江西省上饶县石煤矿区γ辐射水平调查与研究

张 望 魏信祥 王红海 张麟熹 匡福祥 许乃政

(1.江西省核工业地质局测试研究中心，江西 南昌 330002；2.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏 南京 210016)

1 引言

石煤是在贮藏在古老地层中的一种煤炭资源，是五亿年前地质时期的藻类、菌类等低等生物在浅海环境下形成的无烟煤，具有高灰、高硫、低碳和低热的特点，并含有多种伴生矿(李莹等，2004；叶际达等，2004)。最早在上世纪70年代末期，江西省煤炭局、地质局、冶金局组成联合专业队伍就对省内的石煤资源开展过系统的考察工作，查明含石煤地层面积约6200 km2，主要分布在赣西北、赣东和赣南崇义县局部地区，全省石煤资源综合考察可靠储量80141万吨，可能储量603262万吨，合计储量683403万吨(江西省煤炭厅，1981)。

1991～1993年，国家环保局和中国核工业总公司合作，在石煤储藏量占全国90 %以上的湖北、湖南、安徽、江西、浙江等五省开展放射性石煤伴生矿开发和利用对环境影响的研究。调查了上述5省石煤矿区土壤、石煤(渣)、碳化砖、水和气溶胶等环境介质中天然放射性核素水平，结果发现石煤的开发和综合利用使环境放射性水平增高和居民受照剂量增加(孔玲莉等，2006；刘鸿诗等，2005)。

上饶县是我省石煤资源储量最为丰富的地区之一，石煤的开发利用历史悠久，全面调查了解该区放射性水平及石煤开发利用所致的环境影响意义重大。笔者选择上饶八都石煤矿区作为调查对象，开展了详细的天然放射性水平调查。本文主要介绍此次石煤矿区环境天然γ辐射空气吸收剂量率水平的调查结果。

2 调查方法及测量仪器

工作区γ辐射空气吸收剂量率测量点位为近似网格式，测点密度大约为1点/km2。在下寒武统荷塘组石煤矿集中分布区(煌固-更坞一带)适当加密，测点密度大约2-3点/km2。在测区西北部人口稀少的低山-丘陵区，适当放疏，测点密度大约1点/2-4 km2，总的测点数量为66个。

每个测点读取10个测量数据，用Grubbs检验法剔除离群值，然后取算术平均值D贯，即为该点的贯穿辐射剂量率，扣除仪器对宇宙射线的响应值D宇后，将所获值作为该点的γ辐射空气吸收剂量率D。

D=D贯-D宇

其中，D宇经实地测量为12.9 nGy/h。

γ辐射空气吸收剂量率现场测量严格执行《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T14583-93)，测量仪器为美国赛默飞公司生产的高灵敏度环境级FH40G型X-γ剂量率仪，测量范围1×10-6～1 Gy/h。仪器经检定合格并在有效期内使用，开始测量之前仪器进行了长期稳定性、短期稳定性检查，满足规范要求，测量数据稳定可靠。

3 调查结果与讨论

3.1 工作区γ剂量率水平

本次调查在八都石煤矿区共实测γ辐射空气吸收剂量率66个，对66个γ辐射空气吸收剂量率数据进行参数统计分析，结果列于表1和图1。

表1 八都石煤矿区γ辐射空气吸收剂量率参数统计

图1 八都石煤矿区γ辐射空气吸收剂量率频率直方图

由上图和上表的统计结果可知，八都石煤矿区γ辐射空气吸收剂量率变化范围为47.2～1151.1 nGy/h，集中分布于100-125 nGy/h(占比超过30%)，中位数为124 nGy/h。数据整体呈明显的正偏态分布，直方图中“拖尾”现象明显，可能是受区内分布一定数量的石煤矿山高测值点影响。统计结果显示，γ辐射空气吸收剂量率变异系数高达0.9，表明数据分布不均匀，呈现出明显的分异，另外频率直方图偏度达到2.6，不符合正态分布，因此以中位数来代表八都石煤矿区的γ辐射水平。与全国原野γ辐射剂量率均值(62.8 nGy/h 全国环境天然放射性水平调查总结报告编写小组，1992)、江西省原野γ辐射剂量率均值(73.3 nGy/h 李莹等，1991)及上饶地区原野γ辐射剂量率均值(69.8 nGy/h 李莹等，1991)相比，八都石煤矿区γ辐射水平明显偏高，均值分别是前者的1.97、1.69、1.78倍。

八都石煤矿区的γ辐射空气吸收剂量率等值线图(图2)直观的反映了工作区天然γ辐射场的分布特征。中部煌固-更坞一带及西南部大骆村-张家一带形成两个明显的高背景场。它们的形态类似，均呈现串珠状，其中中部的高背景场NNW走向，西南部的NE走向。两个高背场的分布位置均与该区石煤矿的产出位置完全一致，高值点也全部位于石煤矿山。

图2 八都工作区γ辐射空气吸收剂量率等值线图

3.2 γ剂量率水平影响因素

根据工作区测点出露地质体及岩性特征将γ剂量率分为10组，不同地质体γ辐射空气吸收剂量率统计结果见表2。通过对比可以看出，出露地质体不同，地表γ辐射空气吸收剂量率差异很大，其中荷塘组均值最高为408.6 nGy/h，是全区均值的3倍，超过江西省及上饶地区背景值的5倍，该组主要出露岩性为灰黑色碳硅泥岩，为区内石煤矿的赋存层位，属于典型的γ辐射高背景区，与前人在赣西地区对该套地层的调查结果一致(王红海等，2017；Xu et al.，2018)。统计均值最低是白垩系河口组的74.4 nGy/h，与江西省背景值相当，略高于上饶地区背景值。其他地质体γ剂量率均值均明显高于江西省及上饶地区背景水平。

表2 不同地质体γ辐射水平统计表

通过将工作区地质图与γ剂量率等值线图叠合(图3)，可以明显看出，区内γ辐射水平主要受控于地质背景，地质体的分布特征强烈影响其γ辐射水平，γ辐射高值区集中分布于工作区中部的下寒武统荷塘组出露区。

注：图中含黑色条带的地层为赋石煤荷塘组

4 结论

通过对江西上饶县八都石煤矿区环境天然γ辐射吸收剂量率调查结果可以得出以下几点结论：

(1)八都石煤矿区γ辐射空气吸收剂量率变化范围为47.2～1151.1 nGy/h，平均值约为124 nGy/h，分别是全国、江西省、上饶地区背景值的1.97、1.69、1.78倍，石煤矿的开发导致区内γ辐射水平有明显的升高。

(2)通过对不同地质体γ辐射空气吸收剂量率赋的统计，发现赋石煤岩层下寒武统荷塘组的均值最高为408.6 nGy/h，超过江西省及上饶地区背景值的5倍，该套岩层的开发利用应特别注意辐射防护。

(3)调查区环境天然γ辐射空气吸收剂量率的主要受地质背景的影响，地质体的分布特征控制着区内γ辐射水平的分布。