中国的天然辐射剂量率水平.

中国的天然γ辐射剂量率水平【摘要】目的弄清中国天然γ辐射剂量率水平到底是多少。

方法用实际的数据资料分析和讨论各调查采用的仪器和方法的可靠性。

结果文献［1］在调查中使用的质量控制仪器(RSS-111)和方法与国际标准一致，是可行的；文献［2］在调查中使用的质量控制仪器(AEI)比国际标准偏低10%，扣除仪器对宇宙辐射响应的方法导致其结果明显的系统偏低。

结论文献［1］的结果较好地代表了中国天然γ辐射水平的实际情况。

室内空气吸收剂量率人口加权平均值为119.5 nGy．h-1，室外为80.3 nGy．h-1，道路为79.5 nGy．h-1，所致全国居民人均年有效剂量为684 μSv，集体年有效剂量为9.6×105人．Sv。

一、概况评价人类受天然辐射源照射的辐射剂量具有特别重大的意义，一贯倍受有关国际组织和许多国家的重视。

国内也十分重视这个问题。

国家卫生部自1978年组织酝酿全国本底调查的计划，于1984年基本完成全国天然γ辐射剂量率水平的调查工作，并相继发表了有关数据资料［1，3，4］。

本文作者针对中国的天然γ辐射水平明显高于当时联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)报告书公布的世界平均值，也高于各国报告的水平这一事实，发表了《关于中国天然γ辐射水平的讨论》［5］，描述中国天然γ辐射水平的悬殊变化及其地理分布特点，与国际同类资料比较，重点讨论了调查使用的FD-71型闪烁辐射仪和中国天然γ辐射水平比国外偏高的原因。

本调查有RSS-111型高压电离室在全国约3 000个点上的测量数据作后盾［1，3-6］，我们至今对当年的调查数据是很有信心的。

随后，国家环保局也于1983～1990年期间完成了类似的调查工作［2，7］。

不幸的是两个调查结果之间存在明显的系统偏差，某些作者曾先后对二者差别进行过讨论或评述［7-10］，本文作者发表这篇文章的目的是为了进一步弄清我国天然γ辐射水平的实际情况。

二、有关天然γ辐射水平的比较表1分别为文献［1］和文献［2］调查的全国天然γ辐射剂量率数据，表中同时列出了UNSCEAR于1998年收集的54个国家和地区的数据，以及根据中国土壤中天然放射性核素的比活度［11］和UNSCEAR1998年收集的世界40个国家和地区土壤中天然放射性核素比活度及其在此资料中采用的“比活度～剂量率”转换系数(nGy*h-1/Bq*kg-1)计算的天然γ辐射剂量率。

由表1可见：(1)文献［1］实测的数据高于世界平均值，这与中国土壤中天然放射性核素的比活度(产生的剂量率)高于世界平均值是一致的；(2)文献［1］的室外天然γ辐射剂量率的实测值与土壤计算值相当一致，偏差约为2.9%，UNSCEAR的二者偏差约为1.7%，但文献［2］的实测值却比其计算值约偏低17.3%，而文献［2］土壤计算值与文献［1］的实测值又比较一致；(3)文献［2］的实测数据比文献［1］明显偏低，室内约偏低17.5%，室外约偏低22.5%，道路约偏低22.3%。

由文献［1］和文献［7］可知，不仅全国平均值二者存在明显的系统偏差，而且各省区市的室内、室外和道路的数据也无一不存在明显的系统偏差，说明二者偏差确实是系统性的。

表1 天然γ辐射剂量率人口加权平均值的比较(nGy·h-1)注：*不包括约1.2 nGy*h-1［12］的137Cs的贡献；**区域加权均值。

由文献［11］和UNSCEAR(1998)显示，人口加权均值略高于其他均值(高2%～5%)三、关于FD-71的讨论为了与国际标准接轨，在文献［1］的调查中专门引进了两台美制RSS-111型高压电离室作为质量控制仪器。

为了保持RSS-111的标准，采取了下列措施：(1)用226Ra γ源阴影屏蔽法刻度仪器；(2)建立长期稳定的环境参考点；(3)及时与新引进的RSS-111进行现场比对测量［13］(曾先后与北京核仪器厂、湖北医科院、北京放射医学研究所等单位新引进的同型号仪器比对)。

FD-71是文献［1］的现场调查采用的仪器，它对环境本底辐射的响应，它的读数修正公式，它的现场刻度，它的质量控制等，都是以RSS-111为标准的。

自80年代以来，发表过许多专门讨论FD-71用于天然γ辐射剂量率测量的文章［5，14-20］。

本文仅对FD-71再做一些必要的讨论。

1.FD-71对天然γ辐射的响应用226Ra γ源阴影屏蔽法刻度的FD-71，根据其能量响应曲线和典型环境γ辐射能谱，计算了它对天然γ辐射的响应系数，对40K为1.45，对232Th系为1.94，对238U系为2.31，对典型环境γ谱的响应系数为1.84。

对日本、美国、意大利的多个γ能谱计算的响应系数在1.80～2.02之间［5］。

在全国各省区市土壤中天然放射性核素比活度广泛变化的情况下［12］，计算的响应系数的范围值为1.82(北京)～2.08(广西)，全国算术平均值为1.94，1倍标准偏差为0.063(见表2)。

由于232Th系，40K和238U系对全国γ辐射剂量率的相对贡献分别为48%、31%和21%［12］，所以，加权平均的FD-71响应系数为1.87，因此，在实际应用中，平均响应系数取“2”，不会高估全国天然γ辐射剂量率水平，对某一个省区市的平均值一般也不会明显的高估。

根据与RSS-111广泛比较测量的结果，估计对单点测量由此带来的误差约在10%以内(95%置信度)［14，16］。

2.FD-71的读数修正公式由于FD-71的能响特性差，所以，它的读数如果不加修正，那么，在绝大多数情况下将不能代表实际的环境辐射水平。

经过与RSS-111的广泛比较测量研究，得出了它对天然γ辐射的响应系数，对宇宙辐射的响应系数及其自身本底辐射剂量率，得出了适用于FD-71的修正公式［14，16］。

许多作者对此修正公式进行过实际测量检验，除卫生系统以外，还有核工业系统和环保系统的一些作者，例如北京401所，北京三所、国营七一二矿、国营二七二厂、湖南环保所、武汉环保所等单位的作者，而且他们获得了较好的比对测量结果［5，17］(另见中国核学会辐射防护学会1983年10月杭州会议资料和1984年11月石家庄会议资料汇编)。

3.FD-71的现场刻度和比对测量作者曾经指出［14，16］，本方法只适用于环境本底测量，而且必须用较高级的环境监测仪器，并利用环境谱对FD-71进行现场刻度，这是更简便更切合实际的刻度方法。

为了得到较好的调查结果，以及使FD-71的调查数据容易解释，在全国调查期间，两台RSS-111先后到全国各省区市的一些典型地区对各地FD-71进行现场刻度，并使FD-71与RSS-111在各省区市进行广泛的现场比对测量，表2为比对测量的结果。

由表2可见，二者结果符合很好，说明FD-71仪器的测量结果与RSS-111基本是等效的。

由于天然γ辐射水平低，影响测量结果的因素多，所以，其他仪器与FD-71单点比对测量的数据之间有时出现较大偏差，甚至在多点比对测量时出现系统偏差，这都是可能的。

单点测量二者出现大偏差平时可以见到，但不能统统归结为是由于FD-71的能响特性造成的。

因为除了仪器的能响特性外，还有稳定性、重复性、直线性、角响应，以及更复杂的环境条件的影响等。

能响特性都较好的仪器之间，甚至同类仪器之间，比对测量结果之间仍会出现较大的偏差。

文献［21］表明，在一般环境点，8台高压电离室之间的最大偏差为30%；8台塑料闪烁仪之间的最大偏差为50%；6台G-M计数器之间为70%；全部比对测量仪器之间的最大差别达2.3倍。

在文献［22］中，同是FT-620型塑料闪烁仪，在6个地面环境点上比对测量，它们在每个点上的最大偏差分别为49%、41%、29%、36%、41%和34%。

FT-620和SG-102之间的最大偏差为65%。

因此，FD-71和其他类型的仪器之间有时出现大偏差也是可以理解的。

至于FD-71与其他仪器之间出现系统偏差问题［10］，不排除实验者对FD-71采用的刻度方法不符合修正公式本身的要求造成的。

FD-71的修正公式是在特定刻度条件下得到的，如果FD-71的刻度方法偏离了修正公式要求的条件，就必定会出现系统偏差。

四、文献［2］数据偏低的原因分析由前面的数据和分析表明，文献［1］的数据是可信的，既然文献［1］的数据没有偏高，那么就是文献［2］的数据系统偏低了。

文献［2］的数据为什么系统偏低，主要由两个原因引起的：一是文献［2］使用的质量控制仪器AEI对环境辐射的响应比RSS-111系统偏低；二是文献［2］从调查仪器读数中扣除对宇宙辐射响应的方法存在问题。

1.AEI对环境辐射的响应明显偏低文献［2］的质量控制仪器AEI对环境辐射的响应比国际标准仪器RSS-111系统偏低约10%，但对镭源γ辐射场的测量值二者仅相差1%［22］，这是文献［2］在调查期间内部仪器比对时得到的结果(表3)。

这一结果与欧洲共同体委托丹麦RISö国家实验所组织的一次环境剂量率仪的刻度检验中出现的情况是一致的［21］。

同样是一台非RSS-111型的高压电离室，在137Cs、60Co、226Raγ辐射场中，测量的结果与RSS-111基本一致，但在环境辐射场中，其测量结果就明显的低于RSS-111的结果(表3)。

表2 FD-71与RSS-111在全国现场测量结果的比较及FD-71响应系数的变化*注：*变异系数C.V.=σ/×100%，σ为标准偏差，为平均值；由于测量点的选择并非是完全随机性的，所以变异系数C.V.的值不一定反映该省区市天然γ辐射场变异的实际情况；比值=FD-71测量值/RSS-111测量值；比对测量总点数，室内为1039个，室外为936个，道路为750个；计算FD-71响应系数涉及的环境γ谱总数为1 848个，谱数最少的省区市为24个，最多的为208个AEI与德国技术物理研究所(PTB)的PTB-7201型闪烁剂量仪(塑料闪烁体)在北京、太原、西安3城市17个环境点上比对测量的结果表明，AEI比PTB-7201平均偏低13%［23］。

AEI对环境本底辐射的响应比RSS-111等国际次级标准仪器系统偏低是客观存在的事实，国内生产塑料闪烁仪的厂家也及时发现AEI比该厂引进的RSS-111系统偏低，并提出过他们今后生产塑料闪烁仪是以RSS-111为标准还是仍然以AEI为标准的问题，最终还是让以AEI为标准。

表3 文献［2］及欧共体环境辐射监测仪器比对测量结果摘录(nGy·h-1)*注：*表中数据引自文献［21，22］(剂量率的单位与原文不同；文献［21］取了6台RSS-111的平均值；比值=RSS-111/IGS/A8·5N11·5是本文作者计算的) 为什么AEI测量环境辐射的结果偏低，原因之一可能是由于AEI对宇宙辐射的响应偏低引起的。