坑道是部队战斗、训练的重要场所, 某部队由于工作的需要, 每天有近百名指战员在坑道内工作几个小时, 其环境质量直接影响指战员的身体健康。由于坑道通风不良造成的坑道内氡及其子体的水平上升; 工作区大量地使用计算机、显示器等放出射线的仪器; 以及坑道所处地区差异等因素都有可能导致其辐射水平高于一般建筑物。通过对某部队天然外照射水平的测量, 了解其变化规律, 掌握其影响因素, 以此为天然贯穿辐射测量的研究积累资料。
1 仪器与方法 1.1 瞬时测量法 1.1.1 仪器设备由德国生产的LB-123万能型辐射仪。该仪器具有较高的灵敏度, 对地层γ辐射和宇宙射线有良好的能量相应特性, 稳定性好, 测量前与Rss~ Ⅲ型高压电离室进行对比。测量时仪器探头垂直朝地面, 距地面在(1.0 ±0.3)m, 每个测点读50个读数, 每隔5 s读一次。
1.1.2 测量点的选择和布设测点的选择主要分为两类, 一类为工作区域, 如坑道的进口、内部、出口以及距这些地方一定距离处; 另一类主要是生活区的各测点。室外测量点分为道路、原野和河流, 室内测量地点, 在实验组分别选择为坑道(入口、中间)、有视屏显示终端(Visual Display Termination, VDT)的房间、普通办公室和卧室。
1.2 热释光测量法 1.2.1 仪器设备① 英国654型TOLEDO读出器② FJ-411型退火炉③热释光剂量计④刻度源。
1.2.2 测量方法采用军事医学科学院放射医学研究所研制的BIRM-1000型徽章式热释光个人剂量计, 内置4个LiF:(Mg, Cu, P)热释光探测器。测量时间为三个月。考虑剂量计贮存期间及自辐射等附加照射, 每个测量周期均同时放置本底剂量计。
1.2.3 质量控制① 定期筛选, 刻度标准曲线。②严格控制退火和测量条件。③调查范围和样本容量的确定。④尽量减少人为和环境影响。⑤宇宙辐射的确定。
热释光剂量计测得的值是总贯穿辐射, 其中包括γ辐射和宇宙辐射(指宇宙辐射中的电离成分), 需把宇宙辐射从总贯穿辐射中分离出来。由于本研究条件所限, 我们采用了文献[2]上的数据作为宇宙辐射的剂量值。为便于与其他方法进行比较, 在处理数据时, 均统一采用剂量率。
2 结果 2.1 瞬时测量法 2.1.1 瞬时法测量某部队工作区域γ辐射剂量率在某部队工作区选择68个点, 坑道内γ辐射剂量率全部测点的算术均值为9.58× 10-8Gy.h-1, 与对照地区陕西省室内均值10.0× 10-8Gy.h-1接近。坑道外γ辐射剂量率全部测点的算术均值是7.21×10-8Gy.h-1, 与对照地区室外均值6.3×10-8 Gy.h-1接近。
2.1.2 瞬时法测量某部队生活区附近γ辐射剂量率在某部队生活区共选择119个点, 室外γ辐射剂量率全部测点的算术平均值为5.58×10-8Gy.h-1, 与对照地区相近。室内γ辐射剂量率全部测点的算术均值为7.20×10-8Gy.h-1, 人口加权均值为7.32×10-8Gy.h-1, 与对照地区平均水平接近, 低于我国均值(9.27×10-8Gy.h-1)。
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表 1 两种方法测得某部队坑道内、室内天然贯穿辐射剂量率(×10-8Gy.h-1) |
这些房间剂量率的均值均高于未使用的房间。在正常情况下, 显像管所发出X射线照射量率小到可忽略不计的程度, 即使在开机、关机状态也不会产生超过本底辐射的剂量率。VDTs发出射线的主要来源是荧光屏玻壳中40K及微量稀土元素所产生的β和γ射线, 但这些剂量远低于国际有关标准。本次调查发现, 使用VDTs的房间其剂量率虽高于未使用的房间, 仍在天然本底辐射的范围之内。
2.1.4 地下室的γ辐射剂量率地下室的剂量率与一楼差异不大, 但高于其他楼层。这可能与地下室更接近地面, 即某部队所在位置的地质结构对地下室的影响较大有关。另外这是否还说明天然γ辐射剂量率的高低与空气中氡及其子体浓度之间有一定的关系, 有待进一步的研究。
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表 2 两种方法测得某部队生活区γ辐射剂量率(×10-8Gy.h-1) |
在某部队工作区选择83个点, 坑道内贯穿辐射全部测点的算术均值为8.43×10-8Gy.h-1, γ辐射全部测点的算术均值为5.91×10-8Gy.h-1, 人口加权均值为5.67×10-8 Gy.h-1, 低于UNSCEAR 1993报告[1]的全世界室内照射人口加权均值(8.0×10-8Gy.h-1)。坑道外贯穿辐射全部测点的算术均值为9.22×10-8 Gy.h-1, γ辐射全部测点的算术均值为6.13×10-8 Gy.h-1, 与UNSCEAR 1993年报告[1]公布的世界均值(5.7×10-8Gy.h-1)相接近。
2.2.2 某部队生活区附近贯穿辐射生活区室外贯穿辐射全部测点的算术均值为9.21×10-8 Gy.h-1, γ辐射剂量率平均值为6.70×10-8Gy.h-1, 与对照地区相近, 室内贯穿辐射全部测点的算术均值为9.96×10-8Gy.h-1, γ辐射全部测点的算术均值为6.93×10-8Gy.h-1, 人口加权均值为6.76×10-8 Gy.h-1, 与对照地区相近。
2.2.3 使用视屏显示终端(VDTs)的房间使用计算机或显示器较多的办公室, 其剂量率值并未比别的房间, 如卧室等非使用计算机的房间高。这里详细原因尚待进一步探讨。
2.2.4 地下室的γ辐射剂量率地下室的剂量率较其他房间的平均值稍高, 但差异不大。这与瞬时法测量所得的数据有一定差异。
3 讨论在正常本底地区, 对一般公众, 年平均辐射剂量的28%是来自宇宙辐射和陆地γ辐射的外照射。宇宙辐射中, 人类主要受次级宇宙射线的照射; 地球γ外照射主要来源于地层中的天然放射性物质, 对人类而言, 主要是土壤和建筑材料中的原生放射性核素, 这些核素主要有40K、238U系、232Th系, 次要的有87Rb和235U。在室外, 人体受到的γ辐射很大一部分来自砖、石及土壤表面。辐射水平的高低, 主要取决于40K、238U系、232Th系等核素在土壤、岩石、建筑材料等中的浓度高低, 即取决于当地的地质情况[2]。
3.1 两种测量方法的比较瞬时测量法所测的坑道外和室外地球γ辐射值较高, 较热释光法结果偏高, 这在以前的研究中有所证实[3~7]。如国内大规模测量天然辐射时, 常采用瞬时剂量测量法, 但也有一些省市同时采用三种方法, 即高压电离室结合闪烁γ辐射仪测量剂量率, 用热释光法测累积剂量, 用多道γ能谱仪测土壤、岩石等物质中放射性核素的含量, 将这三种方法相互比较, 有的发现热释光法的结果较最佳值(三种方法的平均值)偏低(偏低可达20 %), 且偏离程度较另两者大; 有的则发现三种方法的测量结果基本符合, 差别不大[4]。从瞬时法和热释光法二者的测量结果中可看出, 累积测量实际是反映了某测点在某一时段的所有剂量的总和, 真实地反映了外界因素的影响, 出现数据上的涨落, 但这种涨落在进行统计学计算时, 可以通过平均值等方式较真实反映实际的剂量; 而瞬时测量法反映的是当时测量的剂量, 易受外界因素影响, 但中瞬时法和累积法二者的研究结果总的说来应是接近的, 二者的差异不显著。
3.2 坑道内外、室内外天然外照射水平坑道内外、室内外γ辐射剂量率与对照地区平均水平相近, 在正常本底范围之内。坑道内贯穿辐射水平较坑道外、室内外低, 主要是与坑道经过被覆且位于山中, 宇宙射线被屏蔽有关。坑道内外、室内外γ辐射剂量率相近, 无差异, 主要是因为他们处于同一地区, 土壤中放射性核素含量相同的原因。
3.3 使用视屏显示终端房间的γ辐射剂量率用瞬时法测量时, 使用VDTs的房间, 其剂量率的均值均高于未使用VDTs的房间, 但仍在对照组室内γ剂量率的范围之内(5.60 ~ 16.90)× 10-8Gy.h-1, 即仍在天然本底辐射的范围之内。用累积法测量时, 这些房间的剂量率值并未比别的未使用计算机的房间高。这可能与瞬时测量时计算机多处于开机状态, 而累积法是进行长期测量有关。但详细原因尚待进一步探讨。
3.4 地下室的γ辐射剂量率瞬时法和累积法测量的地下室的剂量率都高于地上的房间, 这是否说明天然γ辐射剂量率的高低与某部队所在位置的地质结构, 空气中氡及其子体浓度之间有一定的关系, 有待进一步的研究。
| [1] |
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation.Sources and effects of ionizing radiation[R].New York : United Nations; 1993.
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| [2] |
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潘自强. 中国国民剂量初步评价[J]. 辐射防护, 1997, 17(2): 81-101. |
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李蓉. 天然外照射及其研究动态[J]. 中国辐射卫生, 1998, 7(4): 255-257. |
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卫生部环境贯穿辐射累积剂量调查协作组. 中国环境天然贯穿辐射水平与评价[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1989, 9(4): 225-231. |