地質(zhì)災(zāi)害論文：成都平原放射性環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)

1、 地質(zhì)災(zāi)害論文：成都平原放射性環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)摘要論文根據(jù)成都平原地質(zhì)背景和環(huán)境放射性現(xiàn)狀,分析了地質(zhì)條件對(duì)放射性水平的影響及原因,總結(jié)了成都平原地質(zhì)環(huán)境對(duì)天然放射性水平及其分布的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞天然放射性;地質(zhì)條件;放射性核素;評(píng)價(jià)The Geological appraisal of natural radioactive environment for Chengdu plainAbstract:This article introduces the geological background and the level of environmental radioactivity ofCh

2、engdu plain·Based on the situation of geology and the natural radioactive environment distribution ofChengdu plain, the author first analyzes the relation between geological condition and radionuclide distri-bution level, and then the way that radioactive level influenced by geological conditio

3、n·Finally, theauthor summarizes the pattern of geological environment effects on the natural radioactivity level and dis-tribution of Chengdu plain·Keywords:natural radioactivity, geological condition, radionuclide, appraisal隨著人類對(duì)天然輻射認(rèn)識(shí)水平的提高和放射性環(huán)境保護(hù)意識(shí)的深入,天然放射性水平評(píng)價(jià)已成為人居環(huán)境評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一。天然射線主要來(lái)自地

4、表介質(zhì)中天然放射性核素的核衰變,極少部分來(lái)自宇宙射線。聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)(UNSCEAR1982)報(bào)告中指出,地球輻射主要產(chǎn)生于地殼表面的巖石、土壤中的天然放射性核素。地層中的天然放射性,也主要由U、Th、K等一系列核素所決定,它們?cè)诘厍蚋鱾€(gè)區(qū)域的濃度,決定了該區(qū)天然輻射劑量的大小。陸地輻射與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、出露地層巖性、降水排水及人類活動(dòng)有密切聯(lián)系,因此,研究區(qū)域天然輻射環(huán)境與地質(zhì)條件的關(guān)系對(duì)人居和城市規(guī)劃具有極為重要的意義。1成都平原地質(zhì)背景成都平原是由發(fā)源于川西北高原的岷江、沱江(綿遠(yuǎn)河、石亭江、湔江)及其支流等8個(gè)沖積扇重疊聯(lián)綴而成復(fù)合的沖積扇平原,河水大多來(lái)自西部高原山地的冰

5、雪融水。成都平原地表松散,沉積物巨厚,平原中心地帶沉積物厚度達(dá)300 m,第四紀(jì)沉積物之上覆有粉砂和粘土,結(jié)構(gòu)良好。如圖1所示,斷層發(fā)育并構(gòu)成該區(qū)構(gòu)造格架是成都平原南部主要的構(gòu)造特征。斷層走向?yàn)镹E或NNE向,主要分布在名山-洪雅以北。斷層組合樣式為疊瓦狀對(duì)沖格局,即在大興西的西側(cè)以西傾東沖逆斷層為主,包括平落壩斷層、三和場(chǎng)斷層、高家場(chǎng)斷層,以東則以東傾西沖逆斷層為主,包括熊坡斷層、鹽井溝斷層、蘇碼頭斷層以及龍泉山斷裂。大興鼻狀構(gòu)造及其北側(cè)的成都凹陷正處于相向?qū)_的“三角帶”。龍泉山斷層晚期為東傾西沖逆斷層,斷距大,底層抬升高,上盤地表出露侏羅系,向上切割層位較淺,滑脫層為中下三疊統(tǒng)。2成都平

6、原放射性水平調(diào)查2·1基礎(chǔ)理論與方法技術(shù)本文根據(jù)地-空界面天然放射性來(lái)源、放射性核素衰變與積累規(guī)律、射線與物質(zhì)相互作用原理等基礎(chǔ)理論與方法,運(yùn)用區(qū)域化探數(shù)據(jù),建立相關(guān)模型與轉(zhuǎn)換系數(shù),預(yù)測(cè)地-空界面天然放射性水平。由于40K和238U、232Th系列核素是地表介質(zhì)中的主要輻射體,因此根據(jù)放射性核素的衰變積累規(guī)律,當(dāng)?shù)刭|(zhì)體中238U和232Th系列達(dá)到放射性平衡時(shí),可以運(yùn)用地表介質(zhì)中鉀、鈾、釷的含量推算出地表介質(zhì)的放射性水平參數(shù)值。表1列出了巖石或土壤中天然放射性元素含量與放射性核素比活度、地-空界面上空氣中射線照射量率與輻射劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)(IAEA, 2003)1,將鈾、釷、鉀含量乘以

7、相應(yīng)轉(zhuǎn)化系數(shù)即可得到元素比活度和劑量當(dāng)量。2·2輻射環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)地表介質(zhì)(巖石、土壤或建筑材料等)天然放射性水平可用放射性核素的比活度、內(nèi)照射指數(shù)、外照射量指數(shù)、伽瑪射線照射量率、輻射劑量來(lái)描述。在輻射防護(hù)工作中通常采用“劑量當(dāng)量”來(lái)統(tǒng)一衡量各種射線的危害性。年有效劑量(Daed)是評(píng)價(jià)放射性核素輻射外照射的一個(gè)重要指標(biāo),年有效劑量定義為2:Daed= D·a1·a2(8760×10-6) (2)式中:D吸收劑量(mSv);a1居民在室外的平均居留因子(0·2);a2大氣中吸收劑量率與有效劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)(0·7 Sv/Gy)。2&

8、#183;3數(shù)據(jù)處理結(jié)果本文數(shù)據(jù)來(lái)源于四川省地勘局,在成都平原4 km×4 km范圍采樣取點(diǎn),提供土壤中放射性元素鈾、釷、鉀含量的數(shù)據(jù)共4555組。經(jīng)鈾鐳平衡系數(shù)校正和天然放射性參數(shù)轉(zhuǎn)換后,數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下:(1)成都平原放射性核素40K的比活度值大部分都在350800 Bq/kg之間,平均值為559·068 Bq/kg,略低于全國(guó)平均值(584 Bq/kg2);放射性核素232Th的比活度為11·778225·736 Bq/kg,大體呈正態(tài)分布,均值為57·583 Bq/kg,均方差為16·017 Bq/kg,與全國(guó)平均水平(54&

9、#183;6 Bq/kg2)基本一致;放射性核素238U的比活度為10·251224·770Bq/kg,呈正態(tài)分布,均值為33·781 Bq/kg,均方差為9·992 Bq/kg,低于全國(guó)的平均水平(38·5 Bq/kg2)。40K、232Th、238U比活度。(2)成都平原內(nèi)照射指數(shù)為0·153 1·062,平均值為0·446;外照射指數(shù)為0·0511·124,平均值為0·169。除龍門山前緣沖斷褶皺帶極少區(qū)域外,在成都平原內(nèi),內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)均低于國(guó)家強(qiáng)制性要求(<1&

10、#183;0)3。(3)將238U、232Th、40K的比活度經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換為輻射照射量率和吸收劑量率,得出成都平原輻射照射量率為2·10814·842×10-13C/kg·s,均值為6·304×10-13C/kg·s,均方差為1·104×10-13C/kg·s;成都平原輻射吸收劑量率為25·53177·998 nGy/h,均值楊強(qiáng),等:成都平原放射性環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)·255 ·為74·255 nGy/h,均方差為13·362 nGy/h,略低

11、于全國(guó)(81·5 nGy/h4)和世界(80 nGy/h4)的平均值;按UNSCEAR (1993)報(bào)告推薦的年有效劑量公式(2)計(jì)算得到成都平原年有效劑量值為0·0310·218 mSv,均值為0·091 mSv,均方差為0·016 mSv (一年按8760小時(shí)計(jì)算),遠(yuǎn)低于世界平均年有效外部劑量限值0·46 mSv4。3·1地質(zhì)環(huán)境對(duì)各放射性核素比活度的影響綜合成都平原的地質(zhì)條件,分析各放射性核素比活度分布情況,可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)各放射性核素比活度有較大的影響:(1)成都平原40K比活度大部分在350800 Bq/kg之

12、間,部分高于全國(guó)平均水平。綜合成都平原的地質(zhì)條件分析其原因:成都平原東部龍泉山構(gòu)造斷裂帶和蒲江-新津隱伏斷裂帶山前沉積物的腐植質(zhì)黏土中鉀元素大量富集;成都平原發(fā)達(dá)的地表水系使得高鉀河流流經(jīng)第四紀(jì)沖洪積物的黏土層和腐植質(zhì)黏土層。河流發(fā)育地區(qū)是傳統(tǒng)的農(nóng)作物種植區(qū),鉀肥的使用也會(huì)導(dǎo)致放射性核素40K活度偏高。(2)成都平原232Th比活度總體上分布較為均勻,在北部部分地區(qū)232Th核素比活度比平均值低10 Bq/kg,在平原中部,尤其是都江堰和郫縣部分地區(qū)232Th元素比活度較高,初步分析認(rèn)為河流對(duì)釷的運(yùn)移作用可能是該區(qū)232Th比活度值較高的原因之一。(3)成都平原地質(zhì)構(gòu)造對(duì)238U比活度有很大的

13、影響,在褶皺斷裂發(fā)育地區(qū)放射性核素238U的比活度均較高,比如龍門山前緣沖斷褶皺帶、龍泉山-熊山褶皺帶以及蒲江-新津隱伏斷裂帶地區(qū)的238U比活度均超過(guò)50 Bq/kg,其他地區(qū)238U比活度水平則較低。3·2地質(zhì)環(huán)境對(duì)成都平原放射性水平的影響對(duì)比成都平原射線內(nèi)照射指數(shù)、外照射指數(shù)、吸收劑量率以及年有效劑量等值線圖與成都平原地質(zhì)圖可發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:(1)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造帶對(duì)成都平原的放射性水平影響較大,在褶皺斷裂構(gòu)造帶上放射性水平較高,對(duì)比成都平原地質(zhì)構(gòu)造單元?jiǎng)濃櫟V地質(zhì)第26卷分圖可以看到,龍門山前緣沖斷-褶皺帶,龍泉山-熊山斷褶帶和大興鼻狀構(gòu)造帶區(qū)域的放射性水平較高,蒲江-新津隱伏斷裂帶

14、的放射性水平也較周圍地區(qū)高。(2)成都平原中部河流流經(jīng)區(qū)域的放射性水平比其他地區(qū)稍高,這主要是由于成都平原以黏土和腐植質(zhì)黏土為主的河流沖洪積物富含有機(jī)質(zhì),土壤中40K含量較高的原因所致。另外,河流自龍門山褶皺帶流經(jīng)成都平原這一過(guò)程對(duì)232Th的運(yùn)移富集作用,也是導(dǎo)致成都平原232Th含量稍高于其他地區(qū)的原因。4結(jié)論成都平原放射性環(huán)境評(píng)價(jià)表明,其放射性水平總體上與國(guó)家平均水平一致,平原北部比南部輻射劑量低,局部地質(zhì)構(gòu)造區(qū)稍高。成都平原放射性水平分布與其地質(zhì)環(huán)境對(duì)比分析表明:(1)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造帶對(duì)成都平原整體放射性水平的影響較大,龍門山前緣沖斷-褶皺帶、龍泉山-熊山斷裂帶和蒲江-新津隱伏斷裂帶區(qū)域

15、的238U比活度較高,斷裂帶區(qū)照射量率、內(nèi)照射指數(shù)及外照射指數(shù)等放射性水平評(píng)價(jià)指標(biāo)均高于其他地區(qū)。(2)地表水對(duì)元素的運(yùn)移和富集作用對(duì)成都平原局部地區(qū)的放射性水平也有較大的影響,成都平原水系發(fā)育,在岷江等流域,232Th的比活度高于其他地區(qū),使得成都平原河流流域地區(qū)的內(nèi)照射指數(shù)、照射量率和吸收劑量率較高。(3)成都平原第四系沖洪積沉積物對(duì)成都平原的放射性水平有一定的影響,表現(xiàn)在腐植質(zhì)黏土和砂質(zhì)黏土等有機(jī)質(zhì)含量高的覆蓋區(qū)鉀元素的比活度較高。參考文獻(xiàn)1 IAEA·Guidelines for radioelement mapping usinggamma ray spectrometry

16、 data R. 2003·2 WANG Zuo-yuan·Natural radiation environmentin China J. International congress series 2002.1225: 3946·3中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6566-2001).建筑材料放射性核素限量S. 2001·4 UNSCEAR·(United Nations Scientific Committeeon the Effects of Atomic Radiation). Exposurefrom natural sources of radiation R. UnitedNations, New York, 1993·5章曄,華榮洲,石柏懼