂量率监测，如果测量值不满足相应管理限值的要求，应按每增加覆盖压实10cm左右厚度土层进行一次γ辐射剂量率和氡析出率监测，直至γ辐射剂量率和氡析出率满足相应的管理限值时，即停止覆土。

②测点布置要求。γ辐射剂量率的监测布点：每块场地一般按50m2取1个监测点，每个监测点测3～5次读数后取其平均值，每块场地测点数量不得少于5个。

5 监测数据及分析

本次选取已完成治理工作的铀矿地质勘探设施“十二五”退役整治二期工程中某个废石堆相关数据进行分析讨论。该废石堆按设计要求，经覆土后，覆土厚度及压实度均满足设计要求后，对该场地地表进行γ辐射剂量率和氡析出率监测。该废石堆占地面积1834.52m2，裸露面积3930m2，按照γ辐射剂量率每块场地50m2取1个监测点要求，共布置γ辐射剂量率测点79个，见图1。该废石堆具体监测数值见表1（由于实际测量的γ辐射剂量率数据量较大，只截取部分数据）。

分析数据我们可得，该废（矿）石堆治理后γ辐射剂量率平均值为28.7×10-8Gy/h，其中最小值为25.9×10-8Gy/h，最大值为33.8×10-8Gy/h。以上数据扣除本地区本底值19×10-8Gy/h后，所有数值均小于17.4×10-8Gy/h，满足相关规范及设计要求。经过土壤氡析出率监测，得到相关数据均小于0.74Bq/(m2·s)管理限值。因此，在覆土厚度及压实度达到设计要求，并且γ辐射剂量率和氡析出率同时也符合相关规范和设计要求，可以停止进行覆土。