成都市土壤中天然放射性核素含量調查研究

鄒玉林,杜德揚

(成都市環境監測中心站,成都 610072)

1 前 言

人類總會受到各種天然輻射源的照射,其中包括外照射源 (如宇宙射線、土壤和建筑材料中的天然放射性核素)和內照射源 (如吸入空氣中與食入食物中的天然放射性核素)。目前認為,吸入是最重要的途徑,其次是外照射和食入。由吸入造成的內照射主要來自氡,空氣中的氡主要由土壤和建筑材料析出。外照射則與土壤和建筑材料中的U系、Th系放射性核素和40K的含量直接相關。通常,建筑材料中的放射性與本地區巖石和土壤中相應核素的含量有著密切的關系。因此,土壤中天然放射性核素含量調查是研究環境天然放射性水平的重要內容。土壤是人類活動和賴以生存的基礎,是幾乎與水和空氣同樣重要的基本的環境條件,但它通常不像空氣和水那樣容易遷移,其構成狀況在一定的時間內是相對穩定的。因此,調查土壤中天然放射性核素含量現狀水平和分布,對及時發現和準確評價環境放射性污染具有更為重要的意義[1]。同時,調查土壤中天然放射性核素含量和天然輻射本底,可為評價核技術的應用、核動力的開發以及其他資源和技術(如煤電站、地熱和磷酸鹽礦等)的開發與利用對環境質量的影響提供對照基線,從而為制定國家能源政策提供參考依據,也為輻射環境研究提供背景值。

我國環保部門為了加強環境放射性監測和環境管理工作,必須全面查清我國土壤中天然放射性核素含量的現狀水平和分布。為此,國家環保局組織全國各級環境監測站于 1983～1990進行了全國土壤中238U、232Th、226Ra和40K含量調查[1]。按照國家環保局的統一部署,1986～1987年,我們開展了“全國環境天然放射性水平調查”成都地區的調查研究工作,在調查測量成都市陸地γ輻射劑量率的同時,同位布點,同步采集土壤樣品,測定其天然放射性核素238U、232Th、226Ra和40K和人工放射性核素137Cs的含量。本文首次報道這次調查的主要結果。此次調查的238U、232Th、226Ra和40K都是些長壽命的天然放射性核素,中華人民共和國環境保護部公布的 2009年《中國環境狀況公報》[3]顯示,全國天然放射性核素活度濃度與此次全國環境天然放射性水平調查時的監測值處于同一水平。

2 成都市主要土壤類型及分布

2.1 紫色土

全市紫色土面積約 4264km2,占幾種主要土壤面積的 37.2%,主要分布在成都平原周圍的中丘低山及川中盆地的西部丘陵地區。

2.2 水稻土

全市水稻土面積約 3633km2,占幾種主要土壤面積為 31.7%,集中分布于岷江沖積扇平原、湔江、石亭江、綿遠河沖積扇一級階地,西河以西各山麓河流沿岸一級階地和淺丘臺地水源有保證地區。

2.3 黃壤

全市黃壤面積約 2328km2,占幾種主要土壤面積的 20.3%,主要分布在成都平原內的淺丘臺地和邊緣山地海拔 800～1650m的地區。

2.4 潮土

全市潮土面積約 1179km2,占幾種主要土壤面積的10.3%,一般與灰色、棕色水稻土呈復區存在。

2.5 黃棕壤

全市黃棕壤面積約 58km2,占幾種主要土壤面積的 0.5%,分布于龍門山中山下部,海拔一般在1600～2300m左右。

3 調查測定方法

3.1 樣品的采集與制備

3.1.1 布點

按照土壤中放射性水平調查分析方法的規定,在原野γ輻射空氣吸收劑量率測點均采集一個土壤樣品。根據成都市土壤類型特點,全市共布設19個采樣點,25×25km2網格點 13個,50×50 km2網格點 6個,其中紫色土 2個,水稻土和潮土14個,黃壤 2個,黃棕壤 1個。

3.1.2 采樣

采樣點選擇在地勢較平坦、未遭受明顯污染、滲透性良好的原野或田間,按梅花形取 5個 (10× 10×20cm3)的土壤樣品,除去石塊和雜草后,混合均勻,取 3kg裝入塑料袋內,扎緊袋口再裝入布袋中,避免損壞受潮,標明編號,填寫采樣登記卡和清單,送實驗室加工處理和分析測定。

3.1.3 樣品制備

土壤樣品送實驗室后,首先測定其含水率,然后將樣品風干,經破碎過 20目篩后縮分一次,再粉碎過 60目篩縮分,留一份作為留樣保存,另一半繼續縮分,取 250g作物理分析用,再取 50g粉碎過 160目篩,在 100℃下烘 4h,將烘干的土樣盛于玻璃瓶內,供放化分析用。

3.2 分析方法與測量下限

3.2.1 分析方法

40K、137Cs用原子吸收分光光度法分析;238U和232Th用多道閃爍γ譜儀分析;226Ra用閃爍法。

3.2.2 測量下限

(定量確定限 L0)按下式計算：

式中：η-儀器探測效率;

Nb-在該特征道內本底的累積計數;

K-相對誤差;

t-測量時間 (h);

μ-樣品質量 (Kg)。

各分析方法給出的相對誤差與測量下限列于表1中。

表1 相對誤差與測量下限Tab.1 Relative error and measurement lower-limit

4 結果與討論

4.1 成都市土壤中天然放射性核素含量

成都市土壤中天然放射性核素含量列于表 2中。從表 2可見,成都市土壤中天然放射性核素含量各測點平均值與面積加權平均值吻合。1米高處空氣中的γ吸收劑量率實測值為 5.78×10-8Gy/h,與應用Beck公式的計算值 6.77×10-8Gy/h較為一致;238U、232Th、226Ra、40K按面積加權平均值分別為29.5、45.7、36.0、525.2Bg/Kg。此外,我們還做了具有衛生學意義的人工放射性核素137Cs,其含量為 14.28 Bg/Kg。

表2 成都市土壤中天然放射性核素含量Tab.2 Natural radionuclide contents in soil of Chengdu

4.2 成都市各類土壤中天然放射性核素含量

成都市幾種主要類型土壤中天然放射性核素含量列于表 3中。從表 3可見,由于土壤中天然放射性核素的含量主要受成土母質的影響,不同類型土壤的天然放射性含量有所差異。238U在不同土壤的含量順序是：黃壤 ＞水稻土 ＞潮土 ＞紫色土 ＞黃棕壤;232Th的含量順序是：潮土 ＞黃壤 ＞水稻土 ＞紫色土 ＞黃棕壤;成都市土壤中232Th與238U含量的比值都大于 1,232Th的含量比238U高 40%左右。226Ra的含量順序與238U相似。40K的含量潮土最高,黃棕壤最低。有趣的是,土壤中人工放射性核素137Cs的含量黃棕壤最高,這可能與彭縣銅礦以及不同海拔高度放射性沉降物的量不同有關。

表3 成都市幾種主要類型土壤中天然放射性核素含量Tab.3 Natural radionuclide contents in severalmain sorts of soil in Chengdu

4.3 成都市、四川省、全國土壤中天然放射性核素含量比較

表4和下圖給出了成都市、四川省[2]和全國[1]土壤中天然放射性核素含量比較。從表 4可見,成都市土壤中天然放射性核素含量比四川省和全國略低,其中,238U比四川省低 15%,比全國低25%;232Th比四川省低 10%,比全國低 7%;40K比四川省低 8%,比全國低 9%;而226Ra與四川省和全國非常接近。但總體上處于同一水平。

表4 成都市、四川省、全國土壤中天然放射性核素含量比較Tab.4 Comparison of natural radionuclide contents in soil in Chengdu,Sichuan and the whole country

圖 成都市、四川省、全國土壤中天然放射性核素含量比較Fig. Comparison of natural radionuclide contents in soil in Chengdu,Sichuan and the whole country

5 結 論

5.1 成都市土壤中天然放射性核素含量測點平均值與面積加權平均值吻合,放射性核素含量比四川省和全國略低,但總體上處于同一水平,1m高處空氣中的γ吸收劑量率實測值與理論計算值相一致。

5.2 成都市各類土壤中天然放射性核素含量,總β潮土最高,為 874.9 Bg/Kg;紫色土最低,為664.2 Bg/Kg;238U和226Ra在各類土壤中的含量順序相似,黃壤中最高,黃棕壤中最低;232Th在潮土中最高,為 51.7 Bg/Kg,在黃棕壤中最低,為436.0 Bg/Kg;成都市五類主要土壤中天然放射性核素含量黃棕壤最低;人工放射性核素137Cs的含量黃棕壤最高。

5.3 本次調查研究是 1986～1987年按照國家環保局統一安排進行的,迄今尚未再開展此類調查研究工作。由于受當時條件所限,成都市調查的點位數量和部分類型土壤樣品數量存在不足,建議適時應開展進一步調查研究工作。

[1] 全國環境天然放射性水平調查總結報告編寫小組 .全國土壤中天然放射性核素含量調查研究(1983～1990年)[J].輻射防護,1992,12(2)：122-130.

[2] 吳 宇 .四川省土壤中天然放射性核素含量調查研究 .輻射防護,1993,13(5)：378.

[3] 周生賢.2009年《中國環境狀況公報》[EB/OL].http：// www.zhb.gov.cn,2010-05-31.