宁夏银北地区土壤氡辐射环境评价研究

宁夏银北地区土壤氡辐射环境评价研究

汪兆元

宁夏回族自治区核地质调查院

摘要：本次通过土壤氡浓度测量，对宁夏银北地区境内地表土壤氡辐射环境进行调查，系统采集调查区内天然放射性数据，大致查明银北地区地表土壤氡浓度分布情况。利用调查资料分析土壤氡浓度影响因素及辐射特征，分析辐射来源，研究其分布特征，分析评价调查区土壤氡浓度人居环境的影响程度。

关键词：土壤氡浓度、辐射特征、辐射来源、分布特征、人居环境。

1 概述

放射性元素铀和钍是地壳中自然存在的微量元素，它们地壳中含量极少，却广泛分布在自然界的岩石、土壤、水和植物之中，铀和钍经过衰变又会产生氡气，氡无处不在，氡气（化学元素符号为Rn）：是一种由天然放射性核素铀和钍衰变而产生的放射性惰性气体，无色无味，半衰期为3.8天。空气中的氡气体通过呼吸途径进入人体后，发生衰变的ａ粒子会对人的呼吸系统造成福射损伤，是公众受到内照射年有效剂量的最大贡献者。据全球统计，环境空气中的氡有77.7% 来源于陆地表面释放，其中只有10.2% 来自陆地植物和水，大部分来源于岩石和土壤，土壤中氡浓度比地面上空气中氡浓度平均高1000 倍，是大气中氡的主要来源。

2 土壤氡浓度测量

土壤氡浓度是环境评价的一项重要参数，我国实施的GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中，将土壤氡浓度测量作为民用建筑工程中的监测评价指标之一。因此，调查城市区域土壤氡浓度水平和空间分布情况，对保障居民健康及合理开展城市工程建设等具有重要意义。

本次银北地区土壤中氡浓度水平进行调查，对不同土壤类型、不同地物环境分别进行了分析，基本查明了调查区土壤中氡浓度水平现状和分布特征，共完成土壤氡浓度实测面积2487Km²、测量点2456个。

2.1 测点布设及工作方法

本次土壤中氡浓度测量野外测量工作使用的主要仪器为核工业北京地质研究院生产的FD-216型环境氡测量仪及核盛科技生产的HS01型测氡仪（照片2-1），野外测量工作严格按照《石嘴山市环境天然放射性水平调查实施方案》及相关规范执行，工作方法具体如下：

照片2-1aFD-216型环境氡测量仪b HS01型测氡仪

采用网格法均匀布设测点，测量网度为1.0×1.0km，基本密度为每平方公里1个点。采用FD216、HS01环境氡测量仪及配件打孔测定土壤中原始氡浓度（照片2-2）。野外测量时严格按照规范要求操作，手持GPS定点，

到达测点后详细观察周围地理环境

特征及地表信息，选择远离水域       照片2-2土壤中氡浓度测量野外工作

地段打孔，孔深为70cm，成孔后迅速插入取样器并及时将取气器上部                       

锥体周围土壤踏实，防止大气窜入孔中稀释氡浓度，影响测量效果，并连接好取气管路并调试仪器至工作状态，FD216设置抽气时间为5min，测量时间为15min，排气时间5min。HS01设置抽气时间为5min，测量时间为3min，排气时间5min。对于测值较高测点进行重复测量。测量完成后详细观察并记录测点编号、测量值、地理特征、土壤类型、土壤基本情况、温度湿度等环境气象参数信息。

2.2 土壤氡浓度剖面测量

根据以往工作调查数据显示银北地区部分构造附近的土壤氡浓度明显高于其它地区，个别地段土壤氡浓度大于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的限值20000Bq/m³。为了查明调查区平罗县境内F5黄河断裂区段土壤氡浓度偏高及关注区分布规律，开展了土壤氡浓度剖面测量工作。

（1）根据土壤氡调查结果，选取断裂带高值明显分布的区域开展工作。

（2）垂直于断层走向布设剖面（方位115°~137°），剖面位置通过土壤氡浓度偏高、关注区中心，长度以控制高值晕圈范围为主，一般长度2km,测点间距100m，共布设6条土壤氡浓度测量剖面，剖面总长度11.9km，总体满足工作需要。

2.3 工作质量

土壤中氡浓度测量工作共完成测点2456个，选择农田测值相对偏高或测量结果有怀疑的位置进行检查测量，检查测量点175个，检查率7.10%，满足规范要求。根据检查结果绘制质量控制图并计算相对面积误差（图2-1），结果显示相对面积误差±0.83%，满足规范及设计不大于30%的误差要求。

图2-1土壤氡浓度测量质量检查图

2.4 数据分析统计

由于土壤中氡浓度受土壤类型、土壤结构、基底岩石、构造条件、气候因素的影响，造成了测量数据较大的离散性，为了消除这些因素对统计结果的影响，本次采用迭代法剔除离散较大的数据，再进行正态检验，在此基础上计算背景值。

根据数据计算及统计结果（表2-1），调查区土壤氡浓度一般为567.3--9970.0Bq/m3，最大值为54000.6Bq/m3，最小值为567.3Bq/m3，最终确定调查区土壤氡浓度的背景值为3400.37Bq/m3。

图2-2土壤中氡浓度数据频率分布图

表2-1土壤氡浓度数据统计结果表

3 地表土壤氡浓度分布特征

银北地区土壤氡浓度高低与土壤性质有关，调查区土壤分布从西到东呈3大单元：以贺兰山—110国道，以荒滩为主，属山前斜坡带，植被较发育，人烟稀少，沿山有防护林及多处旅游景区，地表常见砂质粘土夹砾石及洪积砾石、砂土等；110国道—黄河以西，以耕地为主，农作物有小麦、玉米、稻田、果园等，人居渐密，土壤以壤土、黏土为主，局部区域见少量砂土、沙土，黄河以东分为两种土壤性质，紧靠黄河东岸属黄河冲积而成，土地肥沃，农作物有小麦、玉米、稻田、果园等土质以壤土为主，黏土、沙土次之，靠毛乌素沙漠西缘区域，人居稀少，多以沙丘、荒漠为主，土壤以沙土为主。

3.1土壤氡浓度区域分布特征

银北地区土壤中氡浓度最高54000.6Bq/m3，最低567.3 Bq/m3，平均值为4229.84Bq/m3，其中介于10000~20000 Bq/m3的测点91个，大于20000 Bq/m3的测点39个。可以看出：绝大部分地区属于正常本底水平，一般在1000~6000 Bq/m3之间，区域上整体处于正常水平，局部地段呈现偏高趋势。沿F5黄河断裂带形成多处大于20000Bq/m3的关注区，中北部惠农区与平罗县接壤处形成的多处偏高、关注区与F3隐伏断裂及F4断裂关系密切(图3-1)。

  土壤中氡浓度受外界和土壤结构及构造影响较大，主要影响因素有地温、近地表土壤湿度、近地表土壤致密程度，地形、地质构造、粘土颗粒吸附、土壤中放射性残积物和坡积物、地下水中镭氡水等。其中地温、近地表土壤湿度、近地表土壤致密程度，地质构造、有机质颗粒吸附、土壤中放射性残积物和坡积物是调查区内影响氡浓度的主要因素。                图 3-1  调查区土壤氡浓度等值线图

工作区内形成的偏高、关注区均位于断裂构造附近，F5黄河断裂带土壤氡浓集区开展了剖面测量，测量结果与地面土壤氡浓度测量结果吻合，更好的印证了土壤氡浓高值及断层的存在（图3-2、），说明土壤氡浓度偏高、关注区与断裂构造、特别是深大活动 断裂关系密切，活动断裂构造更有             图3-2 F5黄河断裂陶乐段土壤氡浓度剖面测量分布图

利于深部氡气的向上迁移和释放，反之土壤中氡浓度偏高、超标可印  

证断裂的存在及其活动性。            

3.2 不同地物中的浓度特征

按地物特征统计结果显示(表3-2)：不同地物环境之间土壤氡浓度差异较大，耕地中的土壤氡浓度最高，东部沙漠沙地中测值最低，其分布特征为：耕地＞设施农用地＞草地、空闲地＞工矿厂区＞住宅用地、沟渠＞林地＞荒滩、公共服务用地＞特殊用地、湿地＞农村道路、园地＞山地＞沙地（图3-3）。

表3-2银北地区不同地物中土壤氡浓度统计表

图3-3银北地区不同地物中土壤氡浓度对比图

3.3 不同土壤中的浓度特征

根据不同土壤类型统计结果显示(表3-3)：调查区土壤氡浓度特征与土壤类型关系明显，表现为壤土及黏土分布区域，土壤氡浓度相对较高，因为壤土、黏其中富含有机质等物质，土壤中有机质等含量愈高，其土壤中氡浓度愈高。另黏土、壤土相较于砂土，对氡气的封闭性以及吸附性更强，同时其具有较高的密度有利于氡气的储存。土壤氡浓度总体分布特征为：壤土中氡浓度最高，沙土中最低，其分布特征为：壤土＞黏土＞砂土＞沙土（见图3-4）。

表3-3银北地区不同土壤中土壤氡浓度值统计表

图3-4银北地区不同土壤中土壤氡浓度对比图

4 银北地区土壤氡浓度影响评价

4.1 地表土壤氡浓度分析

20000～30000Bq/m3地区需要采                  

银北地区土壤氡浓度具有明显的

带状分布，与构造走向一致，     

最高值54000.6Bq/m3，绝大部地区小于10000Bq/m3，属于正常背景，F5黄河断裂带及F4断层惠农段均出现了 10000～20000Bq/m3的偏高区和大于20000Bq/m3的关注区，F3断裂惠农区燕子墩 乡外西河村及

东永固村出现10000～20000Bq/m3               图4-1土氡关注区等值线图

的偏高区和大于20000Bq/m3的关注区（图4-1），工作区西南部暖泉村、镇朔村F2断层附近出现偏高区和关注区，所涉及的乡镇村庄多为居民聚居区，因此，应在相关区域加强室内大气氡浓度监测，如若超标，建议采取相应的防氡措施。

4.2 地表氡浓度影响评价

银北地区土壤氡浓度绝大部分地区属于正常本底水平，但在F3银川-平罗断层、F5黄河断层附近出现带状分布的偏高和关注区，其展布趋势与构造走向吻合性较好，受构造控制较为明显。其中大于20000 Bq/m3区域主要呈3条带状分布。（1）调查区东部沿F5黄河断裂平罗县南部高仁乡东进村—北部红崖子乡王家沟村一带形成带状偏高关注区多处，圈定关注区面积1.75km2；

（2）沿F4断层惠农区礼和乡吴家桥村—星火村一带形成带状偏高关注区多处，圈定关注区面积2.32km2；

（3）沿F3平罗-银川断裂北端惠农区燕子墩乡外西河村—红果子镇宝马村一带形成带状偏高关注区多处，形成关注区面积7.69km2；

（4）F2芦花台断裂南端镇朔村附近1处关注区，关注区面积0.09km2。土壤氡浓度关注区对人居环境造成危害，应引起重视，断层上的居民房应采取防氡措施。

5结语

本次土壤氡浓度测量，取得了大量的现场实测资料，通过对这些资料的分析整理，基本上了解了银北地区的地表土壤氡浓度变化特征、环境辐射水平及其形成的原因和对人居环境的影响。得出以下结论：

（1）银北地区土壤中氡浓度绝大部分地区属于正常本底水平，

（2）F3银川-平罗断层、F4断层及F5黄河断层附近形成3条带状分布大于10000 Bq/m3偏高和关注区，其展布趋势与构造走向吻合性较好，受构造控制较为明显，属于居民聚居区，应引起足够重视。

（3）应结合土壤核素、γ空气吸收剂量率等来综合评价。

（4）在土壤氡浓度关注区开展铀矿找矿工作及地震活动性监测工作.

参考文献

1、潘自强，2001，我国天然辐射水平和控制中些问题的讨论， 《辐射防护》，第21卷、 第5期，257- 268页。

2、江山，安徽省石煤区天然放射性水平调查，辐射防护通，20(1) 24，2000

3、赵亚民、刘华、吴浩，20001，人为活动与环境中的天然放射性，《辐射放护通讯》，第21卷，第1期，3-6页。

4、潘自强，1977， 《辐射防护的现状和未来》，原子能出版社。