天然本底辐射是公众接受总辐射的最大来源,特别是在一些特殊的地质背景下（如花岗岩地区、放射性元素成矿区）形成的天然高本底辐射区。辐射照射可以导致各种健康危害,严重的可引起致死性癌症、畸变和遗传效应等。因此天然辐射环境的研究关系到普通公众的生活和健康问题,特别是开展潜在的高本底辐射区的天然辐射环境的研究具有重要的意义。本文以湖南郴州柿竹园W-Sn-Bi-Mo多金属成矿区这一世界闻名的超大型矿集区为范例,开展土壤放射性核素与γ辐射、生活用水和室内外空气中氡照射等主要天然辐射环境的研究,评价天然辐射环境对居民的健康风险。本文取得的主要成果如下:（1）系统测量和分析了柿竹园地区土壤中放射性核素²³⁸U、²³²Th和⁴⁰K的含量水平、饮用地下水氡浓度和室内外空气中氡浓度,研究地面γ辐射、生活用水和吸入室内外空气中氡所致居民的年有效剂量和所致人体不同器官或组织的年有效剂量。该区土壤中²³⁸U、²³²Th和⁴⁰K的平均含量、地面γ辐射吸收剂量率和地面γ辐射年均有效剂量均显著高于世界和中国平均值。生活用地下水氡浓度平均值为10.47 Bq L^-1,生活用水所致居民的年有效剂量和对人体不同器官或组织的年有效剂量均比较低,该区地下水作为生活用水总体是安全的。该区室内、外空气中氡浓度显著高于世界和中国的室内与室外的平均氡浓度,吸入室内、室外空气中氡所致居民的年有效剂量平均值为14.39mSv y^-1,为世界平均值的5.2倍,超过了ICRP建议的限值。（2）柿竹园地区具有较高的土壤氡浓度和氡析出率。区土壤氡浓度的分布范围在167-97680Bqm^-3,平均值为7509±11946Bqm^-3,均高于世界和中国土壤氡浓度平均值。氡析出率,其范围在0.016-0.729Bq m^-2 s^-1,平均值为0.072Bq m^-2 s^-1,为世界土壤氡析出率平均值的4.5倍。土壤氡浓度和氡析出率与室内、外空气氡浓度均呈现明显的正相关关系,土壤中氡是空气中氡的最重要来源,高的土壤氡浓度和氡析出率导致了该区高的空气氡浓度。（3）应用分形理论和现场实验研究了土壤分形结构对氡的扩散行为的影响,建立了土壤氡析出的分形模型。与现场氡析出率的实测值的比较验证表明所建立的分形模型是可靠的。（4）柿竹园地区居民接受的室内、外空气中氡的吸入、水的食入和地面γ外辐射等天然辐射所产生的总年有效剂量的范围为11.55-18.15mSv y^-1,平均值为15.51 mSv y^-1,属于中等高天然辐射本底区。其中以室内空气氡的吸入所致剂量贡献最大,占总剂量的85.62%,其次为室外空气氡的吸入和地面γ外照射,分布占7.16%和7.09%;最小为水中氡的食入,仅占0.13%。天然辐射的主要来源为室内空气中的氡,这也是该区辐射防护的重点。（5）应用终身危险概率模型和室内氡致肺癌的相对危险模型研究了柿竹园地区不同来源的天然辐射剂量及总辐射剂量所致居民癌症和遗传效应的终身危险概率以及肺癌的相对危险。该地区居民具有较高的癌症和遗传效应的终身危险概率以及肺癌的相对危险,终身危险概率的平均值为6.24%,肺癌相对危险为1.19。危险的主要辐射来源为室内空气中的氡,占比85.62%。（6）分析了地质和成矿作用与天然辐射环境的关系。中生代岩浆活动和W-Sn-Bi-Mo多金属的热液成矿作用导致了该地区岩石和土壤中放射性核素²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K背景含量的明显增高,从而在该区形成了²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K的高本底区。岩石和土壤中高的U本底导致该区土壤氡浓度和氡析出率的增高,使得地下水和室内外空气中氡浓度增高,在该区形成了中等高天然辐射本底区。受地质特征和成矿作用强度的差异影响,区内不同村庄辐射环境又存在明显差异。（7）针对该区天然辐射的特征,从土壤作建筑材料、地基选择、房屋建筑工程措施、降低水中氡含量、室内降低氡浓度等方面提出了辐射防护的措施和建议。