跳至主要內容

狮子山故事:地质构造如何影响环境辐射

狮子山故事:地质构造如何影响环境辐射

刘璟恒
2026年8月

狮子山是香港天际线的标志,亦是香港人坚毅不屈的精神象征。然而,在科学家的眼中,这座标志性的山峰正诉说著另一个故事 ─ 一个由原子编写的故事。这个故事的主角是环境辐射:天然存在于我们生活环境中的电离辐射
岩石中的奥秘
图 1. (a) 香港地质图(改编自[1]);花岗岩分布区域以红色标示。
图 1. (a) 香港地质图(改编自[1]);花岗岩分布区域以红色标示。
图 1. (b) 典型的香港花岗岩岩石样本[2]。
图 1. (b) 典型的香港花岗岩岩石样本[2]
当我们前往山野呼吸新鲜空气、锻炼身体时,大多不会察觉到足下的岩石正影响著当地的环境辐射水平。香港约有 35% 的土地(包括狮子山)是由花岗岩组成的[图 1a]。花岗岩是一种由地底深处的岩浆冷却后形成的火成岩[图 1b],天然含有丰富的元素,如铀、钍和钾。这些元素含有放射性同位素;在长达数百万年的衰变过程中,它们会透过衰变链释放能量。例如:
铀-238 → … → 镭-226 → 氡-222 (气体) → … → 铅-206 (稳定)
在衰变过程中,它们会释放出不同类型的电离辐射。阿尔法(Alpha)和贝他(Beta)粒子的穿透力较弱,容易被数厘米厚的岩石阻挡,因此大部分能量会被吸收在花岗岩内部。相比之下,高能量的伽马(Gamma)射线能穿透基岩(即土壤下坚固的岩层)到达地面及空气中,是构成环境伽马辐射水平的其中因素。此外,衰变链中还存在一个独特的过程:固体的镭-226会衰变成气态的氡-222(氡气)。氡气能从石材的微细裂缝渗出并飘散到空气中。氡气及其子体在衰变时亦会释放阿尔法和贝他粒子,若过量吸入可能构成健康风险。因此,建议在密闭空间(例如地下室或长期关闭的房间)保持良好的通风,以避免氡气积聚。
地质构造如何影响环境辐射水平
图 2. 放置于巴西瓜拉帕里(Guarapari)「黑沙滩」上的辐射计。[来源:http://www.taishitsu.or.jp/radiation/guarapari-e.html]
图 2. 放置于巴西瓜拉帕里(Guarapari)「黑沙滩」上的辐射计。[来源:http://www.taishitsu.or.jp/radiation/guarapari-e.html]
香港的环境辐射水平介乎每小时 0.06–0.3 微希沃特(μSv/h)之间,但全球各地的水平会因地质环境的不同而有显著差异,例如巴西瓜拉帕里(Guarapari)的「黑沙滩」含有一种高浓度名为独居石(Monazite)的天然重矿物[3],这些沙滩的辐射水平可达 10–30 μSv/h [图 2]。
基岩之外
虽然地质构造奠定了城市的基础,但它仅是构成背景辐射环境的其中一项因素。除了地面照射和氡气外,我们所接触的总辐射剂量还包括来自外太空抵达地球的宇宙射线,以及从食物和水中摄入的微量天然放射性同位素。天文台一直运行著一套全面的环境辐射监测计划,密切监测香港的环境辐射水平变化,定期发布结果供市民参考。
References:
[1] Sewell R.J., Campbell S.D.G., Fletcher C.J.N., Lai K.W., Kirk P.A. (2000). The pre-quaternary geology of Hong Kong. Geotechnical Engineering Office, Civil Engineering Department, The Government of the Hong Kong Special Administrative Region. p 181.
[2] Deng, Y. K., Poon, S. W., & Man, K. F. (2025). The Exportation of Hong Kong’s Quality Granite in the 19th and 20th Centuries: A Historical Re-Evaluation. Geoheritage, 17(1), 12.
[3] Calegaro, J. U. M., Casulari, L. A., & Orlando, M. T. D. A. (2025). Effect of natural ionizing radiation on health indicators in region with monazite sand in Brazil. World Journal of Nuclear Medicine, 24(01), 031-035.