深圳市天然γ輻射空氣吸收劑量率調查

(深圳市環境監測中心站，深圳 518049)

引 言

天然環境電離輻射不僅累及到全世界的居民，而且是世界居民集體劑量的最大貢獻者(占全部環境店里輻射的百分之八十以上)。因此，評價人類受到天然輻射源照射的輻射劑量具有特別重要的意義。

為掌握深圳市各地環境天然輻射水平，幾時正確判斷有無造成新的污染。深圳市人居環境委員會核與輻射管理中心從2007年至2011年在全市范圍內布設17個監測點位，進行了每月一次的環境γ輻射劑量率監測的調查。調查的總面積為1988.59平方公里，總人口數891.22萬。

本文只涉及天然γ輻射而不包括只產生小的外照射劑量的宇宙射線種子和天然β輻射。對核試驗落下灰產生的γ輻射也不做專門的討論。

1 地理地質概況

深圳市是中國南部海濱城市，陸域位置東經113°46′～114°37′，北緯22°27′～22°52′；深圳市地勢東南高、西北低，由三個地貌帶組成。

深圳市出露地層主要由五大巖性構成。花崗巖：分布于羊臺山及其周圍地帶、海岸山脈中段、大鵬半島的西半部、坪山河谷地和龍崗河谷地北側，其分布面積最大；砂頁巖：集中分布在中、北部；火山巖：主要分布在梧桐山、七娘山、東部邊境的筆架山和田心山；變質巖：包括石英砂巖，僅局部分布；第四紀松散層：分布于平地及堆積階地。

深圳市的巖石可分為沉積巖、火成巖、和變質巖三大類。其中沉積巖的分布較為廣泛，總面積約為1115平方公里，約占全市總面積的57%，燕山各期的酸性至中性火成巖分布很廣，其中花崗巖侵入體出露面積750平方公里，約占全市總面積的38%。

2 選點與測量

本次調查以每個區為單位進行選點；調查點數根據已有的資料估計各區天然輻射場的可能變化范圍，規定對抽樣誤差的限制然后根據統計學中樣本容量的計算公式[1]估算出每個調查區大約應選的調查點數；樣本數決定后根據調查面積的大小做到均勻布點，對交通不便的地方適當減少測點；根據放射性企業分布密度的差異適當調整調查點數；考慮人口密度的差異適當調整調查點數。綜上所述，全市共選取17個調查點(輻照中心、洪湖公園、荔枝公園、濱海紅樹林、市環境監測站、華僑城小學、荔香中學、南油小學、寶安文匯中學、龍崗機關幼兒園、大鵬華僑醫院、南澳大酒店、鹽港中學、葵涌子站、深圳市人民醫院、沙井人民醫院、光明新區管委會)。全市測量點分布見圖1。

由于天然輻射水平隨時間變化所以測量頻次定位每月進行一次測量，并避開陰雨天氣和大氣層核試驗對輻射場的影響。測量高度為1±0.3米。測量點離開建筑物50米以上，離開公路20米以外，在約100平方米的范圍巡測5點。

3 測量儀器

由于天然環境電離輻射的成分復雜，輻射水平低，影響現場測量的因素多，因此，準確地測量天然環境電離輻射水平是比較困難的。一個比較理想的環境輻射監測或調查儀器應當滿足以下要求[2]：

(1)可以測量1μR/h以下的環境γ輻射；

(2)有適當長短的時間常數，適合進行大量的測量；

(3)對環境輻射有均勻的和接近各向同性的響應；

(4)對環境因素特別是溫度變化反映不靈敏；

(5)體積小、重量輕、便于攜帶。

基于上述要求并結合當時的實際情況，本調查選取了便攜式x-γ劑量率儀BH3103B作為現場調查儀器。BH3103B每年經過深圳市劑量質量檢測研究院檢定，測量結果相對固有誤差不大于10%；使用環境溫度為-10～+40℃；使用環境濕度為小于等于90%(40℃)；能量響應范圍25～13MeV；量程范圍為1～10000×10-8Gy/h。

圖1 全市環境天然輻射水平測量點分布圖

4 結果與分析

4.1 深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率水平

根據中華人民共和國衛生部1986年出版的資料[3]顯示，全國室外γ輻射水平范圍為(1.16～52.29)×10-8Gy/h，按點算術均值為8.15×10-8Gy/h，變異系數為30%；人口加權均值為8.03×10-8Gy/h；面積加權均值為8.23×10-8Gy/h；總平均值為8.16×10-8Gy/h。

UNSCEAR1982年報告書[4]公布的全世界室外γ輻射空氣吸收劑量率人口加權平均值為5.00×10-8Gy/h，顯然我國的室外值比世界平均值搞60%以上。而與法國(8.1×10-8Gy/h)、羅馬尼亞(8.1×10-8Gy/h)相比，比東德(9.4×10-8Gy/h)、瑞士(8.7×10-8Gy/h)稍低。屬于正常天然本底范圍。

全市天然輻射外照射空氣吸收劑量率調查點數共17個。γ輻射水平范圍為(4.87～17.68)×10-8Gy/h，按點求算術均值為9.94×10-8Gy/h，變異系數為21%；人口加權均值為9.97×10-8Gy/h，面積加權均值為10.10×10-8Gy/h。三種均值相當接近，三種均值的總平均值為10.00×10-8Gy/h。

圖2為深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率在2007年至2011年期間的漲落情況及其平均值走勢。從圖中可以看出2007年的漲落較大，變化范圍為(3.53～15.80)×10-8Gy/h；2009年次之，變化范圍為(6.83～17.70)×10-8Gy/h；2011年漲落最小，變化范圍為(6.84～17.70)×10-8Gy/h。2007年至2011年的平均值沒有明顯變化，變化范圍為(9.71～10.57)×10-8Gy/h。

圖2 深圳市 天然輻射外照射空氣吸收劑量率在2007年至2011年期間的漲落情況及其平均值走勢

根據中華人民共和國衛生部1986年出版的資料[3]顯示，廣東省室外天然輻射外照射空氣吸收劑量率水平的變化范圍為(4.4～32.0)×10-8Gy/h，平均值為103.2×10-8Gy/h。顯然深圳市的空氣吸收劑量率水平與廣東平均值相當接近，稍高于全國平均值。屬于正常天然本底范圍。

全市天然輻射外照射空氣吸收劑量率的頻率分布見圖3～4。圖3為深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率的頻率分布；圖4是深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率的累積頻率分布。由此可見，我市天然輻射外照射空氣吸收劑量率近似正態分布，因此求算術均值是合理的。

圖3 深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率的頻率分布

表1列出了我市各區五年內天然輻射外照射空氣吸收劑量率的漲落范圍、均值和標準差。龍崗區最高，按點均值為10.42×10-8Gy/h；福田區最低，按點均值為(9.48×10-8Gy/h)。各區之間差異不大，龍崗區測量結果與布點主要圍繞大亞灣核電站有關；鹽田區、南山區測量結果達到10×10-8Gy/h以上與附近港口產業有關；羅湖區里涉及放射源單位較多，布點主要圍繞涉源單位，測量結果與此不無關系。

表1 全市各區天然輻射外照射空氣吸收劑量率(×10-8Gy/h)

圖4 深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率的累積頻率分布

圖5為深圳市各區天然輻射外照射空氣吸收劑量率在2007年至2011年期間的變化情況。從圖中可以看出2007年至2011年期間，福田區呈逐年上升的趨勢，主要由于福田區內測量點周邊環境有顯著變化(特別是深圳市環境監測中心站測量點周邊植被減少，巖層被翻出，建筑物增多)；其余各區5年內平均值相對穩定，在15%范圍內漲落。

圖5 深圳市各區天然輻射外照射空氣吸收劑量率在2007年至2011年期間的變化情況

4.2 深圳市居民受照劑量的評價

居民劑量的估算采用聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)1982年報告書介紹的模式[4]。天然輻射對人體產生的年有效劑量當量：

H=D×0.7×8760×F=6132FD

式中，F表示存在因子；D表示空氣中的吸收劑量率(Gy/h)；H表示年有效劑量當量率(Sv/a)；0.7是空氣中吸收劑量率換算為有效劑量當量率的換算因子，對于室內和室外，男人和女人可采用同一因子；8760是每年的小時數。

根據中華人民共和國衛生部1986年出版的資料[3]顯示，廣東省因天然輻射外照射所致人均年有效劑量當量為1.124mSv；全國人均年有效劑量當量0.952mSv。

2007年至2011年期間，深圳市居民因天然輻射外照射所致人均年有效劑量當量為0.61mSv。其中最高的為羅湖區(0.64mSv)和龍崗區(0.64mSv)；福田區最低(0.58mSv)。各區之間的人均年有效劑量當量最大和最小值之間相差不超過0.03mSv。天然輻射外照射致深圳市居民集體年有效劑量當量54.32×102man·Sv。2007年至2011年期間每年各區的人均年有效劑量當量見表2。表3列出了我市各區天然輻射外照射致深圳市居民集體有效劑量當量。

根據中華人民共和國衛生部1986年出版的資料[3]顯示，1982年到1984年深圳地區人口數35.2萬，人均年有效劑量當量1.044mSv，集體年有效劑量當量3.7×102man·Sv。

5 結 論

(1)深圳市天然輻射外照射空氣吸收劑量率變動范圍為(4.87～17.68)×10-8Gy/h，總平均值為10.00×10-8Gy/h，與廣東平均值(103.2×10-8Gy/h)相當，高于全國平均值(8.15×10-8Gy/h)。屬于正常天然本底范圍。其中龍崗區稍高(10.42×10-8Gy/h)，福田區由于建筑環境變化呈上升趨勢。

表2 天然輻射外照射致深圳市居民年有效劑量當量

表3 天然輻射外照射致深圳市居民集體年有效劑量當量

(2)深圳市居民因天然輻射外照射所致人均年有效劑量當量為0.61mSv，低于廣東省與全國的平均水平。其中最高的為羅湖區(0.64mSv)和龍崗區(0.64mSv)；福田區最低(0.58mSv)。天然輻射外照射致深圳市居民集體年有效劑量當量54.32×102man·Sv。

通過這一長期調查研究，基本查清了我市天然環境外照射水平及其分布；估算了天然輻射外照射對居民產生的人均年有效劑量當量和集體年有效劑量當量。同時也填補了全國環境電離輻射水平數據中深圳市部分的數據。

參考文獻：

[1]高玉堂主編C環境監測常用統計方法.原子能出版社，北京，1980.

[2]NCRP.Environmental Radiation Measurements.NCRP Report No.50.1976.

[3]衛生部工業衛生實驗所.中國環境電離輻射水平及居民受照劑量(外照射部分).中華人民共和國衛生部.北京，1986.

[4]UNSCEAR翻譯組，《輻射防護通訊》編輯組.電離輻射：輻射源與生物效應—UNSCEAR—1982年報告.核工業部第七研究所情報室，太原，1983.

[5]潘自強等主編.環境本底輻射測量和劑量評價.太原機械學院印刷廠印刷，華清環境保護咨詢公司發行，北京，1986.