成都經濟區不同類型土壤天然放射性核素含量分布特征

劉合凡，葛良全，曾 兵，吳和喜，羅耀耀

（1.成都理工大學 地學核技術四川省重點實驗室，四川 成都610059；2.東華理工大學，江西 南昌330013）

天然放射性輻射環境是人類生存環境的重要組成部分，隨著社會的進步與發展，資源與環境日漸成為人們關注的熱點。土壤是植物生長的基礎，是萬物生長之源，但土壤也是環境中放射性污染物質的主要來源［1］。一定區域內的天然本底輻射水平由巖石和土壤中的放射性核素（如238U，232Th，40K）所決定［2］。對于天然放射性輻射環境的研究，在國內外這些工作開展很多［3－4］，但以土壤分類為基礎而進行的天然放射性核素的研究工作國內外還比較少。本研究以成都經濟區為研究載體，數據涵蓋了成都、德陽、綿陽、眉山和資陽市等地區，對該區域不同土壤類型天然放射性核素的含量進行了測試研究，以期對該區域天然本底輻射水平、國土資源利用以及城市規劃等方面工作的開展提供科學依據。

1 成都經濟區土壤類型及分布

成都經濟區土壤分為黃壤、灰潮土、水稻土、棕壤、紫色土、草氈土6大類型［5］，其中以水稻土、紫色土、棕壤分布最為廣泛。水稻土主要分布于平原及丘陵谷地，起源于紅壤、黃壤、潮土、紫色土等各種土類［6］。紫色砂巖泥巖母質發育成的紫色土，經水耕植稻、定向培育等人為耕作熟化，發育成紫色水稻土。丘陵區主要以紫色土為主，也有黃壤、黃褐土等土壤的零星分布。高山農業區以棕壤、黃壤、灰色潮土為主，丘陵谷地地帶有少量水稻土分布。草氈土主要分布在高山腳下的低洼地帶，在龍門山前緣沖斷褶皺帶和龍泉山—熊山斷褶帶有少量分布。

2 數據來源與分離

成都經濟區1∶25萬化探數據來源于四川省地勘局，是以4km×4km拉網測量，共計15 425組，為土壤中天然放射性核素鈾、釷、鉀的含量數據。根據成都經濟區土壤的分類、分布，以土壤類型為切入點，利用成都理工大學地學核技術四川省重點實驗室的科研條件，不同土壤類型的天然放射性核素含量數據采用烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司的軟件產品GeoIPAS從1∶25萬化探數據中提取并統計分析。

3 實地取樣與測量儀器

為了驗證提取數據的可靠性，驗證方法采用實地土壤取樣至實驗室分析和文獻數據對比相結合的方式。根據研究區土壤的分類與分布，以環刀取樣的方式對研究區的棕壤、紫色土、水稻土、黃壤、灰潮土共5類土壤進行了取樣。每個土壤類型均使用GPS定位進行了2～4處地點取樣。

為了克服了天氣、濕度、土壤松結程度等對測量結果的影響，樣品的處理經過一套嚴格的程序和步驟：（1）將野外采集來的土壤樣品剔除雜草、枯葉等異物后在105℃±2℃恒溫烘箱中烘烤24h至恒重，使其充分干燥；（2）將烘干后樣品壓碎過60目（0.25mm孔徑）土壤篩；（3）用電子天平稱量標準樣品盒盒重，樣品盒尺寸為直徑為7.5cm、高為7.1 cm；（4）將待測土壤放入標準樣品盒，裝滿、壓實、密封、貼上標簽；（5）用電子天平稱量各土壤樣品，并計算土壤凈重；（6）將密封好的樣品靜置20d等待放射性核素226Ra衰變平衡。

另外，238U，232Th，40K 的能量峰分別為1 760，2 620和1 460keV，由于它們發射出的γ射線能量強度和分支比較低，直接分析測量會帶來很大的誤差和不確定度。在實際測量中，一般通過測量達到衰變平衡后的子體來計算核素含量，選擇測量214Bi的609.4 keV能量峰來進行計算。表1為土壤樣品的實測數據。樣品測量儀器為CANBERRA GC 2018He探測器的低本底γ能譜儀，其測量技術指標為：相對探測效率：20%（相對于 NaI探測器）；分辨率：2.10 keV（對60Co1.33keV能量峰）；峰康比為56∶1。測量環境為：溫度20℃，濕度30%。儀器采用60Co進行能量刻度，1.33keV能量峰對應的道址為3 200道，1.17keV能量峰對應的道址為2 814道。經能量刻度、效率刻度后的γ能譜儀穩定性好，滿足實驗分析要求。把達到平衡的樣品盒放入γ譜儀進行測量，根據樣品放射性強弱選擇測量時間，一般6～8h，保證測量誤差小于3%。

表1 研究區土壤樣品的實測數據

4 結果與分析

將文獻數據和本研究提取數據、實測數據列于表2—3。為了便于比較，表2已根據文獻［3］的轉換系數將引用文獻的比活度值轉換為含量值。從表2可以看出，對于土壤天然放射性核素238U，232Th，40K含量，成都經濟區提取數據、實測數據與世界、全國和四川省處于同一水平。表3為根據成都經濟區1∶25萬化探數據提取的基于土壤類型的天然放射性核素含量238U，232Th，40K的提取統計數據。根據表3可知，不同土壤類型的天然放射性核素238U，232Th，40K含量的提取數據和實測數據也處于同一水平。由于實測數據樣本數較少，本研究以提取數據作為典型值。根據表2—3，以黃壤、棕壤、紫色土、水稻土、灰潮土、草氈土為順序，成都經濟區不同土壤天然放射性核素含量為：238U 分別為3.18，2.40，2.12，2.45，2.48和2.73，均值30.41，單位：10－6g／g；232Th分別為14.27，14.64，11.67，13.98、13.41和14.09，均值54.35，單位：10－6g／g；40K分別為2.06，2.38，1.94，1.74，1.83和2.22，均值1.98，單位：10－2g／g。

表2 研究區土壤天然放射性核素含量統計

表3 成都經濟區土壤天然放射性核素含量提取統計數據

由圖1可知，研究區內于天然放射性核素238U，232Th，40K含量在不同土壤類型的提取數據與實測數據具有相似的變化趨勢。這里仍然以提取數據作為典型值比較。

成都經濟區內，對于天然放射性核素238U，土壤含量的順序為：黃壤＞草氈土＞灰潮土＞水稻土＞棕壤＞紫色土；對于天然放射性核素232Th，土壤含量的順序為：棕壤＞黃壤＞草氈土＞水稻土＞灰潮土＞紫色土；對于天然放射性核素40K，土壤含量的順序為：棕壤＞草氈土＞黃壤＞紫色土＞灰潮土＞水稻土。成都經濟區黃壤的238U含量均值較大，為3.18×10－6g／g，最小的為紫色土，為2.12×10－6g／g；對于天然放射性核素232Th，占研究區絕大部分的水稻土和紫色土，平均含量較小，分別為1.40×10－5g／g和1.17×10－5g／g，而高山地區的黃壤、棕壤和草氈土232Th含量則明顯要大一些；對于天然放射性核素40K，平原地區的土壤類型數值要低一些；水稻土的40K含量為最低，其均值為1.75×10－2g／g。結合表2、圖1還可以看出，平原地區土壤的天然放射性核素含量比高山地區低。

圖1 成都經濟區不同類型土壤的天然放射性核素含量

5 結論

（1）對于土壤天然放射性核素238U，232Th，40K含量，成都經濟區與世界、全國和四川省處于同一水平。

（2）成都經濟區不同土壤的天然放射性含量大小順序為：238U：黃壤＞草氈土＞灰潮土＞水稻土＞棕壤＞紫色土；232Th：棕壤＞黃壤＞草氈土＞水稻土＞灰潮土＞紫色土；40K：棕壤＞草氈土＞黃壤＞紫色土＞灰潮土＞水稻土。

（3）對同類型土壤的天然放射性核素含量，平原地區比高山地區低。

［1］ 董武娟，吳仁海.土壤放射性污染的來源、積累和遷移［J］.云南地理環境研究，2003，15（2）：83-88.

［2］ Arafa W.Specific activity and hazards of granite samples collected from the Eastern Desert of Egypt［J］.Journal of Environmental Radioactivity，2004，75（3）：315-327.

［3］ 葛良全，賴萬昌，黃元清，等.運用1∶50 000化探數據評價天然放射性水平［J］.成都理工大學學報，2008，35（3）：323-328.

［4］ Singh S，Rani A，Mahajan R K.226Ra，232Th and40K analysis in soil samples from some areas of Punjab and Himachal Pradesh India using gamma ray spectrometry［J］.Radiation Measurements，2005，39（4）：431-439.

［5］ 王瑩，侯青葉，楊忠芳，等.成都平原農田區土壤重金屬元素環境基準值初步研究［J］.現代地質，2012，26（5）：955.

［6］ 四川省國土局.四川省國土資源地圖集［M］.四川 成都：成都地圖出版社，1990.

［7］ United Nations Scientific Committee.Effects of Atomic Radiation，Exposure from Natural Solaces of radiation［M］.United Nations：New York，1993.

［8］ Wang Zuoyuan.Natural radiation environment in China［J］.International Congress Series，2002，12（2）5：39-46.

［9］ 周生賢.2009年中國環境狀況公報［EB／OL］.（2010-05-31）［2012-05-26］.http：／／www.zhb.gov.cn，20100531.