三亚市位于海南岛南部, 地处北纬18° 13′~ 18° 14′, 东经109° 29′~ 109° 30′, 面积1 919 km², 属热带海洋季风气候。地形三面环山一面临海。海拔最高点为1 019 m, 以250~400 m的丘陵为主, 台地均在100 m以下, 50 m以下为沿海平原。成土母岩母质以花岗岩、砂页岩和安山岩为主。土壤主要分为黄壤、赤红壤、砖红壤、燥红壤、水稻土、潮沙泥土、滨海沙土等7个类别, 其中砖红壤占全市自然土的89.25 %。有关我市环境辐射水平方面的研究除了1983年广东省地球γ辐射调查组在我市开展过小范围的调查外, 从来没有从环境、水体、食品、土壤、建材等诸多方面开展过系统性的调查。近年来, 我市已成为国内外知名度较高的滨海旅游度假城市, 旅游产业、工农业和城乡的开发建设将会有很大的发展, 为了评价我市放射性环境质量状况, 为今后判别和发现放射性污染和将来核能的利用提供背景材料, 我们于2000年3月开展这项研究。

1 方法 1.1 环境γ辐射测点分布与测量方法

按10 km×10 km网格布点, 市区、旅游区等人口密集地区按1万人口加密布点。全市共设36个测点, 每个测点同时测室内、原野及一条道路。测量仪器FD-71型闪烁辐射仪, 经高压电离室校正。测量时探头垂直向下离地面1 m。室内测房间中央及四角, 测点离墙30 cm以上; 原野测点离周围建筑50 m以上, 离公路20 m以外, 在10 m ×10 m范围内巡测四角及中央; 道路测中心线, 在约10 m内测5个点每个测点取10个读数的平均值, 并按校正系数确定测量值。

1.2 土壤样品采集与测量方法

网格布点与原野γ辐射网格点位一致, 同时考虑不同土壤对样品容量要求酌情加密布点。采样点远离建筑物50 m以外, 且地势平坦, 未遭受污染, 含砂石少, 土层较厚和无积水的地方。按梅花采样法在10 m×10 m正方形中央和四角各取表层10 cm ×10 cm ×10 cm土样一份混合, 去除石块、杂草后装袋。样品经烘干、粉碎、过筛制样后用γ能谱仪(美国ORTEC公司产, HPGeγ能谱仪下同)测定²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K, 用低本底测量仪(BH1217B弱α、β测量仪下同)测定总α、总β活度。

1.3 建材样品采集与测量方法

采集本地区有代表性的12家建材企业生产的水泥、红砖、大理石、碎石、石灰等建材成品和外地产且在本地销量较大的两种瓷砖。样品按国标(GB 6566-86)方法经研磨, 过筛(60-80目), 烘烤至恒重后用γ能谱仪测定²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K。

1.4 食品样品采集与测量方法

根据我市的地形地貌, 选定4个有代表性的采样点, 采集本地生产的大米、肉、鱼、蛋、水果、蔬菜等9个品种, 把每个点所采集的食品按1/4量混合成单一原始样品。样品处理按国标GB 14883.1-94规范进行。即取可食部分洗净、晾干后称鲜重炭化, 在450 ℃干式灰化至白色或灰白色疏松颗粒或粉末状为止。放置干燥器冷却至室温称灰重, 计算灰鲜比。经研磨、过筛(80目), 100 ℃烘干后置干燥器待检。采用γ能谱仪测²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、¹³⁷Cs, 用低本底测量仪测⁹⁰Sr。样品检测前对质控混合食品灰放射性核素分析比对, 测量值均符合质控要求, 样品检测时做3个平行样及回收率试验, 结果以平均值报告。

1.5 水样采集与测量方法

分山区、丘陵地区、沿海平原地区采样, 采样时间分枯水期(1月份)和丰水期(9月份)。水样类型为浅层地下水(8 m~15 m井水), 自来水(出厂水及末梢水), 海水、地面水(河水、水库水)。河水和水库水分上、中、下游采样。水样预处理按国标GB 5750-85方法处理。采用FJ 414低本底α闪烁探头配HW-3202自动定标器测量。α本底计数率小于3个计数每小时, 用²³⁹Pu标准源标定, 相对测量误差不超过±10%。总β用FH 1914低本底β测量装置测量, β本底计数率小于0.6个计数每分钟, 用自制氯化钾标准源标定, 相对误差不超过±15%。

1.6 旅游区氡及子体浓度测量方法

选我市主要的旅游区为测定点, 氡采用双滤膜法测定。双滤膜测量装置为北京核仪器厂生产的FT 648测氡仪, 采样流速30L·min^-1, 探测下限为1.11 Bq·min^-3, 氡子体测定采用Markov快速潜能法, 用PK-60微尘采样器, 以40 L·min^-1流速采样5 min, 用FD 3015射气监测仪于采样后7~10 min测量滤膜上α放射性, 并计算氡子体α潜能。

2 结果 2.1 环境γ辐射剂量率 2.1.1 建筑物室内γ辐射剂量率(表 1)

室内γ辐射剂量率为(6.0~ 19.3)×10^-8Gy·h^-1, 平均为12.9 ×10^-8Gy·h^-1。不同建筑材料室内γ辐射水平依次为砖泥>砖瓦>泥草结构。不同地面材料, 依次为瓷砖>水泥>土。

2.1.2 类型土壤γ辐射剂量率(表 2)

范围在(1.7~ 14.4)× 10^-8Gy·h^-1, 平均为6.8×10^-8Gy·h^-1, 各类型土壤以赤红壤最高、滨海沙土最低, 山区最高, 市区最低。

2.1.3 各类路面γ辐射剂量率(表 3)

范围在(4.8~ 14.3)× 10^-8Gy·h^-1平均值为9.5 ×10^-8Gy·h^-1, 石条路>水泥路>柏油路>土路。

2.1.4 居民受照剂量估算

本次调查没有实测宇宙射线空气吸收剂量率, 仅引用1983年广东省地球γ辐射调查组在我市测定结果(室外和室内宇宙射线空气吸收剂量率分别为2.9 × 10^-8Gy·h^-1和2.6×10^-8Gy·h^-1A) ^[1], 采用UNSCEAR1982年报告书介绍的模式^[2], 天然γ辐射产生的有效剂量当量率与空气吸收剂量率比值为0.75 Sv/Gy, 室内、外居民居留因子分别取0.8和0.2, 估算我市宇宙射线。天然γ辐射和天然贯穿辐射所致居民人均年有效剂量当量分别为230 μSv、680 μSv和950 μSv, 与全国平均水平基本一致(对应值为270μSv、680 μSv和950 μSv) ^[2];居民集体年有效剂量当量为440 man·Sv。

2.1.5 1983年和2000年测量结果比较(表 4)

1983年和2000年所采用的测量仪器, 测量方法, 选点原则, 测量季节基本相同。2000年测量因考虑到市区范围和人口变化较大而增加测点, 其结果与1983年比较, 室内、外γ辐射范围和均值基本一致。但道路结果稍有改变, 这与道路的类型构成变化有关。集体年有效剂量当量因人口增多而增加。

2.2 土壤中天然放射性核素水平

表 5中²³⁸U、²²⁶Ra以燥红壤中含量最高, ²³²Th、⁴⁰K以潮沙泥土中最高, 滨海沙土中各核素含量最低。6类土壤中总α、总β活度含量以燥红壤最高, 滨海沙土含量最低, 与各核素含量基本一致。

2.3 建材中放射性核素水平

表 6各类建材中放射性核素含量差别较大, 其中²³²Th含量红砖中最高, ²²⁶Ra大理石中最高, ⁴⁰K碎石中最高。石灰中各种核素含量最低。不同类型的建材对室内的空气吸收剂量贡献依次为红砖>瓷砖>碎石>大理石>水泥>石灰。除红砖外, 其他内、外照射指数均低于国家建筑材料放射卫生防护标准(GB 6566-86)的限值。

2.4 食品中放射性核素含量 2.4.1 放射性核素含量

表 7所见, 6种核素含量均在国家标准(GB 14882-94)规定范围内。

2.4.2 内照射剂估算

参照《1982年全国营养调查总结》统计出居民的食用量结合表 7计算出居民放射性核素的年摄入量。参照ICRP 30号出版物所推荐的估算方法, 结合某核素的年摄入量, 估算出居民年有效剂量当量见表 8。

2.5 水体中总α、总β活度

表 9所示地下水、地面水、自来水总α、总β活度不论在枯水期, 还是在丰水期都远远低于国家标准(GB 5749-85)规定的限量标准(总α=0.1 Bq·L^-1总β =1.0 Bq·L^-1)。海水总α、总β活度分别超标准的2倍和1倍多; 地面水、地下水、自来水在枯、丰水期总α活度均有差异, 地面水和自来水在枯、丰水期总β活度有差异而地下水差异则无显著性。

2.6 旅游区氡及子体浓度 2.6.1 氡及子体浓度

表 10为各旅游区室内、外氡及子体浓度, 经t检验室内、外氡及子体浓度差异均无显著性。

2.6.2 氡子体平衡因子F及居民受照剂量估算

按UNSCEAR 1986年规定的方法估算, 氡子体的平衡因子F室内为0.33, 室外为0.32按UNSCEAR 1982年资料所采用的方法, 计算人均年有效剂量当量为0.69 mSv·a^-1。

3 讨论

(1) 本次环境γ辐射水平调查严格按卫生部1983年制定的调查方案进行选点、测量及质量控制, 同时以最小的方格布点, 并以1万人口加密布点, 以提高测点的代表性, 测量结果室内、室外及道路的γ辐射剂量率和居民人均年有效剂量当量均在全国平均水平之内^[2], 与1983年测量结果相比较基本一致, 一者说明我市属正常本底水平, 二者说明尽管17 a来我市的工农业生产和城乡建设都有了很大的发展, 但没有造成对环境的辐射污染。

(2) 从土壤的调查结果分析, 不同土壤类型γ辐射水平与各类土壤在地域上的分布基本相吻合, 从而形成了野外γ辐射剂量率:山区>丘陵地区>沿海平原地区>市区的变化规律; 从土壤天然放射性核素测量结果看, 吸收剂量率呈现出潮沙泥土>燥红壤>赤红壤>砖红壤>水稻土>滨海沙土的变化规律。另外从总α、总β活度和土壤γ辐射剂量率测量结果也反映出红壤土质高于滨海沙土质的规律; 从土壤中各种放射性核素含量的均值及吸收剂量率来看, 似高于广东高本底对照区和世界平均值^[3], 这一结果主要是由于红壤土质中各种核素的含量偏高所致。但从我市土壤类型的构成状况分析, 砖红壤和滨海沙土分别占全市自然土的89.25 %和2.5%^[4], 两种土壤已占全市自然土的91.75%, 以这两种土壤核素含量的均值和吸收剂量率做比较, 均在广东高本底对照区和世界均值的范围内。另外我市人口分布的特点是北疏南稠, 有70 %左右的人口居住在南部沿海平原地区(含市区、旅游区), 这一地区的主要土壤是滨海沙土, 本次测量结果所示, 滨海沙土不论是各种核素含量, 吸收剂量率, 还是总α、总β活度及γ辐射剂量率都是最低的。所以从我市居住环境及人口分布特征考虑, 我市绝大部分地区仍属于外照射较低的地区。

(3) 不同建筑材料的室内和道路γ辐射水平从高至低室内依次为砖混、砖瓦、泥草结构, 道路依次为石条、水泥、柏油、土路, 这一变化规律与各地同类调查的结果相一致^[2]。建材中放射性核素的含量变化较大, 主要受所取材料的直接影响。从空气吸收剂量率比较, 表现出红砖>瓷砖>碎石>大理石>水泥>石灰。从建材内、外照射指数分析, 除红砖一个样品超标外, 其他均低于国家规定的限制值; 值得注意的是本次调查发现室内、外γ辐射剂量率比值为1.89(12.9/ 6.8), 大于全国各省市的比值(1.19~ 1.70) ^[2], 且同类砖混结构建筑中以瓷砖地面的γ辐射剂量率最高, 提示与建材特别是装饰材料的质量有直接的关系。说明建材的质量状况对居室辐射的影响是一个不容忽视的问题。目前建材市场十分活跃, 建材的种类繁多, 需求量大, 有必要制定监测、许可、索证等规章加大监管力度, 严把建材的辐射质量关。

(4) 我市生产的9种主要食品中6种放射性核素含量均在国家标准(GB 14882-94)规定的范围内; 6种核素所致的有效剂量当量(127.61μSv/ a), 主要是受大米、果菜类中的²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K含量较高所致。究其原因一者可能是本地属热带气候, 耕地的使用率高, 在耕作过程中施用大量含钾、铀等化学肥料(如钾肥、磷肥)和化学农药造成放射性核素在土壤中残留。二者耕地土壤主要为砖红壤(占89.25 %), 而经对砖红壤²³² Th、²²⁶Ra、⁴⁰K的测量, 其结果比同类调查平均值高^[6], 这可能也是造成大米、果菜类中三种核素偏高的原因, 至于土壤中的放射性核素被植物所吸收和累积的规律还有待进一步研究; 从人工放射性核素测量结果分析, 除大米中的¹³⁷Cs、空心菜中的⁹⁰ Sr含量偏高外, 其余与同类调查结果相一致^[7], 说明本地产的主要食品很少受人工核素的污染。

(5) 水体中总α、总β活度测量结果表明, 我市的地下水、地面水、自来水不论在枯水期, 还是丰水期总α、总β活度均值都远远低于国家标准(GB 5749-85), 这说明我市的本底低, 水体没有受放射性物质污染。在枯水期或丰水期, 不论用总α、或总β活度比较都表现出地面水>地下水>自来水的变化规律。目前浅层地下水是我市农村地区的主要水源, 不论在枯水期还是丰水期, 总α、总β活度都是比较稳定的水源。值得指出的是, 结果显示出海水放射性核素含量较高, 而在沿海农村地区如果采用深层地下水作为饮用水源可能会造成海水的渗透而受放射性污染, 就像海水中氟的渗透造成沿海地区深层地下水含氟量高一样, 所以宜选用大口径的浅层地下水作为饮用水源为好。

(6) 三亚市旅游区室内、外氡浓度均值与北京、武汉、深圳等地同类型的调查结果相似^[7~9], 均在UNSNCEAR估计世界年平均值范围内(室内5~25 Bq·m^-3、室外0.1~10 Bq· m^-3) ^[7~9], 室内外氡子体潜能浓度明显低于深圳、武汉调查结果。氡子体平衡因子F低于UNSCEAR 1986年估算的世界平均值(室内外分别为0.5和0.6);室内、外氡子体浓度差异无显著性是本地区的最大特点, 这与UNSCEAR估计的热带地区室内、外氡浓度无差别是相一致的。这主要是由于滨海地区在自然通风的情况下, 室内、外空气交换能力很强所致。因此, 可将在自然通风情况下, 室内、外氡及其子体浓度看成同一总体, 以其95%的可信区间来估算本地区的正常值范围; 从居民受照剂量估算结果看, 均低于UNSCEAR的估算值。综上所述, 我市旅游区氡及子体浓度均属于较低水平, 但在今后的开发建设中, 必须注意选用低辐射的建材, 保持室内良好的通风。

(致谢: 广东省职防院, 海南省防疫站, 武汉市防疫站协助检测。)