成都市土壤中天然放射性核素含量调查研究

邹玉林,杜德扬

(成都市环境监测中心站,成都 610072)

1 前 言

人类总会受到各种天然辐射源的照射,其中包括外照射源 (如宇宙射线、土壤和建筑材料中的天然放射性核素)和内照射源 (如吸入空气中与食入食物中的天然放射性核素)。目前认为,吸入是最重要的途径,其次是外照射和食入。由吸入造成的内照射主要来自氡,空气中的氡主要由土壤和建筑材料析出。外照射则与土壤和建筑材料中的U系、Th系放射性核素和40K的含量直接相关。通常,建筑材料中的放射性与本地区岩石和土壤中相应核素的含量有着密切的关系。因此,土壤中天然放射性核素含量调查是研究环境天然放射性水平的重要内容。土壤是人类活动和赖以生存的基础,是几乎与水和空气同样重要的基本的环境条件,但它通常不像空气和水那样容易迁移,其构成状况在一定的时间内是相对稳定的。因此,调查土壤中天然放射性核素含量现状水平和分布,对及时发现和准确评价环境放射性污染具有更为重要的意义[1]。同时,调查土壤中天然放射性核素含量和天然辐射本底,可为评价核技术的应用、核动力的开发以及其他资源和技术(如煤电站、地热和磷酸盐矿等)的开发与利用对环境质量的影响提供对照基线,从而为制定国家能源政策提供参考依据,也为辐射环境研究提供背景值。

我国环保部门为了加强环境放射性监测和环境管理工作,必须全面查清我国土壤中天然放射性核素含量的现状水平和分布。为此,国家环保局组织全国各级环境监测站于 1983～1990进行了全国土壤中238U、232Th、226Ra和40K含量调查[1]。按照国家环保局的统一部署,1986～1987年,我们开展了“全国环境天然放射性水平调查”成都地区的调查研究工作,在调查测量成都市陆地γ辐射剂量率的同时,同位布点,同步采集土壤样品,测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。本文首次报道这次调查的主要结果。此次调查的238U、232Th、226Ra和40K都是些长寿命的天然放射性核素,中华人民共和国环境保护部公布的 2009年《中国环境状况公报》[3]显示,全国天然放射性核素活度浓度与此次全国环境天然放射性水平调查时的监测值处于同一水平。

2 成都市主要土壤类型及分布

2.1 紫色土

全市紫色土面积约 4264km2,占几种主要土壤面积的 37.2%,主要分布在成都平原周围的中丘低山及川中盆地的西部丘陵地区。

2.2 水稻土

全市水稻土面积约 3633km2,占几种主要土壤面积为 31.7%,集中分布于岷江冲积扇平原、湔江、石亭江、绵远河冲积扇一级阶地,西河以西各山麓河流沿岸一级阶地和浅丘台地水源有保证地区。

2.3 黄壤

全市黄壤面积约 2328km2,占几种主要土壤面积的 20.3%,主要分布在成都平原内的浅丘台地和边缘山地海拔 800～1650m的地区。

2.4 潮土

全市潮土面积约 1179km2,占几种主要土壤面积的10.3%,一般与灰色、棕色水稻土呈复区存在。

2.5 黄棕壤

全市黄棕壤面积约 58km2,占几种主要土壤面积的 0.5%,分布于龙门山中山下部,海拔一般在1600～2300m左右。

3 调查测定方法

3.1 样品的采集与制备

3.1.1 布点

按照土壤中放射性水平调查分析方法的规定,在原野γ辐射空气吸收剂量率测点均采集一个土壤样品。根据成都市土壤类型特点,全市共布设19个采样点,25×25km2网格点 13个,50×50 km2网格点 6个,其中紫色土 2个,水稻土和潮土14个,黄壤 2个,黄棕壤 1个。

3.1.2 采样

采样点选择在地势较平坦、未遭受明显污染、渗透性良好的原野或田间,按梅花形取 5个 (10× 10×20cm3)的土壤样品,除去石块和杂草后,混合均匀,取 3kg装入塑料袋内,扎紧袋口再装入布袋中,避免损坏受潮,标明编号,填写采样登记卡和清单,送实验室加工处理和分析测定。

3.1.3 样品制备

土壤样品送实验室后,首先测定其含水率,然后将样品风干,经破碎过 20目筛后缩分一次,再粉碎过 60目筛缩分,留一份作为留样保存,另一半继续缩分,取 250g作物理分析用,再取 50g粉碎过 160目筛,在 100℃下烘 4h,将烘干的土样盛于玻璃瓶内,供放化分析用。

3.2 分析方法与测量下限

3.2.1 分析方法

40K、137Cs用原子吸收分光光度法分析;238U和232Th用多道闪烁γ谱仪分析;226Ra用闪烁法。

3.2.2 测量下限

(定量确定限 L0)按下式计算：

式中：η-仪器探测效率;

Nb-在该特征道内本底的累积计数;

K-相对误差;

t-测量时间 (h);

μ-样品质量 (Kg)。

各分析方法给出的相对误差与测量下限列于表1中。

表1 相对误差与测量下限Tab.1 Relative error and measurement lower-limit

4 结果与讨论

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。从表 2可见,成都市土壤中天然放射性核素含量各测点平均值与面积加权平均值吻合。1米高处空气中的γ吸收剂量率实测值为 5.78×10-8Gy/h,与应用Beck公式的计算值 6.77×10-8Gy/h较为一致;238U、232Th、226Ra、40K按面积加权平均值分别为29.5、45.7、36.0、525.2Bg/Kg。此外,我们还做了具有卫生学意义的人工放射性核素137Cs,其含量为 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 成都市各类土壤中天然放射性核素含量

成都市几种主要类型土壤中天然放射性核素含量列于表 3中。从表 3可见,由于土壤中天然放射性核素的含量主要受成土母质的影响,不同类型土壤的天然放射性含量有所差异。238U在不同土壤的含量顺序是：黄壤 ＞水稻土 ＞潮土 ＞紫色土 ＞黄棕壤;232Th的含量顺序是：潮土 ＞黄壤 ＞水稻土 ＞紫色土 ＞黄棕壤;成都市土壤中232Th与238U含量的比值都大于 1,232Th的含量比238U高 40%左右。226Ra的含量顺序与238U相似。40K的含量潮土最高,黄棕壤最低。有趣的是,土壤中人工放射性核素137Cs的含量黄棕壤最高,这可能与彭县铜矿以及不同海拔高度放射性沉降物的量不同有关。

表3 成都市几种主要类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、全国土壤中天然放射性核素含量比较

表4和下图给出了成都市、四川省[2]和全国[1]土壤中天然放射性核素含量比较。从表 4可见,成都市土壤中天然放射性核素含量比四川省和全国略低,其中,238U比四川省低 15%,比全国低25%;232Th比四川省低 10%,比全国低 7%;40K比四川省低 8%,比全国低 9%;而226Ra与四川省和全国非常接近。但总体上处于同一水平。

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

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

5 结 论

5.1 成都市土壤中天然放射性核素含量测点平均值与面积加权平均值吻合,放射性核素含量比四川省和全国略低,但总体上处于同一水平,1m高处空气中的γ吸收剂量率实测值与理论计算值相一致。

5.2 成都市各类土壤中天然放射性核素含量,总β潮土最高,为 874.9 Bg/Kg;紫色土最低,为664.2 Bg/Kg;238U和226Ra在各类土壤中的含量顺序相似,黄壤中最高,黄棕壤中最低;232Th在潮土中最高,为 51.7 Bg/Kg,在黄棕壤中最低,为436.0 Bg/Kg;成都市五类主要土壤中天然放射性核素含量黄棕壤最低;人工放射性核素137Cs的含量黄棕壤最高。

5.3 本次调查研究是 1986～1987年按照国家环保局统一安排进行的,迄今尚未再开展此类调查研究工作。由于受当时条件所限,成都市调查的点位数量和部分类型土壤样品数量存在不足,建议适时应开展进一步调查研究工作。

[1] 全国环境天然放射性水平调查总结报告编写小组 .全国土壤中天然放射性核素含量调查研究(1983～1990年)[J].辐射防护,1992,12(2)：122-130.

[2] 吴 宇 .四川省土壤中天然放射性核素含量调查研究 .辐射防护,1993,13(5)：378.

[3] 周生贤.2009年《中国环境状况公报》[EB/OL].http：// www.zhb.gov.cn,2010-05-31.