獅子山故事:地質構造如何影響環境輻射
獅子山故事:地質構造如何影響環境輻射
劉璟恆
2026年8月
獅子山是香港天際線的標誌,亦是香港人堅毅不屈的精神象徵。然而,在科學家的眼中,這座標誌性的山峰正訴說著另一個故事 ─ 一個由原子編寫的故事。這個故事的主角是環境輻射:天然存在於我們生活環境中的電離輻射。
岩石中的奧秘
圖 1. (a) 香港地質圖(改編自[1]);花崗岩分布區域以紅色標示。
圖 1. (b) 典型的香港花崗岩岩石樣本[2]。
當我們前往山野呼吸新鮮空氣、鍛鍊身體時,大多不會察覺到足下的岩石正影響著當地的環境輻射水平。香港約有 35% 的土地(包括獅子山)是由花崗岩組成的[圖 1a]。花崗岩是一種由地底深處的岩漿冷卻後形成的火成岩[圖 1b],天然含有豐富的元素,如鈾、釷和鉀。這些元素含有放射性同位素;在長達數百萬年的衰變過程中,它們會透過衰變鏈釋放能量。例如:
鈾-238 → … → 鐳-226 → 氡-222 (氣體) → … → 鉛-206 (穩定)
在衰變過程中,它們會釋放出不同類型的電離輻射。阿爾法(Alpha)和貝他(Beta)粒子的穿透力較弱,容易被數厘米厚的岩石阻擋,因此大部分能量會被吸收在花崗岩內部。相比之下,高能量的伽馬(Gamma)射線能穿透基岩(即土壤下堅固的岩層)到達地面及空氣中,是構成環境伽馬輻射水平的其中因素。此外,衰變鏈中還存在一個獨特的過程:固體的鐳-226會衰變成氣態的氡-222(氡氣)。氡氣能從石材的微細裂縫滲出並飄散到空氣中。氡氣及其子體在衰變時亦會釋放阿爾法和貝他粒子,若過量吸入可能構成健康風險。因此,建議在密閉空間(例如地下室或長期關閉的房間)保持良好的通風,以避免氡氣積聚。
地質構造如何影響環境輻射水平
圖 2. 放置於巴西瓜拉帕里(Guarapari)「黑沙灘」上的輻射計。[來源:http://www.taishitsu.or.jp/radiation/guarapari-e.html]
香港的環境輻射水平介乎每小時 0.06–0.3 微希沃特(μSv/h)之間,但全球各地的水平會因地質環境的不同而有顯著差異,例如巴西瓜拉帕里(Guarapari)的「黑沙灘」含有一種高濃度名為獨居石(Monazite)的天然重礦物[3],這些沙灘的輻射水平可達 10–30 μSv/h [圖 2]。
基岩之外
雖然地質構造奠定了城市的基礎,但它僅是構成背景輻射環境的其中一項因素。除了地面照射和氡氣外,我們所接觸的總輻射劑量還包括來自外太空抵達地球的宇宙射線,以及從食物和水中攝入的微量天然放射性同位素。天文台一直運行著一套全面的環境輻射監測計劃,密切監測香港的環境輻射水平變化,定期發布結果供市民參考。
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.
[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.