陽明山國家公園的天然背景輻射

陽明山國家公園的天然背景輻射
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 陽明山國家公園的天然輻射來源為何？

瞭解台灣的天然背景輻射的一個代表例子是陽明山國家公園。

火山噴發史
位於台北盆地北緣的陽明山國家公園，面積約11,455公頃，是台灣除了龜山島以外的主要火山分布地區。將時間回溯到280萬年前，此處原始的火山開始第一階段的強烈噴發，噴出的火山碎屑岩及安山岩熔岩流開始堆積；到了70萬年前左右，是第二階段火山活動的旺盛時期；而最後的噴發是在大約30萬年前，紗帽山在七星山南側的山腰形成之後，整個火山群的火山噴發活動便趨於停止。這段期間形成了20多座火山，可分為大屯山、竹子山、七星山、燒粳寮山、內寮山、磺嘴山、南勢山、丁火朽山等8個火山亞群。之後又經過數十萬年的風吹日曬雨淋，才形成了今天的地形地貌。

圖1：陽明山國家公園內的小油坑硫磺噴氣 （圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B0%E7%81%A3%E6%BA%AB%E6%B3%89）

溫泉的形成
地底下有熱源將地下水加熱、須有靜水壓力使熱水上湧及岩石中有深長的裂隙做為熱水通達地面的管道，這三要素是溫泉形成的必要條件。由於地殼內部壓力加諸於岩層，岩層破裂後便沿著破裂面向兩側滑動，當地表水滲入地底深處經熱源加熱後，大部份熱液貯存在滲透性良好的岩層中，小部份則順著斷層的縫隙冒出地面，此即溫泉的由來；如果熱水的溫度超過沸點，在地下就已汽化成水蒸氣再噴出地面，便形成噴氣孔。

沿著北投到金山之間有一條長約18公里，寬約3公里的狹長地帶，是此區重要的溫泉地熱分布區，隨處可見爆裂口、噴氣孔及溫泉，其中以大磺嘴、小油坑、馬槽、大油坑、死磺子坪和焿子坪等地之地熱噴氣活動最為劇烈，溫泉源頭就位於部分區域，其溫泉水溫極高，地質環境亦不穩定。

台灣著名的放射性礦石
北投石是一種溫泉沉澱結晶物，台北市北投區地熱谷溫泉的酸性硫酸鹽及氯化物含量很高，加上從地下深處溶解帶上來的微量稀土族元素和放射性元素，受水溫、溶解度、酸鹼度等因素逐漸沉澱結晶在礫石表面及間隙而成(圖2)。北投石是1905年間由日本技師岡本要八郎於北投溪中發現，因係世界首次發現，故以產地命名，這也是全球四千多種礦石中，唯一以我國地名命名的礦石。北投石含有微量放射性元素鐳，因意外引起底片曝光才會被發現。

圖2：北投溫泉博物館鎮館之寶－北投石，其表面劑量率：1.29微西弗/時。 （圖片來源：http://www.aec.gov.tw/www/service/other/files/book_22.pdf）

溫泉輻射的來源—鐳與氡氣
有些溫泉含有微量放射性鐳及氡氣，所以可能造成溫泉露頭處的輻射劑量較一般地區略高，在北投地熱谷的某些特定點之稍高背景輻射即為此因。台灣地區海平面的劑量率約為0.04-0.08微西弗/時，在地熱谷的某特定位置，因受溫泉之影響，背景輻射略高，為0.102微西弗/時。整個陽明山國家公園山系不高，所以宇宙射線的變化不大，但從偵測結果也略可看出，劑量率隨高度增加有上升之趨勢（圖3）。以上因地質不同而增加之微量天然背景輻射，均為正常現象，對民眾健康沒有不良影響。

圖3：陽明山國家公園輻射地圖。 地熱谷溫泉含微量天然放射性元素鐳及氡氣，故可測得略高之自然背景輻射。 （註：圖中之劑量率係以高壓游離腔（HPIC）量得宇宙射線及地表輻射之總和。） （圖片來源：http://www.aec.gov.tw/www/service/other/files/book_22.pdf）

參考資料：
1. 朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。《核能簡訊》No.129 (April 2011)， p.27-30。
2. 翁寶山 編著 2006: 《臺灣放射性廢棄物史話》。出版：行政院原子能委員會放射性物料管理局。
3. 行政院原子能委員會 : 《陽明山國家公園地質溫泉與天然輻射》（http://www.aec.gov.tw/www/service/other/files/book_22.pdf）