伊犁盆地北緣天然水體中放射性核素調查

王　冰　逄　瑋　康　勇

(核工業二一六大隊)

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伊犁盆地北緣天然水體中放射性核素調查

王冰逄瑋康勇

(核工業二一六大隊)

首先闡述了調查區氣象、地質構造等特征，根據不同含水層的孔隙特征及埋藏條件等劃分了地下水類型，并簡述了各類天然水體的成因特征。在已有技術資料的基礎上，補充采集了水文地質樣品，基于樣品統計分析結果并結合國標水質評判標準，闡述了調查區各類天然水體的水質類型、水總硬度、標型陰離子氯化物和硫酸鹽含量、pH分布特征、礦化度等。天然水體放射性評價主要分析了影響水體中的總α放射性主要來源于238U、226Ra的比活度，總β放射性主要來源于40K的比活度，對該類射性核素進行了針對性的取樣分析，結果表明：①全區天然水體中U含量的自然本底值為5.27μg/L，高于全疆河流鈾含量平均水平(4.98μg/L)，低于全疆井、泉地下水U含量平均水平(6.08μg/L)；②不同水體中的放射性核素含量不同，水中U含量由大到小分別為河水、自流井、井水、泉水、池塘水、水文孔、礦坑水；③氡氣主要集中于井水、泉水、和自流井中，自然本底值為0.28Bq/L；④Ra含量不高，基本不超過1.1Bq/L。

放射性核素地下水天然水體比活度

從切爾諾貝利到福島，再到世界各國的核動力設施，放射性污染一直存在。從20世紀80年代中期國家環保局組織的全國20個城市天然放射性水平調查，到2004年烏魯木齊市環境放射性調查與評價，再到國務院審議通過和發布實施的《核安全與放射性污染防治“十二五”規劃及2020年遠景目標》，足見人們對放射性環境污染及天然放射性水平的重視[1]。伊犁盆地是重要的鈾礦產地，近年來天然水體中的放射性核素的含量也逐漸受到關注。天然水體中可釋放α粒子的放射性核素較多，多數情況下總α放射性主要來源于238U、226Ra的比活度；總β放射性主要來源于40K的比活度[2]。《生活飲用水水質衛生規范》規定生活飲用水水質的總α放射性參考水平為0.5Bq/L，總β放射性參考水平為1Bq/L。調查資料表明，伊犁盆地各類天然水體中放射性核素的比活度明顯高于全疆和全國平均水平，個別取樣點總α放射性水平超出參考水平較多。當生活飲用水中的放射性核素超過0.1mSv/a時，需對水體進行調查。飲用水中1a所致有效劑量(0.1mSv/a)相當于238U的比活度為4Bq/L、226Ra的比活度為1Bq/L[2]。

1　區域放射性水文地質(水化學)背景

調查區處于天山地槽褶皺系西段，跨賽里木地塊、博里克努加里東地槽褶皺帶和伊犁地塊等3個二級構造單元，區內構造運動和巖漿活動頻繁。區內氣候寒冷偏潮濕，山區氣溫低，涼爽潮濕，相對濕度大，降水豐富，蒸發作用弱，盆地相對炎熱，蒸發作用強，蒸發作用主要表現在伊犁河北岸的平原地區、沙漠地帶及沼澤地帶的水面蒸發，降水包括雨、雪、霜、雹等，降水在時間、空間上的不均衡，控制著不同地區、時間地下水補給量的大小和強弱，時間上降水主要集中在6—9月份，空間上降水大量集中在山區，為300～600mm，盆地降水量稀少，小于200mm。春夏季節氣溫回升，高山區大量的冰雪融化，匯成溪流，成為調查區低山丘陵盆地第四系、侏羅系地下水的主要補給源，同時，較大的日溫差，使巖石物理風化強烈，形成了與構造裂隙相結合的網狀裂隙儲水空間。根據不同含水層的孔隙特征及埋藏條件，調查區地下水可分為基巖裂隙水、孔隙潛水、孔隙承壓水、孔隙-裂隙承壓水。中高山基巖裂隙水分布于科古琴南麓，巖性主要為古生代中—酸性火山碎屑巖及次二長花崗巖體。含水巖組為礫巖、砂巖、火山碎屑巖、凝灰砂礫巖，海相、陸相—濱海相雜色砂礫巖、礫巖、灰巖及碳酸鹽巖等。巖石斷裂縱橫交錯，風化裂隙及巖體節理、裂隙發育，網狀裂隙潛水水量豐富，徑流暢通，交替強烈。孔隙潛水主要分布于山間洼地，山前沖、洪積平原，含水巖性為沖、洪積砂礫石、砂，主要接受來自山區地表水滲透的補給，水量豐富，水位埋深不大，山前30～40m。孔隙-裂隙承壓水主要分布于北部中高山山前低山丘陵地帶，巖性主要為三疊系、侏羅系湖泊相含礫碎屑巖及新第三系陸相紅色巖組。含水層以砂巖、礫巖、砂礫巖為主，頂底板發育穩定的隔水層，主要接受大氣降水及地表水的滲透補給。

2　水化學、水質特征

全區142個水質調查點，涵蓋地下水、河水、井水、泉水、礦坑水等，按陰離子成分的組合特點，將調查區的水化學類型大致劃分為重碳酸硫酸型、硫酸氯化物型、氯化物重碳酸型、硫酸重碳酸型等4類。該4類水化學類型在調查區的分帶性較明顯，調查區東西兩側以重碳酸硫酸型水為主，中間主要分布硫酸氯化物型水，零星散布有氯化物重碳酸型和硫酸重碳酸型水。水中陽離子組合紊亂，規律性不強，未進行亞區劃分，但仍以鈣型、鈣鎂型、鈣鈉型為主。調查區各類水體的總硬度偏高，平均541.47mg/L，調查水點29.58%的水體總硬度超過550mg/L，在《地下水質量標準》(GB/T14848-93)中屬Ⅴ類水。騰達煤礦、干溝六隊、八連、達達木圖等地各類水體的總硬度較小，小于10mg/L。氯化物、硫酸鹽的含量均較高，平均值分別為661.35、877.97mg/L，超出集中式生活飲用水地表水源地標準限值，在《地下水質量標準》(GB/T14848-93)中屬Ⅴ類水。干溝六隊、八連等地未超出限值，硫酸鹽、氯化物的含量均小于10mg/l。

區內水體pH值變化不大，平均7.73，一般6.38～9.62，pH值高于8.0的弱堿水分布于界梁子、克西肯薩伊、達達木圖煤礦等地的水文地質孔，出露于第四系下降泉(該類泉鹽漬化嚴重，水位隨季節性變化較大)以及石炭系凝灰巖中的下降泉(該類泉主要接受大氣降水補給，水位動態不穩定)；pH值為7.0～7.20的中性水主要位于肖爾布拉克、惠遠北、新城子、鐵廠溝三隊、干溝三隊等地。區內水體礦化度變化較大，一般0.19～18.80mg/L，平均2.87mg/L，43.66%的水體礦化度超過2.5mg/L，屬咸水。霍城到彼利克溪的三疊系、侏羅系和低山丘陵承壓水或層間水分布區降水稀少、地勢相對平緩，徑流較不暢通，蒸發作用相對強烈，礦化度明顯高于其他地區。中里布拉克的下降泉、鐵廠溝煤礦水文孔、金鑫煤礦坑道等取樣點水體的礦化度大于 10mg/L。礦化度小的淡水主要位于干溝六隊、八連、達達木圖煤礦、吉爾格郎河、肖爾布拉克等地。

綜合統計結果(表1)可知：調查區各類水體屬中性淡水—微咸水，主要分布于調查區東西兩側，分布面積較小，東西兩側位置為吉爾格郎大隊和霍城縣水定鎮。

表1　調查區各類水體水質特征

3　水體中放射性核素含量

《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)規定飲用水體中總α值不超過0.5Bq/L，總β值不超過0.5Bq/L。由于該區放射性元素含量本底值略高于全國平均水平，因此本研究主要針對水體中的標型放射性元素(鈾、鐳)和放射性氣體(氡氣)進行分析調查。《飲用天然礦泉水標準》(GB8573—1995)歸定鐳放射性不超過1.1Bq/L。本研究在全區共采集303件水源點樣品，調查對象涵蓋池塘水、河水、井水、礦坑積水、泉水、自流井、水文孔等。水樣分析結果表明：全區各水體中w(U) 0.10～72.90μg/L，平均10.61μg/L；w(Ra) 0.006～1.430Bq/L，平均0.079Bq/L；氡氣含量0.00～48.50Bq/L，平均1.91Bq/L。

(1)池塘地表水。w(U) 3.50～11.90μg/L，平均8.39μg/L，SH-D6013取樣點最高，為11.90μg/L，位于干溝東；氡氣含量0.00～1.90Bq/L，平均0.95Bq/L，SH-D6010、S4102取樣點最高，為1.90Bq/L，分別位于干溝東、和新城子。

(2)河水。w(U) 0.10～72.90μg/L，平均14.22μg/L，SHD2174取樣點最高，為72.90μg/L，位于雙渠大隊四小隊；氡氣含量0.00～12.36Bq/L，平均0.78Bq/L，S523取樣點最高，為12.36Bq/L，位于中里布拉克。

(3)井水。w(U) 0.78～50.80μg/L，平均9.25μg/L，S3916取樣點最高，為50.80μg/L，位于霍城西解放大隊；w(Ra) 0.01～0.16Bq/L，平均0.03Bq/L，SH-D2234取樣點最高，為0.16Bq/L，位于干溝煤礦生活區；氡氣含量0.00～178.19Bq/L，平均11.79Bq/L，689取樣點最高，為178.19Bq/L，位于克西肯薩伊。

(4)坑道水。w(U) 0.78～12.20μg/L，平均3.72μg/L，S6002取樣點最高，為12.20μg/L，位于腦蓋吐河；w(Ra) 0.01～0.03Bq/L，平均0.02Bq/L，S5516、S5207取樣點最高，為0.03Bq/L，分別位于南臺子托拉克和界梁子；氡氣含量0.00～17.82Bq/L，平均3.84Bq/L，1024取樣點最高，為17.82μg/L，位于蘇勒薩依。

(5)泉水。w(U) 1.20～52.00μg/L，平均9.07μg/L，1175取樣點最高，為52.00μg/L，位于新路公社；w(Ra) 0.01～0.02Bq/L，平均0.01Bq/L，S4109取樣點最高，為0.02Bq/L，位于新城子社辦農場三隊；氡氣含量0.00～921.51Bq/L，平均42.17Bq/L，690取樣點最高，為48.50Bq/L，位于克西肯薩伊。

(6)自流井水。w(U) 3.80～23.40μg/L，平均12.40μg/L，S1311取樣點最高，為23.40μg/L，位于湯察布拉克；w(Ra) 0.01Bq/L，平均0.01Bq/L，S1310取樣點最高，為0.01Bq/L，位于湯察布拉克；氡氣含量0.00～27.58Bq/L，平均8.12Bq/L，S516取樣點最高，為27.58Bq/L，位于中里布拉克。

(7)水文孔。w(U) 0.15～22.00μg/L，平均7.05μg/L，1206取樣點最高，為22.00μg/L；w(Ra) 0.03～0.07Bq/L，平均0.04Bq/L，S6417-2取樣點最高，為0.07Bq/L，位于吉爾格郎大隊1203水文孔；氡氣含量1.90～9.51Bq/L，平均3.80Bq/L，S1523取樣點最高，為9.51Bq/L，南臺子10-0水文孔。

全區射性核素(鈾)含量較高的水體為河水和自流井，平均含量14.22、12.4μg/L，礦坑水中射性核素U含量較小，為3.72μg/L。氡氣含量偏高的水體主要為井水、泉水和自流井水，含量分別為11.79、42.71、8.12Bq/L。Ra含量不高，基本不超過1.1Bq/L。

4　放射性異常片區劃分

將調查區水樣中的U含量進行特高值處理后，全區天然水體中U含量的自然本底值為5.27μg/L，高于全疆河流鈾含量的平均值(4.98μg/L)，低于全疆井、泉地下水鈾含量的平均值(6.08μg/L)。全區天然水體中U含量的標準偏差為3.5μg/L，由此可計算出水中U含量的偏高值、增高值和異常值，分別為8.77、12.27、15.77μg/L。氡氣含量也可參照上述分類原則進行計算，結果為自然底數0.28Bq/L，標準偏差0.512Bq/L，偏高值0.79Bq/L，增高值1.30Bq/L，異常值1.81Bq/L。按照統計結果和分類原則,調查區以干溝東為界的東西2個地段共分布有11個水鈾異常片區。東部主要分布于庫勒、縣供水站、前進大隊一小隊，共4個異常區；西部霍城縣水定鎮至干溝東沿F5、F6、F16斷裂呈串珠狀分布。氡氣異常分布面積較小，主要分布于榆樹溝大隊和解放村大隊。

5　結　論

(1)調查區各類水體的總硬度偏高，平均541.47mg/L，氯化物、硫酸鹽的含量偏高，平均值分別為661.35、877.97mg/L。全區以偏堿性的微咸水—咸水為主，少量分布中性淡水—微咸水。

(2)全區射性核素(U)含量較高的水體為河水和自流井水，平均含量為14.22、12.4μg/L，礦坑水中射性核素(U)含量較小，為3.72μg/L。氡氣含量偏高的水體主要為井水、泉水和自流井水，含量分別為11.79、42.71、8.12Bq/L。

(3)調查區各類水體中U含量本底值偏高，為5.27μg/L，水中U含量異常片區分布較多。水中氡氣異常分布面積較小，自然底數為0.28Bq/L，主要分布于不榆樹溝大隊和解放村大隊。

[1]李干杰.堅持科學發展確保核與輻射安全——解讀《核安全與放射性污染防治“十二五”規劃及2020年遠景目標》[J].核安全，2012(4)：4-9.

[2]劉英.再論國家生活飲用水衛生標準中總α和總β放射性指標的初篩意義[J].中華放射醫學與防護雜志，2005，25(2)：171-172.

2015-10-26)

王冰(1983—)，女，工程師，830011 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市。