張 峰

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院物探隊 新疆 昌吉 831100）

1 前言

γ射線是一種強電磁波，是原子核發(fā)生衰變后能量釋放的產(chǎn)物，具有極強的穿透本領(lǐng)。人體受到射線照射時可以進入到人體內(nèi)部，并與細胞發(fā)生電離作用，嚴重的可以導(dǎo)致細胞死亡。

由于自然界中放射性核素U、Ra、Th、K的化合物在氧化環(huán)境下易溶于水，并且在開挖隧洞過程中含放射性物質(zhì)超標(biāo)的粉塵及圍巖析出的氡氣會對人體產(chǎn)生永久性傷害。為了確保施工安全和水質(zhì)安全，對輸水隧洞在勘查過程中做放射性調(diào)查評價是非常必要的一項工作。

2 工作區(qū)地質(zhì)體特征

某輸水隧洞線路長，洞身埋深大，洞線出露的地層巖性主要為：泥盆系（D）和石炭系（C）的砂巖、凝灰?guī)r、角礫巖、英安斑巖等，志留系（S）硅質(zhì)板巖，二疊系（P）及三疊系（T）的砂礫巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖等，華力西期侵入的黑云母花崗巖、花崗閃長巖、混合花崗巖、鉀質(zhì)花崗巖等。洞身段大多數(shù)處于新鮮巖體內(nèi)，裂隙不發(fā)育，圍巖為塊狀和厚層狀，巖體較完整，隧洞沿線地下水以基巖裂隙水為主。工作區(qū)內(nèi)放射性核素賦存空間穩(wěn)定，遷移能力較差，無地下水淋濾富集情況；巖體內(nèi)放射性核素主要由成巖時的放射性核素濃度控制。

3 工作技術(shù)方法

3.1 放射性γ總量測井

測量方式為自動連續(xù)測井自下而上進行，正?？锥翁焦芴嵘俣葹?m/min，異常地段為2m/min，測量點距為0.05m。

3.2 鉆孔巖芯取樣核素分析

3.2.1 U、Ra226、Th、K40取樣分析

樣品取樣嚴格按照《放射性樣品取樣規(guī)范》（EJ/T1158-2002）進行，樣品取自鉆孔巖芯，為柱狀樣，取樣位置主要在隧洞洞身段及上頂部段。按規(guī)范樣品取好后，登記密封送理化分析測試中芯分析測定U、Ra226、Th、K40。

3.2.2 巖芯氡氣析出率測量

將被測巖心表面清理干凈，放入氡聚集罩內(nèi)密封，且氡聚集罩的進、出口要分別連接與之配套的膠皮管，以達到密封效果。按不同時間間隔（30min、60min）順序埋設(shè)好幾個氡聚集罩，到預(yù)定時間后，連接儀器依次順序進行測量。

3.2.3 巖芯浸泡浸出液分析

模擬自然水和酸水（酸雨）狀態(tài)下巖芯（石）放射性核素浸出率，浸出液分析水鈾含量、總α比活度、總β比活度。

3.3 鉆孔中水樣取樣核素分析

取樣位置為鉆孔水位下5m～10m，容器貼樣品標(biāo)簽。單點采取水樣品1L分析U、Ra226、Th、K40和 5L分析總 α、總 β 樣品送實驗室分析。

3.4 地面γ能譜測量

沿隧洞設(shè)計線進行1∶5000地面伽瑪能譜剖面測量，點距20m。

4 放射性測量結(jié)果及分布特征

4.1 γ總量測井

根據(jù)評價區(qū)γ總量測井結(jié)果，分別對11個鉆孔測量結(jié)果進行統(tǒng)計分析，見表1。

表1的統(tǒng)計結(jié)果表明：評價區(qū)巖石各鉆孔U含量0.4g/t～27g/t之間，平均6.5g/t，隧洞段50m范圍內(nèi)在0.4g/t～22.3g/t之間，平均6.02g/t。ZK25號孔巖石平均鈾含量相對其他鉆孔較高，其余鉆孔普遍偏低，局部偏高為自然界中鈾含量較高的花崗巖引起，為自然本底值范圍。γ輻射劑量最高為146.5 nGy/h，根據(jù)EJ/T977-95《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求》，吸收劑量率扣除本底后不超過174nGy/h，確定調(diào)查區(qū)γ輻射劑量率小于174nGy/h，可不進行輻射防護處理。

表1 γ總量測井結(jié)果統(tǒng)計表

表2 巖芯核素分析（U、Ra226、Th、K40）

表3 該區(qū)域天然放射性核素比活度(Bq/kg)

表4 巖芯氡氣析出率測量成果

4.2 樣品分析

巖芯樣品分析結(jié)果分別體現(xiàn)了工作區(qū)中放射性核素 U、Ra226、Th、K40的分布特征及含量，巖芯浸出液和水中核素分析測量為這次放射性評價提供了具體有效的參數(shù)。

4.2.1 巖芯核素分析

巖芯中 U、Ra226、Th、K40的微含量分析見表2，當(dāng)分析結(jié)果為“未檢出”，說明含量過低，不做進一步分析。

巖芯 Ra226、Th、K40的比活度最高值為83.74Bq/kg、74.21Bq/kg、1507.68 Bq/kg。從表3可見，各核素比活度均處于該區(qū)域本底值范圍內(nèi)。同時根據(jù)《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB188871-200)放射性核素的豁免活度濃度。

Ra、Th為 1000Bq/kg、K為 100000 Bq/kg，工作區(qū)內(nèi)Ra226、Th、K40的比活度值遠低于豁免活度濃度，可不進行輻射防護處理。

4.2.2 巖芯氡氣析出率

工作區(qū)內(nèi)巖石樣品在水中析出氡氣的能力見表4。根據(jù)GB15848-1995《鈾礦地質(zhì)輻射防護和環(huán)境保護規(guī)定》，輻射工作場所，表面氡析出率應(yīng)不大于0.74Bq/m2·s。從表4可見調(diào)查區(qū)域巖石氡氣析出率為0.003 Bq/m2·s,遠小于0.74Bq/m2·s，可不進行輻射防護處理。

4.2.3 巖芯浸出水中U含量、總α比活度、總β比活度

巖芯浸泡后，浸泡液中的U含量、總α比活度、總β比活度體現(xiàn)了巖石樣品中的放射性核素水溶性能力及強弱。分析結(jié)果見表5。

該區(qū)域井泉全年水中鈾含量范圍為0.44ug/L～20.40ug/L，表5浸泡液中鈾含量最大為8.2ug/L，其在正常范圍內(nèi)，不作進一步評價。

《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值放射性指標(biāo)為總α小于等于0.5Bq/L，總β小于等于1Bq/L，從表5可知，各鉆孔巖芯浸泡液中除ZK15(462.5-462.8總α大于0.5Bq/L外，其它總α和總β均小于生活飲用水放射性指標(biāo)。根據(jù)ZK15(462.5-462.8)巖芯段微 U和 Ra、Th、K分析，微 U含量1.7ug/g，Ra未檢出，Th比活度14.23Bq/kg,K比活度399.64Bq/kg，值較低。分析其總α為1.89Bq/L大于0.5Bq/L的原因可能為樣品在運輸過程中被污染有關(guān)?？傮w來說，巖石中天然鈾含量較低，處于本底水平，其在水中浸出鈾含量也較低，可不進行輻射防護處理。

該區(qū)域井泉全年水中鈾含量范圍為0.44 ug/L～20.40ug/L。

《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值放射性指標(biāo)為總α小于等于0.5Bq/L，總β小于等于1 Bq/L。

表6可見，ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1鉆孔中水鈾含量大于新疆井泉全年水中鈾含量范圍上限值20.40ug/L，同時其總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》放射性指標(biāo)為總 α0.5Bq/L。ZK33、ZK34、T5ZK2鉆孔中總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》放射性指標(biāo)為總α0.5Bq/L。說明以上鉆孔區(qū)段地下水達不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)做輻射防護處理。

表5 巖芯浸泡液U含量、總α比活度、總β比活度分析成果表

表6 水樣核素分析（U、Ra226、Th、K40、總 α 比活度、總 β 比活度、水氡）

表7 調(diào)查區(qū)地表伽瑪輻射劑量率和核素比活度統(tǒng)計結(jié)果表

4.3 地面伽瑪能譜測量

根據(jù)地1g/t平衡鈾和平衡釷，以及1%鉀與Bq/kg相應(yīng)關(guān)系，將地面伽瑪能譜測量鈾、釷、鉀核素當(dāng)量含量單位×10－6和%換算為比活度單位Bq/kg，根據(jù)區(qū)域放射性核素背景特征分析調(diào)查區(qū)放射性核素水平。

4.4 水樣核素分析

工作區(qū)內(nèi)地層整體滲透性較差，主要為地下裂隙水，其遷移搬運能力相對也較差。

該區(qū)域井泉全年水中鈾含量范圍為0.44ug/L～20.40ug/L；

《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值放射性指標(biāo)為總α小于等于0.5Bq/L，總β小于等于1 Bq/L。

表6可見，ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1鉆孔中水鈾含量大于新疆井泉全年水中鈾含量范圍上限值20.40ug/L，同時其總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》放射性指標(biāo)為總 α0.5Bq/L。ZK33、ZK34、T5ZK2鉆孔中總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》放射性指標(biāo)為總α0.5Bq/L。說明以上鉆孔區(qū)段地下水達不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)做輻射防護處理。

4.5 地面伽瑪能譜測量

根據(jù)地1g/t平衡鈾和平衡釷，以及1%鉀與Bq/kg相應(yīng)關(guān)系，將地面伽瑪能譜測量鈾、釷、鉀核素當(dāng)量含量單位×10－6和%換算為比活度單位Bq/kg，根據(jù)區(qū)域放射性核素背景特征分析調(diào)查區(qū)放射性核素水平。

調(diào)查區(qū)核素比活度統(tǒng)計分析結(jié)果見表7，地表 238U、232Th、40K比活度變化范圍為 11.36Bq/kg～131.16Bq/kg、4.75 Bq/kg～147.09Bq/kg、90.77 Bq/kg～1599.43Bq/kg；平 均 值 為 53.96 Bq/kg、36.22 Bq/kg、589.4 Bq/kg；該區(qū)域地表238U、232Th、40K比活度變化范圍為 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，調(diào)查區(qū)土壤中238U、232Th、40K比活度處于比區(qū)域本底值偏小水平。同時，據(jù)EJ/T977-95《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求》“吸收劑量率扣除本底后不超過174nGy/h”，確定調(diào)查區(qū)地表γ輻射劑量率小于174nGy/h，可不進行輻射防護處理。

5 結(jié)論

根據(jù)成果分析，輸水隧洞沿線，地表和鉆孔中深部巖石核素分布在背景值范圍內(nèi)，放射性核素水溶性能力弱，評價區(qū)巖石放射性核素對隧洞工程沿線環(huán)境不會造成大的影響，但ZK7、ZK21、ZK25、T2-ZK1、T4ZK1、ZK33、T5ZK2鉆孔中地下水放射性指標(biāo)超過《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，對隧洞工程施工人員和流經(jīng)水體有一定的影響。陜西水利

[1]GB18871-2002，電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB 5749－2006，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]EJ/T977-95，鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求[S].

[4]王廣才、侯勝利等.某區(qū)放射性環(huán)境地質(zhì)評價研究[J],工程地質(zhì)學(xué)報,2013.1.

[5]林殿科.大伙房水庫輸水工程放射性調(diào)查及影響評價[J].鈾礦地質(zhì)，2003.4.