某隧洞输水工程放射性调查及评价

张 峰

（新疆水利水电勘测设计研究院物探队 新疆 昌吉 831100）

1 前言

γ射线是一种强电磁波，是原子核发生衰变后能量释放的产物，具有极强的穿透本领。人体受到射线照射时可以进入到人体内部，并与细胞发生电离作用，严重的可以导致细胞死亡。

由于自然界中放射性核素U、Ra、Th、K的化合物在氧化环境下易溶于水，并且在开挖隧洞过程中含放射性物质超标的粉尘及围岩析出的氡气会对人体产生永久性伤害。为了确保施工安全和水质安全，对输水隧洞在勘查过程中做放射性调查评价是非常必要的一项工作。

2 工作区地质体特征

某输水隧洞线路长，洞身埋深大，洞线出露的地层岩性主要为：泥盆系（D）和石炭系（C）的砂岩、凝灰岩、角砾岩、英安斑岩等，志留系（S）硅质板岩，二叠系（P）及三叠系（T）的砂砾岩、砂岩、炭质泥岩等，华力西期侵入的黑云母花岗岩、花岗闪长岩、混合花岗岩、钾质花岗岩等。洞身段大多数处于新鲜岩体内，裂隙不发育，围岩为块状和厚层状，岩体较完整，隧洞沿线地下水以基岩裂隙水为主。工作区内放射性核素赋存空间稳定，迁移能力较差，无地下水淋滤富集情况；岩体内放射性核素主要由成岩时的放射性核素浓度控制。

3 工作技术方法

3.1 放射性γ总量测井

测量方式为自动连续测井自下而上进行，正常孔段探管提升速度为6m/min，异常地段为2m/min，测量点距为0.05m。

3.2 钻孔岩芯取样核素分析

3.2.1 U、Ra226、Th、K40取样分析

样品取样严格按照《放射性样品取样规范》（EJ/T1158-2002）进行，样品取自钻孔岩芯，为柱状样，取样位置主要在隧洞洞身段及上顶部段。按规范样品取好后，登记密封送理化分析测试中芯分析测定U、Ra226、Th、K40。

3.2.2 岩芯氡气析出率测量

将被测岩心表面清理干净，放入氡聚集罩内密封，且氡聚集罩的进、出口要分别连接与之配套的胶皮管，以达到密封效果。按不同时间间隔（30min、60min）顺序埋设好几个氡聚集罩，到预定时间后，连接仪器依次顺序进行测量。

3.2.3 岩芯浸泡浸出液分析

模拟自然水和酸水（酸雨）状态下岩芯（石）放射性核素浸出率，浸出液分析水铀含量、总α比活度、总β比活度。

3.3 钻孔中水样取样核素分析

取样位置为钻孔水位下5m～10m，容器贴样品标签。单点采取水样品1L分析U、Ra226、Th、K40和 5L分析总 α、总 β 样品送实验室分析。

3.4 地面γ能谱测量

沿隧洞设计线进行1∶5000地面伽玛能谱剖面测量，点距20m。

4 放射性测量结果及分布特征

4.1 γ总量测井

根据评价区γ总量测井结果，分别对11个钻孔测量结果进行统计分析，见表1。

表1的统计结果表明：评价区岩石各钻孔U含量0.4g/t～27g/t之间，平均6.5g/t，隧洞段50m范围内在0.4g/t～22.3g/t之间，平均6.02g/t。ZK25号孔岩石平均铀含量相对其他钻孔较高，其余钻孔普遍偏低，局部偏高为自然界中铀含量较高的花岗岩引起，为自然本底值范围。γ辐射剂量最高为146.5 nGy/h，根据EJ/T977-95《铀矿地质辐射环境影响评价要求》，吸收剂量率扣除本底后不超过174nGy/h，确定调查区γ辐射剂量率小于174nGy/h，可不进行辐射防护处理。

表1 γ总量测井结果统计表

表2 岩芯核素分析（U、Ra226、Th、K40）

表3 该区域天然放射性核素比活度(Bq/kg)

表4 岩芯氡气析出率测量成果

4.2 样品分析

岩芯样品分析结果分别体现了工作区中放射性核素 U、Ra226、Th、K40的分布特征及含量，岩芯浸出液和水中核素分析测量为这次放射性评价提供了具体有效的参数。

4.2.1 岩芯核素分析

岩芯中 U、Ra226、Th、K40的微含量分析见表2，当分析结果为“未检出”，说明含量过低，不做进一步分析。

岩芯 Ra226、Th、K40的比活度最高值为83.74Bq/kg、74.21Bq/kg、1507.68 Bq/kg。从表3可见，各核素比活度均处于该区域本底值范围内。同时根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB188871-200)放射性核素的豁免活度浓度。

Ra、Th为 1000Bq/kg、K为 100000 Bq/kg，工作区内Ra226、Th、K40的比活度值远低于豁免活度浓度，可不进行辐射防护处理。

4.2.2 岩芯氡气析出率

工作区内岩石样品在水中析出氡气的能力见表4。根据GB15848-1995《铀矿地质辐射防护和环境保护规定》，辐射工作场所，表面氡析出率应不大于0.74Bq/m2·s。从表4可见调查区域岩石氡气析出率为0.003 Bq/m2·s,远小于0.74Bq/m2·s，可不进行辐射防护处理。

4.2.3 岩芯浸出水中U含量、总α比活度、总β比活度

岩芯浸泡后，浸泡液中的U含量、总α比活度、总β比活度体现了岩石样品中的放射性核素水溶性能力及强弱。分析结果见表5。

该区域井泉全年水中铀含量范围为0.44ug/L～20.40ug/L，表5浸泡液中铀含量最大为8.2ug/L，其在正常范围内，不作进一步评价。

《生活饮用水卫生标准》（GB 5749－2006）水质常规指标及限值放射性指标为总α小于等于0.5Bq/L，总β小于等于1Bq/L，从表5可知，各钻孔岩芯浸泡液中除ZK15(462.5-462.8总α大于0.5Bq/L外，其它总α和总β均小于生活饮用水放射性指标。根据ZK15(462.5-462.8)岩芯段微 U和 Ra、Th、K分析，微 U含量1.7ug/g，Ra未检出，Th比活度14.23Bq/kg,K比活度399.64Bq/kg，值较低。分析其总α为1.89Bq/L大于0.5Bq/L的原因可能为样品在运输过程中被污染有关。总体来说，岩石中天然铀含量较低，处于本底水平，其在水中浸出铀含量也较低，可不进行辐射防护处理。

该区域井泉全年水中铀含量范围为0.44 ug/L～20.40ug/L。

《生活饮用水卫生标准》（GB 5749－2006）水质常规指标及限值放射性指标为总α小于等于0.5Bq/L，总β小于等于1 Bq/L。

表6可见，ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1钻孔中水铀含量大于新疆井泉全年水中铀含量范围上限值20.40ug/L，同时其总α值大于《生活饮用水卫生标准》放射性指标为总 α0.5Bq/L。ZK33、ZK34、T5ZK2钻孔中总α值大于《生活饮用水卫生标准》放射性指标为总α0.5Bq/L。说明以上钻孔区段地下水达不到生活饮用水卫生标准，应做辐射防护处理。

表5 岩芯浸泡液U含量、总α比活度、总β比活度分析成果表

表6 水样核素分析（U、Ra226、Th、K40、总 α 比活度、总 β 比活度、水氡）

表7 调查区地表伽玛辐射剂量率和核素比活度统计结果表

4.3 地面伽玛能谱测量

根据地1g/t平衡铀和平衡钍，以及1%钾与Bq/kg相应关系，将地面伽玛能谱测量铀、钍、钾核素当量含量单位×10－6和%换算为比活度单位Bq/kg，根据区域放射性核素背景特征分析调查区放射性核素水平。

4.4 水样核素分析

工作区内地层整体渗透性较差，主要为地下裂隙水，其迁移搬运能力相对也较差。

该区域井泉全年水中铀含量范围为0.44ug/L～20.40ug/L；

《生活饮用水卫生标准》（GB 5749－2006）水质常规指标及限值放射性指标为总α小于等于0.5Bq/L，总β小于等于1 Bq/L。

表6可见，ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1钻孔中水铀含量大于新疆井泉全年水中铀含量范围上限值20.40ug/L，同时其总α值大于《生活饮用水卫生标准》放射性指标为总 α0.5Bq/L。ZK33、ZK34、T5ZK2钻孔中总α值大于《生活饮用水卫生标准》放射性指标为总α0.5Bq/L。说明以上钻孔区段地下水达不到生活饮用水卫生标准，应做辐射防护处理。

4.5 地面伽玛能谱测量

根据地1g/t平衡铀和平衡钍，以及1%钾与Bq/kg相应关系，将地面伽玛能谱测量铀、钍、钾核素当量含量单位×10－6和%换算为比活度单位Bq/kg，根据区域放射性核素背景特征分析调查区放射性核素水平。

调查区核素比活度统计分析结果见表7，地表 238U、232Th、40K比活度变化范围为 11.36Bq/kg～131.16Bq/kg、4.75 Bq/kg～147.09Bq/kg、90.77 Bq/kg～1599.43Bq/kg；平 均 值 为 53.96 Bq/kg、36.22 Bq/kg、589.4 Bq/kg；该区域地表238U、232Th、40K比活度变化范围为 5.17 Bq/kg～153.71Bq/kg、10.45 Bq/kg～190.44 Bq/kg、190.47 Bq/kg～1792.36 Bq/kg。因此，调查区土壤中238U、232Th、40K比活度处于比区域本底值偏小水平。同时，据EJ/T977-95《铀矿地质辐射环境影响评价要求》“吸收剂量率扣除本底后不超过174nGy/h”，确定调查区地表γ辐射剂量率小于174nGy/h，可不进行辐射防护处理。

5 结论

根据成果分析，输水隧洞沿线，地表和钻孔中深部岩石核素分布在背景值范围内，放射性核素水溶性能力弱，评价区岩石放射性核素对隧洞工程沿线环境不会造成大的影响，但ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1、ZK33、T5ZK2钻孔中地下水放射性指标超过《生活饮用水卫生标准》，对隧洞工程施工人员和流经水体有一定的影响。陕西水利

[1]GB18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].

[2]GB 5749－2006，生活饮用水卫生标准[S].

[3]EJ/T977-95，铀矿地质辐射环境影响评价要求[S].

[4]王广才、侯胜利等.某区放射性环境地质评价研究[J],工程地质学报,2013.1.

[5]林殿科.大伙房水库输水工程放射性调查及影响评价[J].铀矿地质，2003.4.