張於祥

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院物探隊，新疆 昌吉831100）

為保障引水工程引水體的放射性環(huán)境質(zhì)量、合理規(guī)范處置隧洞放射性廢渣石以及減少隧洞工程對環(huán)境的放射性影響提供依據(jù)。工程擬以鉆孔放射性γ總量測井、巖石和水樣品實驗室測試和水氡及氡氣析出率測量、地面伽瑪能譜測量為主要手段，對隧洞段進行放射性調(diào)查，查明隧洞沿線放射性核素含量水平。

1 野外工作方法

為分析調(diào)查區(qū)鈾、釷、鉀放射性核素、伽瑪照射量率、水中放射性核素分布情況，新疆水利水電勘測設(shè)計研究院物探隊對調(diào)查區(qū)內(nèi)施工隧洞的開挖巖石和圍巖進行評價調(diào)查，本次項目采用放射性定量伽瑪測井、放射性地面γ能譜測量和巖芯、地下水取樣分析等方法，對調(diào)查區(qū)進行放射性環(huán)境調(diào)查。

1.1 放射性γ總量測井

放射性γ總量測井嚴格執(zhí)行國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會頒布的《伽瑪測井規(guī)范》（EJ/T 611－2003）《地浸砂巖型鈾礦地球物理測井規(guī)范》（EJ/T 1162－2002）。所用儀器為上海國營263廠生產(chǎn)的FD－3019型γ閃爍測井儀，測量方式為自動連續(xù)測井自下而上進行，正常地段探管提升速度為6 m/min，異常地段探管提升速度為2 m/min，測量點距為0.05 m[1]。測井前后用137Cs工作源檢查儀器的長期穩(wěn)定性，使用的每臺儀器均做“三性”檢查。

1.2 鉆孔巖心取樣核素分析

1.2.1 U、226Ra、Th、40K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，樣品取自鉆孔巖心，為柱狀樣，取樣位置主要在擬引水隧道地段及上頂部進行。按規(guī)范樣品取好后，登記密封送化核工業(yè)新疆理化分析測試中心分析測定U、226Ra、Th、40K。室內(nèi)分析采用《用半導(dǎo)體γ譜儀分析低比活度放射性樣品的標(biāo)準(zhǔn)方法》（GB 11713-89）《巖石中微量釷的分析方法》（EJ 349.3-1997）等方法進行檢測。

1.2.2 巖心氡氣析出率測量[2]

巖心氡氣析出率測量采用FD216環(huán)境氡測量儀，根據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325－2020）中附錄A“材料表面氡析出率測定”的要求和規(guī)定，結(jié)合本儀器特點，測量材料與表面氡析出步驟如下：

1）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。

2）測量：按不同時間間隔（30 min、60 min）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）設(shè)置測量參數(shù)：充氣時間3 min，測量時間13 min，排氣時間4 min。

1.3 鉆孔中水樣取樣核素分析

鉆孔取水樣用有機玻璃采水器，樣品容器選用聚乙烯塑料桶，采集前洗凈采樣器和容器，用樣水洗滌3次，取樣位置為鉆孔水位下5～10 m，容器貼樣呈標(biāo)簽。單點采取水樣品1 L分析U、226Ra、Th、40K和5 L分析總α、總β樣品送實驗室分析。水氡現(xiàn)場使用FD3017測氡儀及脫氣裝置測量水氡。水取樣工作要求執(zhí)行《鈾礦水文地質(zhì)勘探規(guī)范》（EJ/T 299-1998）《水的放射性組份檢測取樣規(guī)程》（EJ/T 956-95）。

1.4 地面γ能譜測量

地面γ能譜測量采用FD-3022-I微機四道伽瑪能譜儀測試，測點選擇周邊5 m內(nèi)平坦位置，測量時間20 s，每點讀數(shù)一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時取2～3次讀數(shù)，點距50 m，采用手持GPS衛(wèi)星定位儀確定測點坐標(biāo)。遇雨天時，在雨后1～2 d開展測量工作。

2 測試成果及分析

本次工作按設(shè)計要求共完成4個鉆孔放射性γ總量測井；鉆孔巖心取樣分析U、226Ra、Th、40K共16組；巖心氡氣析出率測量4組；鉆孔水樣取樣核素水氡分析4組；地面伽瑪能譜測量完成25 km。

2.1 γ總量測井

根據(jù)γ總量測井結(jié)果，分別對5個鉆孔測量結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1。

表1 的統(tǒng)計結(jié)果表明：評價區(qū)巖石各鉆孔伽瑪照射量率一般在0.5～9.2 nC/kg·h之間，平均4.5 nC/kg·h，隧洞段50 m范圍內(nèi)在0.7～8.3 nC/kg·h之間，平均3.66 nC/kg·h。鉆孔均無發(fā)現(xiàn)放射性異常，局部偏高推斷為自然界中鈾含量較高的花崗巖受地下水沿裂隙遷移產(chǎn)生富集現(xiàn)象，導(dǎo)致局部鈾相對富集偏高，可能與古構(gòu)造有關(guān)。

表1 γ總量測井結(jié)果統(tǒng)計表

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，U、Th為1 000 Bq/kg、K為100 000 Bq/kg，工作區(qū)內(nèi)天然U、Th、40K的比活度值遠低于豁免活度濃度，施工時可不進行輻射防護處理[4]。

2.2 巖心核素分析

巖芯中U、226Ra、Th、40K的微含量分析結(jié)果為“未檢出”說明含量過低，不做進一步分析（分析結(jié)果統(tǒng)計表略）。

結(jié)合伽瑪測井統(tǒng)計結(jié)果，與各鉆孔樣品分析結(jié)果對比，其中ZK2、ZK3測井所得數(shù)據(jù)局部出現(xiàn)異常，ZK2號孔的巖芯樣品分析結(jié)果U、226Ra含量高于自然界平均含量，同時Th、40K含量與其他鉆孔相當(dāng)。ZK2號孔放射性異常位于隧室內(nèi)，對于工程的廢渣按照規(guī)范《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2001）限定的Ir、IRa指數(shù)進行衡量，ZK2號鉆孔位置異常段圍巖屬于C類建筑材料。

2.3 巖心氡氣析出率

工作區(qū)內(nèi)巖石樣品在水中析出氡氣的能力見表2。根據(jù)《鈾礦地質(zhì)輻射防護和環(huán)境保護規(guī)定》（GB15848-1995）：“11.2輻射工作場所，表面氡析出率應(yīng)不大于0.74 Bq/m2s”。從表2可知，調(diào)查區(qū)域巖石氡氣析出率為0.02 Bq/m2s，析出率遠小于0.74 Bq/m2s，可不進行輻射防護處理。

表2 巖心氡氣析出率測量成果

2.4 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。

新疆井泉全年水中鈾含量（不包括和田）范圍為0.44～20.40 ug/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0.5 Bq/L，總β小于等于1 Bq/L。

由表3可知，鉆孔中水鈾含量小于新疆井泉全年水中鈾含量范圍上限值20.40 ug/L，同時其總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）放射性指標(biāo)為總α為0.5 Bq/L。薩沙喀拉斷裂中水的總α值大于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）放射性指標(biāo)總α為0.5 Bq/L。說明斷裂區(qū)段（探槽內(nèi)取積水）裂隙水達不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，α射線的特性為電離性強、距離短、易屏蔽，紙張即可屏蔽；應(yīng)避免直接接觸和飲用。

表3 水樣核素分析（U、226 Ra、Th、40 K、總α比活度、總β比活度、水氡）

本次調(diào)查結(jié)果調(diào)查區(qū)巖石放射性核素含量均較低，處于本底范圍內(nèi)，但鉆孔中局部巖石斷層處水總α含量偏高，此說明地下水補給區(qū)或流經(jīng)區(qū)巖石鈾含量較高，因化學(xué)氧化淋濾作用使地下水鈾含量較高。因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)存在局部地球化學(xué)還原障地帶巖石鈾含量可能偏高。

2.5 地面伽瑪能譜測量

沿輸水隧洞線路段地面進行FD-3022能譜儀鈾、釷、鉀核素及總量伽瑪強度測量。其三段線路的統(tǒng)計成果見表4。

表4 伽瑪能譜剖面測量結(jié)果統(tǒng)計表

表4 表明：工作區(qū)內(nèi)各種巖性巖石的放射性含量值變化不大，背景場值在10.98～18.92×10-6之間；測量值范圍在2.87～40.21×10-6之間，無發(fā)現(xiàn)大于3倍背景場區(qū)域[3]。工作區(qū)地表巖石放射性背景場變化平緩，出露巖性以花崗巖為主。

根據(jù)1 g/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5，地表238U、232Th、40K比活度變化范圍為1.13Bq/kg～68.16Bq/kg、11.12 Bq/kg～122.65Bq/kg、8.34 Bq/kg～1602.55Bq/kg；平均值為29.19 Bq/kg、42.60 Bq/kg、354.35 Bq/kg。

表5 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

地表238U、232Th、40K的比活度變化范圍為5.17～153.71 Bq/kg、10.45～190.44 Bq/kg、190.47～1792.36 Bq/kg，因此，調(diào)查區(qū)土壤中238U、232Th、40K比活度處于比區(qū)域本底值范圍[4-6]。

3 結(jié)論建議

根據(jù)目前工作成果分析，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)境不會造成影響。個別鉆孔中出現(xiàn)巖石浸泡總α放射性指標(biāo)超過《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）1～3倍，核素分析結(jié)果顯示以上鉆孔位置巖石均無放射性核素富集，故不做放射性防護處理。

本次調(diào)查深部隧洞部位僅用5個鉆孔控制，以點代面，因自然界中鈾分布具不均勻性，其可能局部富集。建議隧洞施工過程中，應(yīng)利用核素專用測量儀器對隧洞進行監(jiān)測，確定鈾、釷高值區(qū)，以便進行防護隔離處理。同時對高鈾含量地段采樣進行核素化驗分析，以便確定核素的浸出率，評價核素可能引起的污染程度。

在對隧洞的施工中，對漏入、滲入隧洞的泉水，應(yīng)進行水化學(xué)分析，特別是鈾、鐳的分析，如果發(fā)現(xiàn)泉水有核素異常，應(yīng)對核素異常泉水進行堵漏防滲，以免對水源造成污染，從而形成核素的廣泛傳播和大面積污染，對人類造成傷害。