Question

环境辐射剂量率测量

Answer 1

宇宙射线的照射剂量与所处的纬度及地势高度有关，赤道和两极都比较低，中纬度地区，尤其是北半球中纬度地区为最高值。地壳中放射性元素分布是不均匀的，取决于岩石类型和地质环境，表10.3.1中所列的是四种岩类的平均值。花岗岩中各种放射性核素都比较高。

地表大多为土壤覆盖，因此在多数地区土壤是辐射剂量的主要来源。而土壤中放射性物质决定于母岩的含量。但土壤结构松散，又由于铀易溶解流失或聚集，对铀系来讲一般处于不平衡状态，而钍系总是平衡的，表10.3.2是土壤中⁴⁰K、²³⁸U、²³²Th的平均含量及相应的空气吸收剂量率和照射量率（地面1 m高计算值）但地表放射性水平并不是稳定不变的。主要受湿度影响较大。

表10.3.1 岩石中放射性核素含量和吸收剂量率（地面1 m高计算值）

表10.3.2 土壤中放射性核素含量和吸收剂量率（地面1 m高处吸收剂量率）

地球γ辐射主要是由原生辐射和宇宙射线所产生的感生放射性组成。因为前者是在太阳系形成的初期阶段生成的，所以称为原生放射性。外照射剂量率测量中，假设天然放射性在土壤中分布是均匀的，²³⁸U和²³²Th与其子体衰变链达到平衡。

地表γ辐射水平（随时间）的变化，主要是由土壤中含水量的变化、冰雪覆盖层厚度和氡（钍）气子体在大气中的浓度变化所引起的。地面上方的吸收剂量率将随土壤中含水量的增加而减少，其中对⁴⁰K和²³²Th系产生的吸收剂量的减少较大。对同一地区，干旱年的空气年吸收剂量比多雨年高20%～25%。一般情况下，土壤中水分的季节变化可引起γ辐射水平10%左右的变化。

对²³⁸U系来说，土壤中水分的影响与⁴⁰K和²³²Th系不同。一方面土壤中水分的增加使土壤内孔隙堵塞，因而阻止了氡由土壤中逸出到大气。如果这种情况持续几天，在土壤中便会建立起²²⁶Ra^-222Rn的平衡，这样便增加了氡子体对吸收剂量率的贡献。

地球γ辐射随高度增加而减弱，在1 000 m高度可忽略地球γ辐射的贡献。由于地质结构的不同和土壤母岩差异，不同地区天然γ辐射水平存在差别，个别高本底地区地表γ辐射剂量率可高出大多数地区正常本底10倍以上。

江、河、湖、海的水体中放射性核素含量较低，氡的含量也很低，一般不超过1 Bq/kg。地下水中氡的含量决定于经流的途径，一般讲裂隙地下水氡的浓度比较高，有的可达数千Bq/kg。

室外大气中氡及其子体的浓度决定于当地的岩石、土壤类型和构造结构。也和气象条件关系密切。大气中其他放射性核素浓度很低。

生物圈中放射性核素，主要是⁴⁰K，植物平均含量在0.05%左右，草地高于木本植物，密林上空可达10 000 Bq/m²，钾是人体的必需元素，成人每kg体重含钾108 g左右，⁴⁰K（0.0119%丰度）的平均活度约为55 Bq/kg。

除上述之外，就是人为引起的放射性核素再分布。

区域放射性辐射水平测量，实质上是区域放射性γ辐射本底测量。目的有二：一是为公众选择辐射环境适宜的居住区，二是为核辐射污染监测评价提供背景测量资料。

区域γ背景测量，主要方法是航空能谱测量，有的辅以车载γ能谱测量。少数特殊情况采用地面γ能谱测量。在测量之前要对仪器进行统一校正。测量数据要进行各种修正。包括：高度变化、宇宙射线，仪器本底，康普顿散射，源的几何形状，空中氡的影响等。

目前用于地质找矿的测量仪器，最终给出的结果都是放射性元素的含量单位。根据环境辐射测量要求，要统一将这些数据换算成离地面1m高处空气吸收剂量率单位（Gy/h）表示。再制成统一的吸收剂量等值线图。

大多数国家都是先利用过去做过的，以地质找矿为目的的航空γ测量和地面γ测量的成果图，换算成环境辐射图，美国、俄罗斯和欧洲一些国家都是用总计数率换算成吸收剂量率。