环境放射性水平是环境质量评价的重要指标, 在自然条件下, 区域环境放射性本底主要来源于地表土壤、岩石和宇宙射线。自20世纪中期以来, 人类核活动日益增加, 对区域环境放射性水平产生了重要影响, 例如1986年4月26日发生在前苏联切尔诺贝利的重大核事故, 其影响波及整个欧洲^[1]。目前, 由人类活动而产生的环境放射性来源主要有:核武器试验的沉降物、核燃料循环的"三废"、医疗照射引起的放射性污染、其他各方面来源的放射性污染等^[2]。环境中放射性核素进入生物体(人体), 其射线对有机体产生持续性辐射照射, 可能引起人体组织或者器官的损伤, 辐射照射持续到放射性核素衰变为稳定性核素或全部被排除体外。

环境放射性污染影响的广泛性、危害的隐蔽性和长期性特征, 受到各国政府相关部门的普遍关注, 英国较早地开展了环境辐射本底调查, 并绘制了其陆地辐射水平分级图^[3]; 瑞士1992年绘制了瑞士陆地环境天然辐射水平分级图^[4]; 美国也于上世纪九十年代建立了全国性监测环境放射性水平的土壤放射性背景体系^[5]。

我国政府高度重视辐射环境的安全, 随着2003年10日1日《中华人民共和国放射性污染防治法》的颁布和正式实施, 环境放射性研究得到显著加强, 初步的研究结果表明, 我国整体环境未受到放射性污染, 辐射环境质量仍保持在原有水平^[6]。当前, 我国中长期发展战略已经将核能作为重要的替代能源, 核能将在未来能源供应中发挥越来越显著的作用。因此亟待在我国整体环境未受到放射性污染的情况下, 构筑监控区域环境放射性污染的基础——土壤放射性背景体系。

1 土壤放射性背景体系

土壤是连接大气圈、生物圈、岩石圈和水圈的枢纽, 是人类食物链的源头。作为环境样品, 土壤是监测环境放射性水平的重要内容。土壤的非移动性、吸附性、综合性特征能够反映环境放射性整体水平; 土壤特有的记忆特征, 克服了空气、水体的流动性和暂存性, 为在不同时间尺度和空间尺度开展环境放射性研究提供了保证^[7]。

环境放射性与人类生存健康密切相关。土壤放射性背景体系的建立是环境放射性研究的基础, 也是对我国现有环境背景体系的完善。土壤放射性背景体系在环境影响评价、农业规划、医疗卫生等领域具有广泛的应用性, 该体系的建立将会推动相关领域科学研究及成果转化, 产生不可替代的环境效益与社会效益。

2005年9月, 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所对福建省部分地区进行了环境放射性水平实地调查。本次调查选取地点为福建省宁德市市郊、莆田湄洲岛、漳州市岗尾镇、厦门市市郊四地。样地均为受人为扰动较少、有少量草木覆盖的平缓山前坡地。在选取的样地挖掘土壤剖面, 使用便携式γ谱仪对剖面的表层土壤和母质进行γ照射量率的测量。由于采样点地处丘陵, 土层较薄, 因此只需挖制深约50cm的土壤剖面, 即可达到土壤母质层。测量时便携式γ谱仪探头距表层土壤为0.1m, 距剖面底部土壤母质为0.05m, 每一测量对象记录10个测量值。另外, 应用同样的方法, 对莆田湄洲岛的沙滩与海岸岩石也进行了γ照射量率的测量, 共获得土壤环境信息和测量数据100余个, 其结果见表 1。

调查使用德国Target公司生产的便携式数字γ谱和剂量率测量仪。仪器主要由直径2.54cm, 长5.08cm(Φ1"×2")的NaI(Tl)闪烁体探测器和GM计数管组成, 可测10nGy/h~1 Gy/h之间的剂量率, 对¹³⁷Cs源的灵敏度为每μGy/h>500 cps。仪器内置有大约500Bq的¹³⁷Cs标准刻度源, 在每次开机时仪器自动进行刻度校正。此外, 谱仪在中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所国家二级剂量学实验室进行刻度, 检验合格。

2 结果与讨论

福建省主要天然放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th分别为全国均值的1.5倍、1.8倍、2.0倍, 天然γ辐射吸收剂量率远高于其他省份, 因此福建省环境放射性水平是全国最高的省份^[8]。本次调查所选区域位于福建省东部沿海地区, 成土母岩多为火山碎屑岩, 土壤以砖红壤性红壤为主。结果表明, 在花岗岩和火山岩为主的成土母岩上发育而来的砖红壤性红壤具有很高的天然放射性。

分析比较宁德市、漳州市与厦门市表土与母质的照射量率数据表明:在同一地点, 成土母质放射性水平高于表层土壤放射性水平, 可见在成土母质向土壤发育的过程中, 随着放射性矿物的流失, 天然放射性水平逐渐降低。也正是由于这个原因, 放射性核素含量较高的母岩地区, 土层越薄, 母质离地表越近, 或者母质裸露越多, 则天然放射性水平越高。

此外, 湄洲岛鹅尾山海岸大片裸露的火山岩, 其γ照射量率均值为446nSv/h, 最高可达483nSv/h; 岛上港楼村两处园地土壤类型为河流冲积物, γ照射量率平均值分别为69nSv/h和103nSv/h; 岛上黄金沙滩海岸γ照射量率平均值为33nSv/ h, 最低值为28nSv/h。由此可知, 火山岩的γ照射量率高于主要由河流淤积的岛屿表土的γ照射量率, 远高于由海洋冲击形成沙滩的γ照射量率。