青岛市天然放射性环境地质调查与评价

青岛市天然放射性环境地质调查与评价夏宁1邢锋2朱立3（1青岛海洋地质研究所；2核工业东北地质局二四八大队；3清华大学）摘要：用几种方法开展了青岛地区的环境放射性调查与评价。发现青岛地区土壤中放射性核素的辐射水平高于山东省及世界平均水平，但总体上放射性核素辐射水平正常。尚未发现对人居环境有明显影响的因素和现象，整体天然放射性环境是安全的。关键词：天然放射性环境地质调查γ剂量率放射性核素氡1.前言青岛市位于胶东半岛的南部，海拔500米以下，地形起伏平缓，属于海洋性气候。该地区属新华夏系巨型构造的第二隆起带，位于山东山字型构造体系与郯城—庐江断裂构造带复合部位的东侧。主要构造是北东向展布的平缓宽阔的褶皱，有两条较大的断裂。由于长期隆起，燕山期岩浆活动频繁，形成规模巨大的侵入岩体，主要是钾长花岗岩和二长花岗岩。青岛地区土壤中U、Th、Ra、K的比活度均高于山东全省及世界平均水平，土壤放射性核素水平是由其基岩核素水平决定的。青岛地区为富含铀、钍的花岗岩分布区，其土壤覆盖层较薄，许多房屋直接坐落在花岗岩基岩上，基岩种类不同，其核素浓度差异明显。因此，岩石中核素水平对居住环境影响很大。我国八十年代以前，对放射性的研究，主要用于找矿、找地下水、地震预报和研究地质构造等。八十年代以后，放射性核素作为一种环境污染物质，尤其是与人居环境的关系，开始引起有关部门的注意。我国辐射防护专家潘自强院士在《我国天然辐射水平和控制中一些问题的讨论》一文中指出:“自古以来人类就受到天然辐射的照射，因此习以为常。但从辐射影响的角度看，不论是天然辐射，还是人工辐射，对于持续小剂量照射，只要剂量水平是相同的，其影响也应大体相同”。随着科技发展和社会进步，居住环境对人体健康影响的研究越来越被人们所重视。人们面临的挑战之一就是搞清天然放射性核素对人居环境的影响。通过对青岛地区天然放射性核素水平进行较为详细的调查，为本地区进一步开展放射生态研究、放射性核素在生态系统中迁移和作用、以及补救战略和减轻危害等工作奠定基础，积累可靠的数据和资料，为政府决策提供科学依据，为合理、有效地利用青岛地区国土资源提供支持。2.调查区范围调查工作区四个角点的坐标为：左下角为：36o00’N，120o15’E；左上角为：36o20’N,120o15’E；右上角为：36o20’N121o00’E,；右下角为：36o00’N，121o00’E。包括1:50,000青岛幅,胶县幅,沧口幅,黄岛幅,沙子口幅,王哥庄幅共六个图幅的陆域面积，包括原野和市区。环境辐射场由陆地伽玛辐射及宇宙辐射组成，评价陆地辐射所造成的吸收剂量率时需要减去宇宙辐射影响的成分。因此，还定期测量了宇宙辐射的水平。3.测量点的布设原则上实行网格布点，根据剖面测试及城市目前格局等实际情况，确定网格大小。根据本测区岩性、构造特点布设测量点，测点尽量垂直地质体。遇异常情况（高点、异常点）时，重复测量，并向周边地区加密追索。3.1在人口居住密集区、沿海旅游观光区等，按100mx100m网格布点。遇障碍时，根据实际情况适当调整，但相邻点的间距不大于150m、小于50m。3.2在市区沿路网布点，测量道路时，如铺路材料基本相同，路旁情况也基本相似时，按250mx250m网格布点。遇障碍时，根据实际情况适当调整，但相邻点的间距不大于300m、小于200m。在市郊沿路网布点，与上述情况相同时，网格放宽至500mx500m。3.3田野、荒郊及人口稀少地区以及盐滩，，按500mx500m网格布点。3.4无人居住山区,按穿越法进行测量，点距250m-300m。3.5在构造带，按垂直于构造带的方向测量；岩性变化复杂区按100mx100m网格布点。以上两种情形在现场测量时，根据实际情况加密布点，直至加密到5mx5m。3.6测氡时，构造带和异常区布设短剖面，线距50m-100m，点距5m-30m。设计书中，调查区共布点12000个，2003年已完成青岛幅陆域面积160平方公里5500个布点的测量工作。4.测量方法开展了现场地质环境观察、环境地表γ剂量率测量、地面放射性核素浓度测量、土壤氡浓度测量和少量的放射性地化取样等工作。4.1地质定位、描述、环境观测及现场采样现场用GPS定位，要求误差±15m。手图采用1：1万地形图，要求误差±10m。如GPS与手图不一致时，要复查并找出原因。定位时，均采用北京54坐标系，如遇GPS盲区，以手图为准。并记录经、纬度，实际误差。地质描述和环境观测录入掌上电脑。掌上电脑记录的选项内容，根据工作区地质、环境等实际情况，进行规范化描述，现场记录时采用选择填入。样品采集力求覆盖全区各种岩石类型和松散层。每类岩石样品采集应均匀分布全区露头。测区主要岩石（沉积岩、火山岩）及松散层（海积层、冲洪积层、残坡积层、土壤层等），原则上每类采集不少于20个样品。4.2γ剂量率测量本调查选用能量响应较好、灵敏度高、稳定性好的CKL-3120χ-γ剂量率仪，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》，进行现场γ辐射剂量率的测定。4.2.1γ剂量率仪性能检查a．项目开工前，CKL-3120χ-γ剂量率仪经中国计量科学研究院检定，合格后方可使用。b．每日工作前后，在选定的固定点上进行测量，测量方式与野外测点上的测量方式一致，以此作为仪器的长期稳定性检查。剂量率仪校准源的偏差应小于15%，固定点测量值偏差应小于20%。4.2.2γ剂量率现场测定工作质量保证a.测点位置尽可能选择周边5米内无建筑物的平坦地点。b.探头距地面1m高，测点距附近高大建筑物的距离需大于30米，并选择在被测对象中间地面上1米处。c.仪器设置为10秒/次，3次为1个循环，1个测量点进行10个循环。10次测量值间的变异系数应小于15%。d.环境地表γ辐射剂量率水平与地下水位、土壤中水分、降雨的影响、冰雪的覆盖、放射性物质的地面沉降、射气的析出和扩散与植被的关系等环境因素有关，测量时应加以注意，记录清楚。4.3地表放射性核素浓度测量据前人研究成果，青岛地区地表土壤中铀镭平衡系数为0.99—1.2，表明该地区铀与镭基本上处于平衡状态，因此可以采用FD-3022微机四道伽玛能谱仪直读含量方式测量，本次测量执行地矿行业标准DZ/T0205—1999《地面γ能谱测量技术规程》进行高精度测定。4.3.1FD-3022微机四道伽玛能谱仪“三性”检查a.每年项目开工前，到核工业放射性勘查计量站对所有仪器进行精确性检定，检定合格方可使用。b.检定合格后，按《规程》对仪器进行高精度短期稳定性检查。然后对各台仪器的测量一致性进行高精度比对测量检查。检查合格后方可进行野外测量。c.选择一处读数相对稳定、环境影响较小的点，作为工作区的基准点，并测量基准点上的标准值；每天出工前和收工后，在保持相同的测量时间和几何条件下，各台仪器在基准点上进行检查测量，分别读多组数据，并取其平均值与基准点的标准读数对比，要求各道含量值相对误差不超过±15%。若有超差现象，则重复检查测量，检查不合格的仪器停止野外工作；若收工后发现仪器不合格，则该仪器的当天测量结果作废。以此作为仪器的长期稳定性检查。4.3.2放射性核素浓度现场测定工作质量保证a.测点位置尽可能选择周边5米内无建筑物的平坦地点。b.将仪器探头置于地面，采用GPS手持卫星定位仪确定测点坐标。c.每次读数的测量时间选定120秒，每点读数三次，三次读数之间允许误差为：铀含量≤±1.5×10-6；钍含量≤±2.0×10-6；钾含量≤±0.5%；总道含量≤±10%。4.4土壤氡气测量采用FD-3017RaA测氡仪,按核行业标准EJ/T605—91《氡及其子体测量规范》进行现场测定。4.4.1FD-3017RaA测氡仪性能检查a.每年项目开工前，到核工业放射性勘查计量站对仪器进行测值检定，取得合理的校准因子后方可使用。b.每日出工前，检查仪器校验系数和阈值旋钮的刻度位置；工作前后用工作标准源（Pu239α源）对仪器进行检测，检测计数的相对误差应小于10%，作为仪器稳定性检查。c.开工前，选择1—2条剖面进行多台仪器测量，对比测量结果作为各仪器的一致性检查，各仪器的测量结果综合相对误差应不大于30%。4.4.2土壤氡浓度现场测定工作质量保证a.布点密度原则上同地表核素测量，但在人工覆盖（如柏油路、水泥硬化地面、各类地砖铺面和人工松散堆积物）和浮土厚度不足0.5米的地段不进行测量。b.测点应选择浮土出露大于10平方米的地段中心，以保证测量的氡浓度具有客观性。c.测点上采用GPS手持卫星定位仪确定测点坐标；取气深度0.5米；抽气体积选定1.5升，抽气时间不少于30秒。d.测量时，高压加电时间为2分钟；测量读数时间为2分钟；每测点测量一次。5.调查区天然放射性环境分布水平评述5.1环境地表γ辐射剂量率水平评述5.1.1调查区γ剂量率区域分布特征a.调查区γ剂量率测量结果表明：区内绝大多数地段γ剂量率小于10×10-8Gy/h；区内出现的偏高点的γ剂量率值一般小于15×10-8Gy/h，也属于天然放射性正常值范围，基本上属于区内各类花岗岩岩性的正常反映。b.调查区海岸带由于砂、泥质海滩的覆盖屏蔽，基本上呈现较低的辐射水平，大多数地段γ剂量率小于8×10-8Gy/h。c.区内分布着大量γ剂量率偏高点，测值一般介于10—15×10-8Gy/h，其分布规律大致与区内构造和岩体展布特征相同，即呈北东向断续展布；偏高点展布有三条带：四方北岭——李村，青岛山——双山，辛家庄——山东头。这三条偏高点带基本上分布在区内的几条大断裂带上，这表明偏高点的产生与断裂活动有关。d.野外地质观察和有关地质资料表明，区内几处γ剂量率测值较高（介于12—15×10-8Gy/h）的点，均与构造附近花岗岩体内正长斑岩岩脉的产出有关。5.1.2调查区环境γ射线辐射水平综述综合上述，青岛市区及其周边天然辐射水平，属于一般本底水平，与国内外一般地区的水平相比呈中等天然辐射水平。未发现明显的人工放射性污染或天然辐射高本底地段。全区γ剂量率测值最高点位于王家麦岛北部的正长斑岩脉上，其测值为17.63×10-8Gy/h；最低点位于麦岛北部海边，测值仅为3.77×10-8Gy/h；平均变异系数为15.81%，γ剂量率变化不大，天然辐射水平较为均匀。5.2地面放射性核素（U、Th、K）浓度分布状况评述5.2.1调查区地面放射性核素浓度区域分布特征5.2.1.1地面放射性核素238U浓度区域分布特征a.调查区内地面放射性核素238U浓度平均值为28.16Bq/kg，分布呈东西两大单元，以北东向的青岛—李村断裂带为界，断裂带以西地面放射性核素238U浓度值明显偏高，除海滩地带，测量值略高，一般大于25.0Bq/kg，相比属于偏高地区；断裂带以东，除东部沿海新城区外，地面放射性核素238U浓度值一般小于25.0Bq/kg，明显低于西部。总体上地面放射性核素238U浓度与山东省和世界地面放射性核素238U平均浓度（分别为30.3Bq/kg、25.67Bq/kg）属于正常地区。b.调查区西部基岩岩性是正长花岗岩岩体，岩体内分布着多处238U浓度偏高（测量值一般大于40.0Bq/kg）点，这些点的展布趋势在空间上与正长花岗岩岩体的展布特征相一致。这表明本区地面放射性核素238U浓度的增高与岩性有关。c.调查区东部基岩岩性以二长花岗岩为主，其238U浓度偏高（测量值一般大于40.0Bq/kg）点较少，偏高点集中分布在东中的部的沿海新城区，且展布空间位置与二长花岗岩岩体中次级断裂及其伴生的正长斑岩岩脉的产出位置相一致。表明本区地面放射性核素238U浓度的增高与构造岩浆活动有关。d.调查区沿海地带地面放射性核素238U浓度一般较低（小于20.0Bq/kg，），但在各类酸性岩脉产出地段，则有明显偏高。e.调查区的地面放射性核素238U浓度偏高点多分布在城市建筑密集区，这与这些区域内有大量外来的建筑材料中的放射性核素238U浓度偏高有关。5.2.1.2地面放射性核素232Th浓度区域分布特征a.调查区内地面放射性核素