張曉亮，王志輝，白凌燕，何 靜

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195）

北京平原區(qū)土壤氡地球化學(xué)特征分析

張曉亮，王志輝，白凌燕，何 靜

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195）

對(duì)北京平原區(qū)北西向和北東向兩條氡濃度剖面進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)北部地區(qū)氡背景值要大于南部，東向西方向氡濃度變化起伏頻繁。分析其原因主要是受到土壤母質(zhì)、地層以及斷裂的影響，發(fā)現(xiàn)斷裂是影響北京平原區(qū)氡濃度高值的主要因素。

土壤氡； 核素比活度； 氡濃度；斷裂

0 引言

氡(222Rn)是一種無色無味放射性氣體,由放射性核素鐳衰變形成，廣泛存在于人類的生活和工作環(huán)境中。據(jù)聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）估計(jì)，氡及其子體是天然源有效劑量的最大貢獻(xiàn)者，通常被認(rèn)為約占年有效劑量的54%，而進(jìn)入人居室內(nèi)的氡56%主要來自地基（土壤和巖石）[1]。已有資料表明[2]，受高濃度氡長期照射的人群，肺癌等致命性疾病的發(fā)病率會(huì)顯著增加。因此，了解和掌握平原區(qū)氡的分布特征，分析其形成原因，對(duì)城市規(guī)劃發(fā)展具有重要意義。本文通過對(duì)北京平原區(qū)北西向和北東向兩條土壤氡剖面測量，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)并繪制土壤氡剖面圖，以此來分析北京平原區(qū)土壤氡濃度水平、分布情況及其影響因素，這不僅為北京城市建設(shè)提供了平原區(qū)氡濃度背景資料，也為保護(hù)廣大市民群眾的身心健康做出有益貢獻(xiàn)。

1 測量儀器與數(shù)據(jù)采集

（1）測量儀器

本次使用的測氡儀是上海申核電子儀器有限公司生產(chǎn)的FD-3017型RaA測氡儀（2003年建設(shè)部對(duì)全國20個(gè)城市土壤氡調(diào)查指定統(tǒng)一使用的儀器）。其工作原理，利用靜電收集氡衰變的第一代子體—RaA作為測量對(duì)象，定量測量土壤，或者水中的氡濃度。

（2）數(shù)據(jù)采集

①選用直徑2.0cm左右，長80cm的鋼釬，在土壤中打約70cm深的孔。②將鋼釬拔出，迅速將取樣器（使用前要檢查取樣器下端壁上的孔不能被泥土堵塞）插入土中，并將取樣器頂端地表部分用土密封壓實(shí)，以防止抽氣時(shí)空氣進(jìn)入空中。應(yīng)在測量土壤氡干燥塔的前端加棉紗和纖維，以防止微塵塵土抽入儀器內(nèi)。③用軟橡膠皮管將儀器與取樣器連接時(shí)：一端接取樣器的氣體出口處，另一端接入附件干燥塔及儀器的進(jìn)氣孔。測量參數(shù)設(shè)置，充氣時(shí)間：2min；測量時(shí)間：5min；排氣時(shí)間：2min。④按“土壤氡”鍵進(jìn)行測量；測量過程為：本底測量—充氣—測量—排氣。⑤測量完成，記錄數(shù)據(jù)。

（3）質(zhì)量保障

由于溫度和濕度對(duì)土壤氡具有一定的干擾作用，因此，為了避免溫度、濕度等外界因素對(duì)測量土壤氡的影響，測量時(shí)間控制在10月至11月之間，溫度在18℃至24℃之間；采樣點(diǎn)選在濕度適中的綠化帶中，如遇到下雨，雨后48小時(shí)內(nèi)不進(jìn)行野外采樣工作。此外，為了保證儀器的穩(wěn)定性，在每次開展測量前，對(duì)同一地點(diǎn)進(jìn)行土壤氡進(jìn)行測量，觀測數(shù)據(jù)浮動(dòng)變化不大，表明儀器可以進(jìn)行實(shí)際工作。

2 數(shù)據(jù)分析與處理

北東向土壤氡濃度剖面（aa′），北起懷柔統(tǒng)軍莊火車站附近，南至大興龐各莊鎮(zhèn)趙村西，長約90km；北西向土壤氡濃度剖面（bb′），西起石景山區(qū)雙峪路邊，東至通州區(qū)柏德路，全長約60km。采樣點(diǎn)距500m~800m（由于城市地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不具備等間距采樣條件），北東向剖面采樣點(diǎn)141個(gè)，北西向剖面采樣點(diǎn)數(shù)94個(gè)，每采樣點(diǎn)觀測2至3次數(shù)據(jù)，取其平均數(shù)作為實(shí)際觀測結(jié)果。剖面線分布如圖1。

圖1 北京平原區(qū)氡濃度剖面位置圖

對(duì)兩條氡濃度測量剖面數(shù)據(jù)整理分析，繪制出剖面圖。由北東向氡濃度剖面圖（如圖2）可看出，根據(jù)氡濃度值的范圍，可分為3個(gè)區(qū)段，即在45號(hào)點(diǎn)到73號(hào)點(diǎn)之間，順義首都機(jī)場四號(hào)滑行橋西至東四環(huán)北路，氡濃度值處于高值區(qū)段，其平均值為3031Bq/m3；1號(hào)點(diǎn)到44號(hào)點(diǎn)之間，氡濃度平均值為1815 Bq/m3，高于74號(hào)點(diǎn)到139號(hào)點(diǎn)之間的氡濃度平均值1491 Bq/m3。北西向氡濃度剖面圖（如圖3），氡濃度值變化幅度較大，且變化頻率較快。該剖面平均值為769 Bq/m3，最高值為3132Bq/m3，出現(xiàn)在大興區(qū)黃易路邊與通州小月家具廠附近。

圖2 懷柔統(tǒng)軍莊—大興龐各莊測線（aa′）氡濃度剖面圖

圖3 石景山雙峪路—通州柏德路測線（bb′）氡濃度與地質(zhì)聯(lián)合剖面圖

下面從地質(zhì)構(gòu)造、地層和土壤母質(zhì)原巖3個(gè)方面，探討北京平原區(qū)土壤氡分布特征的形成原因。

首先，根據(jù)工作區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景分析氡濃度的變化特征發(fā)現(xiàn)，懷柔統(tǒng)軍莊—大興龐各莊測線（aa′）氡濃度剖面，氡濃度高值區(qū)段斷裂發(fā)育，且主要是在近些年研究的活動(dòng)性斷裂帶附近，即南口—孫河斷裂、順義斷裂以及黃莊—高麗營斷裂。對(duì)石景山雙峪路—通州柏德路測線（bb′）氡濃度剖面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)氡濃度變化幅度較大且頻繁。該剖面的走向與北京市平原區(qū)多條隱伏斷裂走向相互垂直，如圖1所示，北京北東向斷裂發(fā)育，且多為中小型斷裂。根據(jù)繪制的聯(lián)合地質(zhì)剖面圖，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的異常點(diǎn)都出現(xiàn)在隱伏斷裂附近，異常點(diǎn)與斷裂位置吻合程度高。在基巖凹陷地區(qū)的氡濃度平均值要小于隆起地區(qū)，且基巖埋深較淺的斷裂，對(duì)應(yīng)的氡濃度值明顯高于其他地區(qū)斷裂帶的氡濃度。因此，推斷北京平原區(qū)的氡濃度分布特征不但與基巖的埋深有關(guān)，而且主要是受斷裂影響。

其次，不同地層對(duì)氡的運(yùn)移擴(kuò)散同樣存在影響（表1）。通過對(duì)懷柔統(tǒng)軍莊至順義機(jī)場段與朝陽區(qū)東四環(huán)北路至大興龐各莊段地層分析，發(fā)現(xiàn)懷柔統(tǒng)軍莊至順義機(jī)場段處于潮白河洪積扇的頂部，地層主要以細(xì)、中砂為主；朝陽區(qū)東四環(huán)北路至大興龐各莊段處于潮白河洪積扇的尾部，地層主要是以細(xì)砂、粘土與粘質(zhì)砂土為主，遠(yuǎn)離其母質(zhì)原巖，并且具較厚的粘土層。由于中細(xì)砂地層孔隙度大，要有利于氡的運(yùn)移擴(kuò)散，而粘土地層，孔隙度較小，對(duì)氡的運(yùn)移起到阻隔的作用，所以在以中細(xì)砂為主的地層氡濃度要高于以粘質(zhì)砂土和粘土為主的地層。因此，懷柔統(tǒng)軍莊至順義機(jī)場段氡濃度要高于朝陽區(qū)東四環(huán)北路至大興龐各莊段。

表1 不同條件下的氡及其同位素?cái)U(kuò)散系數(shù)表[3]

第三，探討土壤的母質(zhì)原巖對(duì)平原區(qū)的氡濃度的影響。分別對(duì)西山12件和北山18件巖石核素樣品進(jìn)行了核素含量統(tǒng)計(jì)（如圖4），并且按照不同巖性進(jìn)行核素含量統(tǒng)計(jì)分析（如圖5），北山巖石的核素比活度要明顯高于西山，巖漿巖的核素比活度要明顯高于變質(zhì)巖和沉積巖。由于北山多以巖漿巖和變質(zhì)巖為主，西山則以沉積巖為主，而平原區(qū)北部土壤母質(zhì)原巖主要來自與北山，西部土壤母質(zhì)主要來自西山。因此，可初步解釋北部地區(qū)土壤氡濃度背景值要高于西部地區(qū)的原因。

圖4 不同地區(qū)核素比活度柱狀圖

圖5 不同巖性核素比活度柱狀圖

3 結(jié)論與討論

（1）北京平原區(qū)氡地球化學(xué)特征差異性明顯。首先，北部地區(qū)氡背景值大于南部，其原因主要是受到土壤原巖以及土層的影響；其次，東西方向氡濃度變化起伏頻繁，推斷是受到斷裂影響。

（2）結(jié)合兩條剖面的氡濃度分布特征，推測斷裂是影響北京平原區(qū)氡濃度異常分布的主要因素。

（3）由于平原區(qū)不同地區(qū)第四系厚度不同，氡元素在由深部向地表運(yùn)移過程中，會(huì)受到不同土層物性的影響，因此，研究不同土層物性對(duì)氡元素的運(yùn)移影響是今后研究的一個(gè)方向。

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Analysis of the Soil Radon Geochemical Characteristics in Beijing Plain Area

ZHANG Xiaoliang, WANG Zhihui, BAI Lingyan, HE Jing
（Beijing Geological Survey, Beijing 100195）

In order to understand the distribution characteristics of soil radon and its inf uence factors, the investigation of radon characteristics on the two NW-direction and NE-direction prof les are f nished in Beijing plain area. The result indicates that the background radon concentration in the north of the area is much higher than that in the south, and the radon concentration varies obviously from east to west. The soil’s parent material, stratum and fault are the major inf uence factors that cause the above characteristics. Further more, the fault is the major factor on impacting the radon concentration in Beijing plain area.

Soil radon; Radionuclide specif c activity; Radon concentration; Fault

X53

A

1007-1903（2014）03-0029-04

張曉亮，男（1982- ），工程師，主要從事物探、遙感、氡測量等工作。Email：zxlddy@163.com