某隧洞輸水工程放射性調(diào)查及評(píng)價(jià)

張 峰

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院物探隊(duì) 新疆 昌吉 831100）

1 前言

γ射線是一種強(qiáng)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(qiáng)的穿透本領(lǐng)。人體受到射線照射時(shí)可以進(jìn)入到人體內(nèi)部，并與細(xì)胞發(fā)生電離作用，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致細(xì)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(kāi)挖隧洞過(guò)程中含放射性物質(zhì)超標(biāo)的粉塵及圍巖析出的氡氣會(huì)對(duì)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(duì)輸水隧洞在勘查過(guò)程中做放射性調(diào)查評(píng)價(jià)是非常必要的一項(xiàng)工作。

2 工作區(qū)地質(zhì)體特征

某輸水隧洞線路長(zhǎng)，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(zhǎng)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(wú)地下水淋濾富集情況；巖體內(nèi)放射性核素主要由成巖時(shí)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(cè)井

測(cè)量方式為自動(dòng)連續(xù)測(cè)井自下而上進(jìn)行，正常孔段探管提升速度為6m/min，異常地段為2m/min，測(cè)量點(diǎn)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(yán)格按照《放射性樣品取樣規(guī)范》（EJ/T1158-2002）進(jìn)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(cè)試中芯分析測(cè)定U、Ra226、Th、K40。

3.2.2 巖芯氡氣析出率測(cè)量

將被測(cè)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(jìn)、出口要分別連接與之配套的膠皮管，以達(dá)到密封效果。按不同時(shí)間間隔（30min、60min）順序埋設(shè)好幾個(gè)氡聚集罩，到預(yù)定時(shí)間后，連接儀器依次順序進(jìn)行測(cè)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(diǎn)采取水樣品1L分析U、Ra226、Th、K40和 5L分析總 α、總 β 樣品送實(shí)驗(yàn)室分析。

3.4 地面γ能譜測(cè)量

沿隧洞設(shè)計(jì)線進(jìn)行1∶5000地面伽瑪能譜剖面測(cè)量，點(diǎn)距20m。

4 放射性測(cè)量結(jié)果及分布特征

4.1 γ總量測(cè)井

根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)γ總量測(cè)井結(jié)果，分別對(duì)11個(gè)鉆孔測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表1。

表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：評(píng)價(jià)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(hào)孔巖石平均鈾含量相對(duì)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(píng)價(jià)要求》，吸收劑量率扣除本底后不超過(guò)174nGy/h，確定調(diào)查區(qū)γ輻射劑量率小于174nGy/h，可不進(jìn)行輻射防護(hù)處理。

表1 γ總量測(cè)井結(jié)果統(tǒng)計(jì)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(cè)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(cè)量為這次放射性評(píng)價(jià)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(jiàn)表2，當(dāng)分析結(jié)果為“未檢出”，說(shuō)明含量過(guò)低，不做進(jìn)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(jiàn)，各核素比活度均處于該區(qū)域本底值范圍內(nèi)。同時(shí)根據(jù)《電離輻射防護(hù)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(yuǎn)低于豁免活度濃度，可不進(jìn)行輻射防護(hù)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(jiàn)表4。根據(jù)GB15848-1995《鈾礦地質(zhì)輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定》，輻射工作場(chǎng)所，表面氡析出率應(yīng)不大于0.74Bq/m2·s。從表4可見(jiàn)調(diào)查區(qū)域巖石氡氣析出率為0.003 Bq/m2·s,遠(yuǎn)小于0.74Bq/m2·s，可不進(jìn)行輻射防護(hù)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(qiáng)弱。分析結(jié)果見(jiàn)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(jìn)一步評(píng)價(jià)。

《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(yùn)輸過(guò)程中被污染有關(guān)。總體來(lái)說(shuō)，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(jìn)行輻射防護(hù)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(jiàn)，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(shí)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(shuō)明以上鉆孔區(qū)段地下水達(dá)不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)做輻射防護(hù)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(jì)結(jié)果表

4.3 地面伽瑪能譜測(cè)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(cè)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(yùn)能力相對(duì)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(jiàn)，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(shí)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(shuō)明以上鉆孔區(qū)段地下水達(dá)不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)做輻射防護(hù)處理。

4.5 地面伽瑪能譜測(cè)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(cè)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(jì)分析結(jié)果見(jiàn)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(shí)，據(jù)EJ/T977-95《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求》“吸收劑量率扣除本底后不超過(guò)174nGy/h”，確定調(diào)查區(qū)地表γ輻射劑量率小于174nGy/h，可不進(jìn)行輻射防護(hù)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(píng)價(jià)區(qū)巖石放射性核素對(duì)隧洞工程沿線環(huán)境不會(huì)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(guò)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)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(hù)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(píng)價(jià)要求[S].

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

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