江西于都均田铀矿区放射性地质环境评价

陈永飞，王娜，马涛，王志一

（1.江西省地质局有色地质大队，江西 赣州 341000；
2.中国地质环境监测院，北京 100081；
3.自然资源部矿山生态效应与系统修复重点实验室，北京 100081）

辐射环境与人体健康息息相关，国民所受照射中93.4%由天然辐射本底造成［1］。天然辐射剂量来源组成：宇宙射线占14%，陆地γ辐射占23%，氡及其子体占48%，食入（水和食物）产生的占15%，前两种是外照射，后两种是内照射。辐射剂量超过阈值需要采取干预措施［2-3］。

19世纪末，从贝克勒尔和居里夫人发现放射性物质开始［4］，国外开展了大量放射性射线的应用以及随之产生的辐射防护问题的研究，并对天然放射性环境开展了调查评价［5-8］；
我国在1990年完成了全国性的环境天然放射性水平调查研究［9］，各地区也从不同方面入手，对放射性环境进行调查评价［10-20］，如陈源波［15］通过调查土壤氡析出率、水中氡浓度和γ辐射剂量率等对广东省某废弃产铀区放射性环境污染现状进行了评价。本次以江西省于都县均田铀矿区作为研究区，开展了岩石、土壤和水样的采集分析、γ辐射剂量率、空气中氡浓度测量和生物样的采集分析，以期通过多技术手段的调查研究进行综合评价，研究天然放射性核素在水体、生物中的迁移富集行为，以及产生的辐射环境问题，同时以公众成人所受到的照射剂量作为评价指标对区域天然放射性环境进行评价，评估区域地质环境放射性安全，为提高于都地区环境辐射管理水平提供参考。

图2 均田铀矿区区域地质及工作布置图Fig.2 Regional geology map and work layout of Juntian uranium mining area

研究区矿产资源较丰富，有煤矿、钨矿、稀土矿和铀矿；
现有煤矿山3个、钨矿山2个，属于钨（铋、钼）矿集区；
铀矿资源富集，均田铀矿区由2个铀矿床和3个铀矿点组成（图1），众多地质队都先后在该地区进行了普查、详查、勘探、航空放射性测量以及放射性水化学找矿等工作，铀矿勘查工作程度较高。

图1 均田铀矿区范围和生物样采集对照点位置图Fig.1 Map showing the range of Juntian uranium mining area and biological sample collection control points

2.1 数据采集

数据采集布置如图2所示，γ辐射剂量率测量使用仪器为HD-2005 X-γ剂量率仪，经中国计量科学研究院检定合格；
空气中氡浓度测量使用仪器为HDC-C型环境测氡仪，经核工业航测遥感中心检定合格；
采集岩石土壤样品分析238U、232Th、226Ra和40K比活度；
采集水体样品，分析U含量，选取部分水样进行226Ra、总α、总β分析，其中水中氡浓度采用HDC-C型环境测氡仪在现场测量；
采集生物样品分析238U、232Th、226Ra、223Ra和210Po比活度，采样点位布置在铀矿探矿退役设施附近及γ辐射剂量率测量异常区（图2），在异常区外参照点同步取样（图1），生物样品的采集主要根据当地居民主要食谱并结合当地居民种植和养殖物种选择。采集的岩石土壤样品、水体样品和生物样品均送有相应资质的实验室进行分析测试。

2.2 评价方法

2.2.1数据处理

γ辐射剂量率、室外空气中氡浓度和水中氡浓度测量数据进行了分布检验，属于正态分布，计算数据的算术平均值和标准差；
算术平均值采用整筛法求取，方法是一组数据删去最大的25%和最小的25%，余下数据求算术平均值。

2.2.2评价方法

通过γ辐射产生的外照射剂量，吸入的氡及其子体、食入水和食物含有的放射性核素产生的内照射剂量，来对区域天然放射性环境进行评价；
评价指标参数主要依据各标准的限值，无标准限值的采用区域背景值（表1）。

γ辐射、氡及其子体、水和食物中的放射性核素均来源于地层，评价研究区内地层放射性元素含量背景可以研究内、外照射异常产生的原因。采用内梅罗指数法对地层中的天然放射性核素异常进行综合评价［24-25］，计算公式如下：

式（1）和（2）中：Ii和Ii，max分别为放射性核素i高出赣州地区平均值的倍数和最大倍数；
Ci—放射性核素i的比活度，Bq·kg-1；
C0i—放射性核素i比活度的赣州地区平均值，Bq·kg-1；
S—岩土的放射性核素超出赣州地区平均值的综合指数。

将计算结果分为5级：S＜0.7，放射性核素低背景值；
0.7≤S＜1，放射性核素正常背景值；
1≤S＜2，放射性核素偏高背景值；
2≤S＜3，放射性核素中高背景值；
S≥3放射性核素高背景值。

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3.1 地层放射性核素综合评价

均田铀矿区共采集分析了13个岩石样品、66个土壤样品。岩石、土壤样品中238U比活度平均值与赣州地区平均值比较［26］，分别高出2.2和2.4倍；
与 全国平 均值比 较［9］，分别高出3.6和3.9倍。岩石、土壤中238U比活度均比232Th、226Ra和40K比活度变化差异更大；
除40K外，岩石中的238U、232Th、226Ra比活度均比土壤中的变化差异大。详见表2。

表2 均田铀矿区岩石土壤放射性核素比活度分析结果Table 2 Analysis results of radionuclide specific activity in rock and soil of Juntian uranium mining area

根据第2.2节评价方法计算后做等值图，如图3所示，研究区内放射性核素富集，大部分区域属于偏高背景值区；
异常与区域出露的岩体、地层有关，研究区内出露的岩体、地层有马岭花岗岩体、寒武系石英砂岩、震旦系变余砂岩、硅质板岩等，铀含量介于5.65×10-6～78.77×10-6［27］之间，是维氏值的1.63～24.6倍。

图3 均田铀矿区放射性核素异常综合评价图Fig.3 Comprehensive evaluation map of radionuclide anomaly in Juntian uranium mining area

3.2 γ辐射剂量率异常

研究区内共采集了884个数据，剂量率范围介于33～475 nGy·h-1之间，平均值为121 nGy·h-1，是全国原野平均值的1.86倍，江西省原野平均值的1.67倍［9］。研究区剂量率平均值在第四系、沉积岩、变质岩和火成岩地区渐增；
变质岩地区的剂量率变化最小。详见表3。

表3 均田铀矿区γ辐射剂量率测量结果表Table 3 Measured results of gamma radiation dose rate in Juntian uranium mining area

取室内和室外居留因子分别为0.8、0.2，我国室内空气中吸收剂量率典型值为95 nGy·h-1［1］，经计算研究区γ辐射所致公众人均年有效剂量当量为0.61 mSv·a-1，我国典型值为0.54 mSv·a-1［1］。根据规定，γ辐射吸收剂量率扣除本底后不超过174 nGy·h-1，通过做等值线图，将大于等于174 nGy·h-1的区域划分为异常区（图4）；
异常分区基本位于马岭岩体内或接触带中，异常原因与岩体和地层放射性核素含量有关。

图4 均田铀矿区γ辐射剂量率异常图Fig.4 Distribution map of gamma radiation dose rate anomaly in Juntian uranium mining area

3.3 室外空气中氡浓度分析

研究区内共采集了63个数据，平均值为全国平均值的1.94倍，详见表4。研究区岩石中铀、镭比活度平均值分别是全国平均值的3.6和0.8倍，土壤中铀、镭比活度平均值分别是全国平均值的3.9和1.1倍，是室外氡浓度异常的原因之一［28-31］。

表4 均田铀矿区室外空气中氡浓度分析结果表Table 4 Measured results of radon concentration in outdoor air in Juntian uranium mining area

3.4 水中铀浓度与氡浓度分析

研究区内共采集分析了60个数据，分析结果详见表5。与江西背景值比较［32］，铀矿区水体中铀含量、镭含量均较高。将铀矿区岩土中226Ra比活度异常划分为偏高区（大于平均值加一倍均方差，81.3～109.4 Bq·kg-1）、高区（大于平均值加两倍均方差，109.4～137.5 Bq·kg-1）、异常区（大于平均值加三倍均方差，＞137.5 Bq·kg-1）；
氡由镭衰变产生，将水中氡浓度与岩石土壤中镭比活度异常图叠合在一起（图5），水体中氡浓度异常区内或上游均出现了岩体或地层镭增高区，显然，作为影响水中氡浓度因素之一，岩体、地层中镭的含量起着重要作用［33-34］。

表5 均田铀矿区地表水、地下水放射性分析结果表Table 5 Radioactive analysis results of surface water and groundwater in Juntian uranium mining area

图5 均田铀矿区水中氡浓度与地层中镭比活度异常叠合图Fig.5 Superposition map of radon concentration anomaly in water and radium specific activity in strata in Juntian uranium mining area

3.5 生物样品放射性核素分析

在研究区内两处岩石、土壤放射性核素异常点分别采集分析了10和6个生物样，采样点位置如图2所示。在研究区外的对照点采集分析了4个生物样，对照样采集点位置如图1所示。分析结果详见表6，三地样品中238U、232Th、226Ra、223Ra和210Po的比活度均小于探测下限，说明研究区虽然属于放射性核素高本底地区，但是区域内产出的食物放射性处于安全水平。

表6 均田铀矿区生物样放射性核素浓度分析结果表Table 6 Analysis results of radionuclide concentration of biological samples in Juntian uranium mining area

对于食入产生的内照射年有效剂量，采取谨慎原则，使用中国居民食入产生内照射剂量的典型值，为0.34 mSv·a-1［1］。

1）研究区公众人均年有效剂量当量为0.95 mSv（不含氡所致内照射剂量），与我国典型值0.88 mSv相比略高。研究区岩石和土壤样品中238U比活度平均值与全国平均值比较，分别高出3.6和3.9倍。岩石、土壤中238U比活度均比232Th、226Ra和40K比活度变化差异更大；
除40K外，岩石中的238U、232Th、226Ra比活度均比土壤中的变化差异更大。采用内梅罗指数法对各放射性核素进行综合评价并圈定了异常范围；
研究区岩体、地层放射性核素含量异常，是造成室外空气中氡浓度增高及γ辐射吸收剂量率异常的原因。

2）研究区水中氡异常连成片，水循环过程中流经岩体、地层中的高镭含量地段是导致水中氡浓度异常的重要原因。

3）研究区内与对照区采集的生物样品中放射性核素的浓度远低于国家标准限值，说明研究区生物放射性处于安全水平。

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