阿坝州壤塘地区天然放射性水平评价

吴翌硕，施泽明，2，徐进勇，2，倪师军，2，阚泽忠

（1.成都理工大学 地球化学系，四川 成都 610059；2.四川省地学核技术重点实验室，四川 成都 610059；3.四川省地质调查院，四川 成都 610081）

阿坝州壤塘地区天然放射性水平评价

吴翌硕1，施泽明1，2，徐进勇1，2，倪师军1，2，阚泽忠3

（1.成都理工大学 地球化学系，四川 成都 610059；2.四川省地学核技术重点实验室，四川 成都 610059；3.四川省地质调查院，四川 成都 610081）

利用γ能谱仪对阿坝州壤塘地区的天然放射性核素进行了现场测量，计算了内、外照射指数、γ照射量率和γ外照射有效剂量，并对该地区进行了天然放射性水平评价。研究结果显示，该地区γ照射量率平均值（100.07Gy／h），高于全国（81.5nGy／h）和世界（80nGy／h）的平均值，但内、外照射指数、γ照射量率和γ外照射有效剂量都在国家限量标准控制的范围内。由于地表水对放射性元素具有富集和运移作用，所以在断裂带附近的放射性水平相对偏高。目前，壤塘地区的天然放射性水平在安全的范围内，适合人类的居住和生活。

γ能谱；内照射指数；外照射指数；放射性水平

0 前言

在环境中，天然辐射本底主要由宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素的辐射三部份组成。铀系、钍系的放射性核素广泛分布于环境生态系统之中，是环境辐射的主要来源［1］。

天然放射性物质主要以电离辐射的形式，通过其放射的射线，以内照射、外照射的方式，对生物体细胞的基本分子结构产生电离作用，破坏了生物体的细胞分子结构，抑制了细胞的生物活性，从而造成对生物体的伤害。正常背景剂量的辐射照射，不会影响人的健康，但如果遇到很高剂量的照射或长期生活在放射性水平较高的室内，就会影响人的健康甚至生命［2］。

早在五十年代，美国就对全国本底辐射进行过全面的测量。随着社会的进步和经济的发展，核技术和放射性同位素在农业、医疗、科研、教学等领域内广泛应用。放射性对生态环境所带来的核辐射影响也越来越被重视，欧美等发达国家对各自国家的放射性进行了大量的调查和评价，同时进行跟踪监控，并制定出相应的防护标准［3～6］。我国的放射性评价起步较晚，但对环境放射性调查的重视程度也在逐年加强中。在我国许多大中城市，如上海、大连、青岛、成都等地区，都不同程度地开展了这方面的工作［7、8］。目前，我国环境放射性水平还处于研究阶段，还没出台城市放射性评价方法和标

准［9、10］。

1 研究区概况

壤塘县位于青藏高原东南边缘，大渡河上游，四川省阿坝州西部，地理坐标：北纬31°298′～32°41′，东经100°31′～100°294′。壤塘县东及东北与马尔康、阿坝县接壤，西部与甘孜州色达县毗连，南与金川县、炉霍县和道孚县相望，北邻青海省班玛县。距离省会成都市有550km，距州府马尔康有200km。

县境内辖1镇、11乡、60个行政村、131个村民小组，全县总人口为3.35×104人。县境东西横跨89.6km，南北纵长为134.4km，全县面积为6 606.490 3km2。平均海拔为3 285m，绝对无霜期为48d，年降雨量为763.19mm。在县境内，有大小河流及支流422条，杜柯河和则曲河是大渡河的主要支流，对长江源头的水源涵养起着重要的作用，如图1所示。

壤塘地区水系发育，河流谷地、山间盆地、丘间洼地和沼泽及沼泽化湿地广泛分布，植被发育，土壤、湿地水体有机物含量高。这些地质环境特征都有利于放射性元素的富集，有可能引起研究区地表放射性超出正常地区。因此，对壤塘地区的天然放射性进行测量，以确定该地区放射性水平，为研究区生态环境改善与调控，以及环境保护提供基础的依据。

2 地质地貌背景

壤塘地区位于三叠纪巴颜喀拉复理石盆地的西北部，主要出露西康群的中部、上部地层，其中包括上三叠统的杂古脑组（T2z）、侏倭组（T3zh）、新都桥组地层（T3x）。其岩性由下而上，呈现出以砂岩为主，至砂岩、板岩互层过渡到以板岩为主的一套岩性组合，总厚度大于6 000m。

壤塘地质构造展布方向最显著的有东西向及北西西向构造形迹，局部有南北向的构造形迹。该构造以断裂构造为主，褶皱构造次之。地质构造属松潘甘孜褶皱系巴颜喀拉昌地槽褶皱带印支褶皱，由于地壳发生东西向的挤压，山系呈南北走向，由系列的弧形褶皱和大小不同的断层所构成。

地貌可分为中山、高山、高平原、丘状高原和冰川地貌。整个地势西北高、东南低，由西北向东南倾斜，最低点海拔2 650m，最高点海拔5 178m，相对高差2 528m，境内一般山峰海拔4 200m～4 500m，杜荀拉甲格则峰海拔5 178m，是县境内第一高峰。县境内玉青喀至西穹主山脊线为界，把全县划分为东北和西南二部份。研究区广泛分布的三叠纪西康群（巴颜喀拉山群）海相复理石沉积，地层岩性以一套浅变质的砂岩、板岩，以及砂板岩互层为特征，第四纪堆积物以河谷地段带状零星分布。

图1 研究区地理位置图Fig.1 Study area location map

3 测量原理

本次测量使用了成都理工大学核工系研制的KJD－2000N型γ能谱仪。γ能谱测量就是根据天然放射性核素的γ射线能量差异（见图2），使用γ能谱仪，可以在野外天然产状条件下直接确定岩石（土壤）或矿石中γ强度（γ照射量率）、铀、钍、钾的一种放射性测量方法。对于γ能谱谱仪，Ra、Th、K三个测量道就是三个测量的谱段，一般钾的能量取为1.30MeV～1.60MeV，铀～镭的能量范围为1.62MeV～2.0MeV，钍的能量范围取为2.45MeV～2.90MeV。

应用放射性γ能谱测量资料，可以查明地表以下的放射性元素铀、钍、钾的分布规律，指导铀或其它矿产的找矿工作。在环境天然放射性水平调查中，评价陆地γ辐射剂量率、土壤中238U（226Ra）、232Th、40K放射性核素的比活度与γ能谱测量基本原理和基本方法是相同的［11］。因此通过对γ能谱数据进行高度衰减校正和计量单位的转换，就可以利用其对天然γ辐射剂量率、土壤中天然放射性核素238U（226Ra）、232Th、40K的比活度进行评价，并且可进一步评价环境γ辐射对居民产生的有效剂量当量估算［12］。

4 结果与讨论

评价地表介质（岩石、土壤或建筑材料等）天然放射性水平，利用放射性核素的比活度、内照射指数、外照射量指数、伽玛射线照射量率、辐射剂量来描述。在本次研究中，作者对壤塘县的岗木达（热窝村、章光村、嘎热村）、南木达、中壤塘以及茸木达，分别进行了测量，测量了土壤中放射性元素铀、钍、钾含量的数据共131组，测量位置如图3所示（见下页）。

在测量中，作者使用地形图、罗盘等进行定点，每个地区的测量间距一般在50m～100m。每个测点至少测量了三次，每次测量的时间为300s。测量时，γ能谱测量直接放置于地面，探头在1m范围内相对平整，以减少地面起伏造成的γ散射。

4.1 放射性核素比活度

通过表1（见下页）公式，作者换算出40K、32Th、238U的比活度（见下页表2）。

（1）壤塘县放射性核素钾40K比活度值在219.10Bq／kg～1 956.25Bq／kg之间，平均值为899.43Bq／kg，均方差为264.44Bq／kg，高于全国的平均值（584Bq／kg）［13］。放射性核素钾40K 比活度与壤塘地区的地质情况相联系：①该地区水系较为发育，使得高钾的河流流经壤塘地区沉淀富集；②在草原的牧区，由于各种生物地球化学作用，使得在这些地区的腐殖质黏土中钾元素富集。

（2）放射性核素232Th比活度值在10.60Bq／kg～165.92Bq／kg之间，平均值为72.68Bq／kg，均方差 为 18.91Bq／kg，高 于 全 国 的 平 均 值（54.6Bq／kg）［13］。尤其是在南木达和中壤塘地区232Th比活度值含量偏高，初步的分析认为河流对钍的运移作用是该地区232Th比活度偏高的原因。

图2 γ能谱谱线图Fig.2 γline graph spectra

图3 研究区范围图Fig.3 Study area map

表1 放射性核素含量与比活度单位换算表Tab.1 Specific activity of radionuclide content and unit conversion table

表2 放射性核素含量换算结果Tab.2 The results of radionuclide content conversion

（3）放射性核238U 比活度值在1.48Bq／kg～168.82Bq／kg之间，均值为38.82Bq／kg，均方差为19.52Bq／kg，与全国的平均水平（38.5Bq／kg）［13］基本一致。238U比活度与该地区的地质构造密切相关，在断裂褶皱发育的地区，放射性核素238U的比活度均相对较高；在壤塘到南木达，南木达断层通过的区域238U的比活度偏高，238U的比活度超过50Bq／kg，个别点位超过100Bq／kg，其它地区238U的比活度相对较低。

4.2 内照射指数、外照射指数

参考国家建筑放射性核素限量标准（GB 6566－2001），外照射剂量控制式为［14］：

Ir＝CRa／370＋CTh／260＋CK／4200≤1

式中 CRa、CTh、CK分别为镭－266、钍 －232、钾－40放射性核素比活度，单位为：Bqkg－1。

内照射控制式为：

CRa／200≤1

CRa为建材中镭－226的放射性比活度，单位为：Bqkg－1。

200是仅考虑γ内照射时，建材中镭－266放射性核素比活度基本限值，单位为Bqkg－1。

如表3所示，壤塘县内照射指数为0.02～2.79，平均值为0.28；外照射指数为0.37～2.10。在壤塘县地区，除了在热窝村和茸木达个别点位外，内照射指数和外照射指数大部份地区都在国家建筑材料放射性核素限量标准控制的范围内（＜1.0）［14］。

4.3 γ照射量率、γ外照射有效剂量

γ照射量率的公式为：

D ＝13.078CK＋5.675CU＋2.494CTh

式中 D为离土壤表面1m高度处空气中的平均吸收剂量率，单位为nGyh－1；CK、CU和CTh分别表示放射性系列达到平衡时40K、238U和232Th在土壤中的含量，且CK单位为%，CU和CTh单位为10－6。

年有效剂量（Daed）是评价放射性核素γ辐射外照射的一个重要指标，年有效剂量定义为［13］：

Daed＝D＊a1＊a2＊（8760×10－6） （1）式中 D为吸收剂量（mSv）；a1为居民在室外的平均居留因子（0.2）；a2为大气中吸收剂量率与有效剂量的转换系数（0.7Sv／Gy）。

见表4，壤塘县γ照射量率为52.27nGy／h～195.75nGy／h，均值为100.07，呈正态分布，高于全国（81.5nGy／h）［14］和世界（80nGy／h）［14］的平均值；γ外照射有效剂量为：0.06mSv～0.24mSv，平均值为0.12mSv，均方差为0.029mSv，低于世界平均年有效外部剂量限值0.46mSv［14］。由于受金木达～刷金寺断裂的影响［14］，使得断裂带附近的壤塘到南木达一带外照射指数和γ照射量率相对较高。此外，河流水系对放射性核素的富集和迁移也有一定影响，使得第四系的洪积物和冲积物组成的河漫滩和阶地放射性水平较高。

5 结论

（1）壤塘县放射性环境评价表明，γ照射量率均值为100.07Gy／h，高于全国和世界的平均值；γ外照射有效剂量平均值为0.12mSv，均方差为0.029mSv，低于世界的评价水平的限值0.46mSv；而40K、232Th、238U的比活度分别在：219.10Bq／kg～1 956.25Bq／kg、10.60Bq／kg～165.92Bq／kg、1.48Bq／kg～168.82Bq／kg之内；内照射指数和外照射指数除了个别点位外，大部份地区都在国家建筑材料放射性核素限量标准控制的范围内。

（2）地表水对元素的富集和运移作用对壤塘地区的放射性水平有较大的影响，在杜柯河、则曲河流域40K、232Th的比活度高于其它地区，使得该地区γ照射量率、内照射指数和吸收剂量都较高。同时在该地区草原牧场较多，由于生物地球化学的作用，使得在这些地区腐殖质黏土中钾元素富集。

表3 内外照射指数换算结果Tab.3 The results of internal and external exposure index conversion

表4 γ照射量率和γ外照射有效剂量结果Tab.4 γexposure rate andγthe results of effective dose from external exposure

（3）金木达～刷金寺断裂：由青海省延入四川，经金木达、南木达、日部、龙尔甲、刷金寺，东抵黑水以南。断裂带区域的放射性水平相对较高，尤其壤塘到南木达地区，金木达～刷金寺断裂通过的地区γ照射量率、内照射指数和吸收剂量相对较高。

综上所述，壤塘地区γ照射量率、γ外照射有效剂量、内照射指数和外照射指数都在限量范围内，该区域天然放射性水平在安全范围内，适合人类居住和生活。

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P 598

A

1001—1749（2012）01—0080—06

中国地质调查局项目（1212010913022）

2011－06－16 改回日期：2011－10－12

吴翌硕（1984－ ），男，四川省资中人，硕士，研究方向为环境地球化学。