海南“海澄文”地区 放射性地质及环境评价

王贤峰 1、严伟 2

1.海南省地质局 核工业地质大队 海南省 海口市 571100 2.山西省地质勘查局 地质处 山西省太原市 030000

[摘要]本文根据“海澄文”地区放射性地质环境调查成果（2020年度）。统计分析海口市不同地质背景、各地质体的放射性特征和环境放射性现状，综合评价测区放射性环境地质的质量现状，分析其变化趋势和对人类生存环境所产生的辐射影响。计算分析了海口市不同土壤类型的空气吸收剂量率及年有效剂量率，进一步总结评价了海口市地质环境的天然核素辐射水平及其分布规律，对海口市规划管理和开发更好地提供环境地质数据支撑和科学建议。

[关键词] 生态文明试验区（海南）建设 放射性核素 地质环境 照射剂量 辐射环境评价

引言

海口市 是一座富有海滨自然旖旎风光的南方滨海城市。 是国家“一带一路”战略支点城市，海南自由贸易港核心城市，国家环境保护模范城市。自中央12号文件发布以来，海南推动自贸港建设，实行最严格的生态环境保护制度。基于此，2020年度，由海南省地质局申报，海南省核工业地质大队承担了海南省公益地调项目（项目编号：T102662.510）《“海澄文”地区放射性地质环境调查（2020年度）》。以摸清海口市地质环境的天然核素辐射水平，为海南扎实推进国土空间规划体系建设，深入推进国家生态文明试验区（海南）建设，提供科学的基础数据，对加快海南生态示范区的建设有着重要意义。辐射环境是人类生存环境的一个重要组成部分，海口市天然辐射主要来自富铀（²³⁸U）、富钍（²³²Th）、富钾（⁴⁰K）地区，该地区的γ照射强度受人类建设活动、构造断裂、及第四纪覆盖层影响。因此研究放射性地质环境的影响评价，可为海南打造生态示范区提供基础数据。

第一作者：王贤峰（1986-），男，海南省核工业地质大队，从事地球物理勘查及放射性环境调查工作，E-mail:583367340@qq.com，18608984590。

1 海口市地质概况与土壤分布

1.1海口市地层分布

工作区内地层由老到新依次出露古生界、中生界、新生界地层，详见图1-1工作区区域地质图，简述如下：

1、古生界

志留系陀烈组（S₁t）：小面积出露于工作区南部，下部为石英细砂岩、绢云板岩夹灰岩透镜体；中部以硅质绢云板岩为主，夹变质粉砂岩及绢云板岩；上部为绢云板岩夹变质粉砂岩条带。顶部以变质粉砂岩与空列村组石英岩整合接触。

2、中生界

白垩系鹿母湾组（K₁l）：小面积出露于工作区南部，岩性下部以砂砾岩、含长石石英粗砂岩为主，夹泥质铁质粉砂岩和泥岩；上部长石石英细—粉砂岩夹钙泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，常夹安山—英安质火山岩。

3、新生界

古近系昌头组（ ）：小面积出露于工作区南部，岩性上部灰褐色油质页岩与棕红、灰色泥岩、页岩不等厚互层，夹灰白色细砂岩，含介形虫；下部棕红色砾岩夹粉砂岩、棕红色泥岩与灰白色砂岩不等厚互层。

古近系长昌组（ ）：小面积出露于工作区南部，岩性上部为页岩、碳质页岩、油页岩与砂岩、粉砂岩不等厚互层，夹褐煤层，含植物及孢粉化石；下部以杂色砂岩、粉砂岩为主，夹砂砾岩及泥岩。

古近系瓦窑组（E₂w）：小面积出露于工作区南部，岩性灰白、黄灰色不等粒砂岩、含砾砂岩、细砾岩为主，夹青灰色、黄褐色泥岩、粉砂质泥岩及褐紫色含油泥岩、产植物及孢粉化石。

新近系石马村组（N₁ŝm）：大面积出露于工作区南部，岩性下部玻基橄辉岩夹砂砾岩及粘土岩；上部橄榄玄武岩与角砾凝灰岩互层，含 铁化木及果子化石。

新近系石门沟组（N₂ŝ）：小面积出露于工作区南部，岩性下部为火山碎屑岩夹橄榄玄武岩，上部为辉斑橄榄玄武岩、粗玄岩。

新近系海口组（N₂h）：零星出露于工作区北部，岩性共分四段：第四段为灰色粘土、粉砂质粘土，第三段为贝壳碎屑岩，第二段为灰色粉砂质粘土夹玄武质沉凝灰岩，第一段含贝壳碎屑砂砾岩。

第四系：在工作区内特别发育，自下往上分别为：下更新统秀英组（Qp¹x），中更新统北海组（Qp²b）、上更新统八所组（Qp³bs）和道堂组（Qp³d），全新统石山组（Qh¹s）、琼山组（Qh²q）、烟墩组（Qh³y）及冲洪积层（Qh），详见下。

秀英组（Qp¹x）：小面积出露工作区北部，以灰色粘土或亚粘土为主，次为浅灰白色砂层、砂砾层、砾石层，局部夹基性火山岩。

多文组（Qp²d）：大面积出露于工作区内部，岩性分为两段，上段（Qp²d²）为辉石橄榄玄武岩、橄榄辉石玄武岩、橄榄玄武岩；下段（Qp²d¹）为橄榄辉石玄武岩、粗玄岩(辉石玄武岩)、辉石橄榄玄武岩。

北海组（Qp²b）：较集中分布于南渡江以西，上部桔黄、棕红、褐红色亚砂土、砂、砂砾、砂质砾石层，下部砂砾层往往含玻璃陨石或铁质结核。

八所组（Qp³bs）：小面积出露工作区北部，岩性为棕黄、黄及白色粉细砂、中砂及含细砾中粗砂。地貌上表现为Ⅱ级或Ⅲ级海成阶地。

道堂组（Qp³d）：较集中出露工作区西部，岩性分为三段，上段（Qp³d³）为火山碎屑岩；中段（Qp³d²）为基性火山熔岩；下段（Qp³d¹）为沉火山碎屑岩。

石山组（Qh¹s）：小面积出露工作区西部，岩性为玄武质熔岩，底部局部为玄武质角砾熔岩。

琼山组（Qh²q）：较集中出露工作区北部南渡江入海口两侧，岩性为亚粘土夹少量粘土、砂、富含有机质粘土、含砂、细砾亚粘土。

烟墩组（Qh³y）：较集中出露海岸带及河流附近，岩性为砂砾、砂、粉砂质粘土、有机质粘土及海滩岩。未见顶。

冲 洪积未分（Qh）：较集中出露海岸带及河流附近，岩性为砂砾、含砾砂、粉砂、亚粘土等。

图1-1 工作区区域地质图

1. 烟墩组:砂砾、砂、粘土、海滩岩；2、琼山组:亚粘土、有机质粘土、砂；3、石山组:橄榄玄武岩、含火山角砾橄榄玄武岩；4、全新统(未分):砂砾、砂、粘土；5、道堂组三段:火山碎屑岩；6、道堂组二段:基性火山熔岩；7、道堂组一段:沉火山碎屑岩；8、八所组:粉细砂、含细砾中粗砂；9、多文组上段:橄榄（辉石）玄武岩等；10、多文组下段：（橄榄）辉石玄武岩、粗玄岩等；11、北海组:亚砂土、砂、含玻璃陨石砂砾；12、秀英组:粘土、亚粘土、砂、砂砾；13、海口组:粘土、粉砂质粘土、玄武质沉凝灰岩、玄武岩、贝壳碎屑岩；14、石门沟组：火山碎屑、橄榄玄武岩、粗玄岩；15、石马村组：橄辉岩、砂砾岩、粘土岩、角砾凝灰岩互层，含铁化木及果子化石；16、瓦窑组:不等粒砂岩、细砾岩、泥岩、含油泥岩；17、长昌组:上部为页岩、砂岩，下部砾岩、粉砂岩、泥岩与、砂岩不等厚互层；18、昌头组:上部页岩与泥岩互层，下部棕红砾岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层；19、报万组:复成分砾岩、粗～细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等互层；20、鹿母湾组:砂砾岩、长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩、安山-英安质火山岩；21、六罗村组：玄武岩、安山岩、英安岩、流纹质英安岩；22、峨查组下段：主要为变质粉砂岩、绢云石英千枚岩；23、青天峡组:角岩、微晶大理岩、（黑云）绢云碳质板岩等；24、陀烈组:变质石英细砂岩、粉砂岩、碳质板岩、碳质千枚岩、绢云板岩、千枚岩；25、屯昌单元；26、石母屋单元；27、琼中县单元；28、黎母岭单元；29、美合单元；30、下园侵入体；31、实测断层；32、推测断层；33、工作区范围；34、地质界线；35、地层不整合接触界线；36、火山口。

1.2 海口土壤类型与分布特征

海口市土壤分为水稻土、砖红壤、菜园土、冲积土、碱酸土、滨海砂土、火山灰土、火山石质土8个土类。

水稻土：是海南岛主要耕作土壤，广泛分布，是在长期栽培水稻条件下形成的特殊土壤，可以在各种母质上形成，但以运积母质为主。

砖红壤：广泛分布于低丘、台地，多发育于深度风化的岩石风化壳及其运积物上，土壤母质类型主要有玄武岩型（红色、砖红色）、花岗岩型（黄色、褐红色），浅海沉积物型（黄棕），其中浅海沉积物型成土母质为第四系浅海沉积物(Qp2b、Qp1x)。

菜园土：是指具有≥50cm厚熟表层的人为土，一般分布在城市郊区和村庄周围，多为农田，肥力水平高。

冲积土：又称潮砂泥土，是以河流冲积物和浅海沉积物为母质，在地下水的影响和进行旱作耕作下形成的耕作土壤类型，含砂量较高，主要分布于沿海冲积平原和海积平原。

碱酸土：又称滨海盐渍沼泽土，主要分布于红树林地区，土壤具盐化和酸化，且酸性较强（ph3.0左右），土壤呈淤泥状，表层灰黑，下部灰蓝。

滨海砂土：广泛分布于沿海一带的平原、阶地和台地，海拔一般小于20m，是在近代海相沉积物上形成的土壤，土层一般较深厚，土体中含有大量砂粒，多达80~90%，松散状。

火山灰土：土壤颜色为棕色、暗棕色。土层薄，土体以粘性土为主，含玄武岩风化碎块，其成土母岩为第四系玄武岩(Qpβ、Qh1s)。

火山石质土：工作区内主要分布于石山镇一带，成土母岩为第四系火山岩(Qh1s)。土层较薄，厚度一般小于10厘米。土体含大量的石块和碎屑，土壤颜色为棕灰色。

2 海口市放射性水平调查

2.1调查方法

调查方法以地面伽玛能谱测量为工作手段开展放射性系统评价工作，其目的是查明工作区天然U、Th、K和伽玛总道含量值的地质成因及放射性影响。野外实际工作按500m×250m网格测点，测点精度未超过图面精度1mm（25m），若遇障碍物则根据实际情况进行适当调整，一般最大偏差不超过线距或点距的一半。测量仪器主要为FD-3022-I便携式地面多道伽玛能谱仪和GPS，能谱仪为FD-3022系列升级版，采用集成化控制，使用最新的BGO晶体，无源自动稳谱。该仪器可快速测量，自动存储，主要用于测量地面天然U、Th、K和伽玛总道含量值。

2.2测量质量保证

将仪器送核工业计量检测中心统一标定，经检定合格获得有效检定证书后投入野外使用。野外工作前对仪器做了短期稳定性检查，将该次检查数据作为基准数据。野外使用时，每两个月进行短期稳定性检查，每天使用前后进行长期稳定性检查，将短期稳定性和长期稳定性检查的检查值与第一次短期稳定性的基准数据平均值对比，相对误差均未超过±5%或±10%即为合格。

仪器设备分别在6月、8月、10月测量的短期稳定性检查的总道、K、U、Th含量值变化不大，5台仪器3次30个读数的含量值变化不大，其曲线对比图见图2-1。标准偏差均符合规范要求。

图2-1 4号仪器6月、8月、10月短期稳定性曲线对比图

仪器的长期稳定性检查在野外每天使用仪器前、后进行。在1号工作模型基准点测定仪器各道的含量值。每次计数时间为 1min，取 10 组读数的平均值，将其与第一次在同样条件下测取的相应平均值对比。铀、钍含量相对偏差均分别在±5％之内，钾含量相对偏差在±10％之内；各次测量结果按时间顺序作铀、钍、钾含量变化曲线图。见下图2-2、2-3、2-4。

图2-2 U含量变化曲线图 图2-3 U含量变化曲线图 图2-4 U含量变化曲线图

2.3 异常数据处理及评价指标计算

根据铀、钍、钾元素含量大于或等于地质体背景平均值的三倍确定为异常值。根据总量异常圈定的等值图见图2-5。

图2-5 海口市总量含量等值线图

根据本次调查结果，结合地质图、海口市居住现状，将海口市初步分为5个异常区，分别为海口主城区、石山镇、大致坡镇、南渡江沿岸和甲子镇，初步分析如下：

海口主城区异常区放射性以钾异常影响为主，铀、钍呈星点状分布，分析认为该区的南渡江西侧的放射性异常主要受城市建设影响，城市建设使用大量的水泥材料，以及铺设花岗岩等石材地面等，导致放射性升高。该区的南渡江东侧的放射性异常，其原因在于城市建设影响和河相沉积地层富含放射性核素综合导致。

石山镇异常区放射性以钾异常影响为主，分析认为该区放射性异常主要受石山组地层影响。

南渡江沿岸异常区放射性以铀、钍、钾异常综合作用为主，分析认为该区放射性异常沿南渡江间断状连续分布，分析认为该区的南渡江西侧的放射性异常主要受河相沉积地层富含放射性核素影响。

大致坡镇异常区放射性以铀、钍、钾异常综合作用为主，分析认为该区放射性异常主要受印支期花岗侵入岩和古近系油页岩地层综合影响。

甲子镇异常区放射性以铀、钍异常综合作用为主，钾异常星点状分布，分析认为该区放射性异常主要受印支期花岗侵入岩影响。

2.3.1 辐射评价

仪器测量所得的含量值与比活度的关系，根据野外仪器所测得的²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K放射性含量值见表2-1, 按（2-1）式^[1]换算成²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K的比活度，对海口地区5个异常区的换算结果如表2-2所示。

（2-1）

表2-1 5个异常区放射性核素的含量表 (ppm)

表2-2 异常区放射性核素的比活度分析表 (Bq/kg)

放射性对人体产生的照射效果可以通过年有效剂量当量值来体现，根据测量结果，对距地面1 m 高处的γ 辐射吸收剂量率和年有效剂量率进行了计算，并重点评价了工作区异常点（带）的放射性水平。

根据（1）式计算得到²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K放射性比活度，再由Beck公式^[2]（2-2）式计算离地表1m高处空气中的γ辐射吸收剂量率：

（2-2）

式中：D_γ为离地表1m高处空气的γ辐射吸收剂量率，nGy/h； 、 、 分别为²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K的转换系数，分别为0.462、0.604 和0.042,nGy·h^-1/ Bq·kg^-1， 、 、 分别为²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K的比活度，Bq·kg^-1。

环境γ辐射吸收剂量率（D_γ）对人体产生的年有效剂量（H）可由（2-3）式^[3]计算：

（2-3）

式中：H年有效剂量率,mSv/a;D_γ是γ空气吸收剂量率，nGy/h；0.2是室外居留因子；0.7(Sv/Gy)是大气中吸收剂量转换成年有效剂量的换算系数。

对海口地区异常点（带）的γ 辐射吸收剂量率及年有效剂量率的计算结果列于表2-3。

表2-3 异常区放射性核素的空气中γ 辐射吸收剂量率和年有效剂量率

2.3.2 海口市地区不同土壤及其放射性水平

调查区域范围土壤包括海口市土壤分为水稻土、砖红壤、菜园土、冲积土、碱酸土、滨海砂土、火山石质土7个土类。

对工作区的土壤进行统计，并计算它们的剂量率和年有效剂量率，计算结果列于表2-4。

表2-4 海口市不同土壤及其空气中γ辐射吸收剂量率和年有效剂量率

3 结论

从表2-3中的年有效剂量率数据可知，海口市5个高异常区中，年有效剂量最小值为0.13mSv/a，最大值位于甲子镇，其值为0.34mSv/a。5个异常区域中均低于全国平均辐射水平,未超一般公众年有效剂量率（照射条件为全身）1mSv/a的限值管理。表2-4为海口市不同土壤类型及其放射性水平，由表2-4数据看，砖红壤的剂量率和年有效剂量率较其他土壤都高，剂量率均值最小值为1.17nGy/h，最大值为284.69nGy/h,超过了全国剂量率均值81.5nGy/h,年有效剂量率最高均值可达0.35m Sv/a。水稻土、滨海沙土、冲积土、菜园土、年有效剂量率最高值为0.21-0.26mSv/a。火山石质土、碱酸土年有效剂量率较小，其值范围在0.08-0.11mSv/a。主要分布在海口石山镇、演丰镇，桂林洋地区。海口市主城区受城市开发建设活动的影响，天然放射性环境出现个别异常，但辐射影响作用较小。海口市天然辐射高本底区域主要表现为岩石(土壤)²³⁸U和²³²Th核素含量异常，主要剂量贡献为印支期花岗岩。

主要参考文献

[1] 杨强，葛良全,等.成都平原放射性环境地质评价[J]. 铀矿地质，2010(4):251-256.

[2] 程业勋，王南萍，等.核辐射场与放射性勘查[M].北京：地质出版社，2005年.247-249.

[3]吴信民，刘庆成，杨亚新，等.广东下庄铀矿田土壤天然放射性测定及环境影响评价[J]. 核技术, 2005(12):32-35.

[4] GB/18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S] . 2002.

[5]谢尚平，周钦渊，刘庆成，等. 高速公路建设中的辐射监测和防护[J]. 铀矿地质, 2007(1):62-66.

[6]夏宁，姜学钧，刁少波，等. 青岛市天然放射性环境地质调查[J]. 物探与化探, 2008(10):559-563.

9