深圳市大气沉降灰监测布点研究

时劲松 赵海歌 冯江平 罗 奇 刘 焱

(1.深圳市环境监测中心站，深圳 518049;2.深圳大学，深圳 518000)

中国环境保护部(国家核安全局)表示，福岛核事故的长期影响不容忽视，我国应继续跟踪、监测和评估福岛核事故对我国环境及海洋生态的长期影响。深圳市拥有中国第一座大型商用核电站——大亚湾核电站以及众多的核技术利用单位，近些年政府正在周边规划产业园区以及大力发展旅游产业，如果发生泄露，后果不堪设想。在全市重点辖区安装沉降灰采集装置，分析研究大气沉降灰中放射性核素分布情况，有助于跟踪了解福岛核事故对深圳市辐射环境的影响，监测大亚湾核电站运行情况，做好核事故应急工作。

1 监测点位置的设置原则和要求

监测点的位置应具有较好的代表性，设点的测量值能反映一定范围地区的大气环境质量或污染水平和规律。设点时应考虑自然地理环境(如地形地貌、污染气象等)、功能布局和敏感受体的分布。对建设项目环境影响评价，同时还应根据拟建项目的规模和性质等综合考虑。一般的原则上，在整个监测区的高、中、低不同污染浓度的地方都应设置监测点。

监测点周围50m范围内不应有污染源;监测仪器采样口周围，不能有阻碍环境空气流通的高大建筑物、树木或其他障碍物。从采样口到附近最高障碍物之间的水平距离，应为该障碍物与采样口高度差的两倍以上;采样口周围水平面应保证270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平面应有180°以上的自由空间;监测点周围环境状况相对稳定，安全和防火措施有保障;监测点附近无强大的电磁干扰，周围有稳定可靠的电力供应，通信线路容易安装和检修;监测点周围应有合适的车辆通道。

测点周围应开阔，应避开干扰地带，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角小于30°;原则上，应在20m以内没有局地污染排放源(如炉窑、烟囱等);在15～20m以内避开乔灌木林带;在建筑物高度的2.5倍距离内避开建筑物［1］。

采样点高度应根据监测目的而定。如监测大气对植物的影响时，采样高度应与植物的高度一致;监测大气污染对人体的危害时，采样点应距地面1.5－2.0m等。各监测点的设置条件应尽可能一致或标准化，一经确定不宜轻易变动，以保证监测数据的连续性和可比性。

2 大气监测网点的布设方法

大气监测网点的布设方法大体上有如下五种:网格布点法、同心圆多方位布点法、扇形布点法、配对布点法、功能分区布点法［2］。本文采用功能区布点法。

功能分区布点法，用于了解监测污染物对不同功能区的影响。通常的作法是，按工业区、商业区、居民稠密区、交通频繁区、清洁区等分别设若干个监测点。

此外，通常应在关心点、敏感点(如居民集中区、风景区、文物点、医院、院校等)以及下风向距离最近的村庄布置取样点，往往还需要在上风向(即最小风向)适当位置设置对照点。在实际工作中，应将各种方法结合起来，在遵照布点原则前提下，因时、因地制宜。

3 环境中的放射性核素

监测点选择确定后就要根据检测物在大气中传播方式具体的布置实验仪器的位置，本方案是针对放射性核素，所以要先了解环境中的放射性核素。

环境中的放射性核素有天然放射性核素和人为放射性核素，天然放射性核素有来自宇宙射线及其引生的放射性核素，天然系列放射性核素以及自然界中单独存在的核素，而人为放射性核素来自核试验及航天事故，核工业、工农业、医学、科研等部门的排放废物以及放射性矿的开采和利用。

土壤和岩石中的天然放射性核素有钾(40K)，镭(266Ra)，钍(232Th)，铀(238U)和这些核素的衰变产物，这些放射性核素中大多数均可出现在大气中，但主要是氡的同位素(特别是氡222Rn)，它是镭的衰变产物[3]，能从含镭的岩石、土壤、水体和建筑材料中逸散到大气，其衰变产物是金属元素，极易附着于气溶胶颗粒上。

图1 深圳市风速风向统计图

4 放射性核素在大气中的行为方式

放射性核素在大气中的行为方式可分为三类:化学行为、输运和弥散、沉积和再悬浮［4］。

放射性核素在大气中的化学行为表象形式有两种，一是放射性核素在大气中被大气中本身存在的固体微粒或雾所捕集形成气溶胶，再就是放射性核素与大气中的其他化学物质发生化学反应，比如氧化反应、碳酸盐化反应、光化学反应和同位素交换反应。

放射性核素在大气中的输运和弥散的行为方式非常复杂，影响因素众多，放射性核素在弥散过程中会受到的大气条件如风速、温度、风向等因素的影响，但是这些影响因素在具体问题中可以结合当地的天气状况进行计算机模拟计算，从而得到放射性核素浓度的分布情况。

放射性核素在大气中的沉积有三种方式，一是重力沉积，由颗粒物质自生的重力而引起的沉降，再就是干沉积，颗粒的不规则运动导致与地面的碰撞、静电引力、吸附、化学作用等引起的沉积，最后是湿沉积，由降雨而导致的沉降。相反这些沉积物由于温度，或者是气流的作用，再次飘浮在大气中就形成了再悬浮。

5 布点方案

针对采样点的具体地理位置，根据深圳市气象局发布的气象资料，统计了一年来的监测点风向资料，制作了监测点风向概率图，在设置监测仪器时要充分考虑到监测点风向概率。

据上述布点原则及检测对象，采样点对样品的应该是长时间的收集，通过统计监测点过去一年每个月的方向，结合布点原则，在主要下风向上布置检测仪器。

图1为深圳市气象局在全市范围内设置的风向风力监测点示意图。监测点风向概率图以离最近的风向风力监测点的数据制作。

本次布点监测对象是大气中的放射性核素，根据深圳市的地理情况和上述布点方法及原则，采取重点区域监测的方法进行布点。在充分考虑监测数据的代表性的前提下选择了一下具有代表意义的七个监测点:①深圳大学;②大亚湾核电站;③深圳水库;④市政府安居房侨香村;⑤南山垃圾发电厂(废气);⑥深圳能源环保公司盐田厂;⑦深圳市能源环保有限公司宝安厂。

5.1 深圳大学

在此布点主要是监测深圳大学核技术研究所的微型反应堆对周围环境的影响。该所成立于一九八八年，拥有我国华南地区唯一的一座微型核反应堆和与之配套的多种谱分析仪及多种理化分析仪，主要研究方向集中在核技术在国民经济中的应用，以及应用核辐射探测技术的研究、中子活化分析、核技术在医学方面的应用。同时还开展原子核结构的基础研究，主要包括原子核高自旋态的研究，衰变核谱学的实验研究。

5.2 大亚湾核电站

大亚湾核电基地位于深圳大鹏新区大鹏湾畔，西靠排牙山、东面临海，是中国目前在运行核电装机容量最大的核电基地。拥有大亚湾核电站、岭澳核电站两座核电站共六台百万千瓦级压水堆核电机组，年发电能力约450亿千瓦时。然而核能的开发利用会带来一定的放射性污染，核能的开发与利用是一把双刃剑，一旦造成放射性污染，后果不堪想象。核电站在正常运行期间，不可避免地要向环境排放放射性污染物。核电站在正常运行过程中要向环境排放常规的气态和液态流出物(固态放射性废物经压缩按半衰期长短分类存放于放射性废物贮存库，不向环境排放)。核电站排放的气态放射性污染物 包括:85Kr、133Xe、135Xe、131I、133I、90Sr、137Cs、14C 以及3H等;液态放射性流出物包括:3H、54Mn、58Co、60Co、110mAg、124Sb、131I、90Sr、134Cs 和137Cs 等［5］，这些放射性核素由核电站废液排放系统排至近海里。核电站排放的这些放射性污染物对近域生态环境带来一定程度的影响。

5.3 深圳水库

深圳水库在深圳市区东北部，因水库建在深圳河上游得名。1965年3月竣工。积水面积60.5平方公里，库容4577万m3，是深圳与香港居民生活用水的主要來源。所以保证深圳水库水源的安全，关系着深圳市及香港居民的健康。

5.4 市政府安居房－侨香村

侨香村位于深圳市安托山东区，地理位置大概是位于深圳市的中央区域，地块北临拟建的北环辅道与北环大道，东靠安托山九路与金地香密山住，总用地面积127790.62平方米。侨香村是典型的居民聚集区，具有代表性，这个布点的监测核素主要建筑材料中的核素氡(Rn)。对于人群集中的区域的监测点数目要多些的原则，侨香村附近的监测点设为10个，采取长时间间隔采样的方法，每月至少采样15天以上。

5.5 南山、盐田、宝安垃圾发电厂

深圳市能源环保有限公司于2003至2005年先后建成深圳南山、盐田、宝安三座垃圾焚烧发电厂，垃圾日处理能力2450吨，年处理能力达100万吨。

垃圾发电厂放射性污染主要来源于垃圾燃烧后排放的气体、垃圾燃烧后残渣中的天然放射性核素。这些放射性核素在一定区域内可造成蓄积和扩散。为保护职工及公众的身体健康，我们拟对发电厂内环境放射性本底水平进行检测，根据放射性核素在大气中输运，结合当地的风向安置监测仪器。

6 第一批监测点:深圳大学实验楼、杨梅坑、坪山公园

基于项目经费预算的考虑，针对深圳大学的微型反应堆和大亚湾及其周边情况，第一批监测点布设于深圳大学实验楼、杨梅坑、坪山公园。

6.1 深圳大学实验楼

深圳大学校区1.44平方公里，坐落在深圳市南山后海湾，学校全日制在校生3.4万余人，现有教职工2580人。深圳大学拥有一座微型中子源核反应堆，位于深圳大学实验楼S座底层。深圳大学布设监测点，主要是为了监测深圳大学微型反应堆对周围环境可能造成的影响。

微堆为罐—池式结构，额定热功率为～30kW，微堆堆芯装于铝合金筒内底部，筒内充满去离子水。铝合金筒安装在深6.5m，直径2.7m，深6.5m的地下水池内，水池底部、池壁由600毫米厚的钢筋混凝土建造。微堆正常情况下不向周边环境排出任何放射性物质。只有在发生燃料元件严重破损的情况下，在经过微堆配备的除碘过滤器过滤后，可能向大气中排放微量放射性气体。经过除碘过滤器过滤后，可能的放射性气体的排放量＜1.4×1010Bq/年。微堆气体排放口位于实验楼顶层天台处。

根据微堆的放射型气体排放口位置，通过统计当地过去一年里每个月的风向，及监测点场所的实际情况，将监测点布置在排放口偏西南位置，距排放口直线距离约位40m。

图2为依离深圳大学最近的南山风向风力监测点数据画出的风力风向概率图。从图中可以估算出，深圳大学区域风向以东方向风概率最大，监测点布置符合下风头原则。本处监测点的设置兼顾了本底与深圳大学微堆监测的需求。

图2 南山风力风向图

6.2 杨梅坑监测点

杨梅坑位于深圳市龙岗区大鹏半岛大亚湾畔，如图3。杨梅坑地区放射性核素沉降主要来自于大亚湾核电站与岭澳核电站，这两个核电站共有6座核反应堆。杨梅坑北偏西方向与大亚湾核电站、岭澳核电站隔海相望，直线距离约为8公里。

图3 杨梅坑于大亚湾核电站相对位置

根据位于核电站风向风力监测点数据画出的风力风向概率图(图4)，核电站以西方向偏北风概率最大，杨梅坑与核电站之间无任何遮挡物，因此核电站可能产生的放射性大气沉降物质飘落在杨梅坑区域的概率也较大。由于在杨梅坑已有深圳市环境监测点，在此布设监测点，可以充分利用现有的硬件设施。

本处监测点的设置兼顾了本底与核电站监测的需求。

图4 大亚湾风力风向图

6.3 坪山新区管委会监测点

深圳市坪山新区位于深圳市东北部，包括坪山、坑梓两街道办事处和大工业区在内，总面积为168平方公里，是深圳市东部主要工业基地。

自然地形主要为浅丘陵和坪山盆地，地势舒缓。地势为西、南高，东、北低，中部东西走向为宽谷冲积台地和剥蚀平原;西部为低山丘陵;南部为连片山地，属砂页岩和花岗岩赤红壤。

新区范围内属于岩溶地质，分布石岩系石磴子组灰岩，该岩层为可溶性岩层，在长期的岩溶地质作用下，形成溶蚀洼地，在上述地区石灰岩隐伏于溶蚀洼地松散堆积层下部，成为隐伏岩溶发育区。

综合考虑，在坪山新区设立放射性核素监测点是符合重点区域监测原则的。

经考察，将监测点设在坪山公园内美术馆楼顶。

坪山美术馆是一座二层楼房，位于深汕公路(S356)以西，坪山新区中心公园从东、南、北三个方向环绕，地势开阔，周围无高大建筑遮挡，是很好的监测点。此处采样点的设置没有针对性的特定目标，属于本底性的监测。

［1］中华人民共和国国家环境保护标准，环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)(HJ 664—2013 2013－10－01实施)［S］．

［2］王颖，等．区域规划环评中大气环境监测点位布设研究.中国环境监测，2011，6．

［3］时劲松．深圳市环境放射性异常带识别与影响因素分析［J］．世界核地质科学，2(3)．

［4］潘自强．电离辐射环境监测与评价［M］．原子能出版社．

［5］黄乃明．大亚湾和岭澳核电站外围辐射环境监督性监测［J］．辐射防护，24，3－4．