成都市土壤中天然放射性核素含量調(diào)查研究

鄒玉林,杜德?lián)P

(成都市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,成都 610072)

1 前 言

人類(lèi)總會(huì)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(xiàn)、土壤和建筑材料中的天然放射性核素)和內(nèi)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(rèn)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(nèi)照射主要來(lái)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(guān)。通常,建筑材料中的放射性與本地區(qū)巖石和土壤中相應(yīng)核素的含量有著密切的關(guān)系。因此,土壤中天然放射性核素含量調(diào)查是研究環(huán)境天然放射性水平的重要內(nèi)容。土壤是人類(lèi)活動(dòng)和賴(lài)以生存的基礎(chǔ),是幾乎與水和空氣同樣重要的基本的環(huán)境條件,但它通常不像空氣和水那樣容易遷移,其構(gòu)成狀況在一定的時(shí)間內(nèi)是相對(duì)穩(wěn)定的。因此,調(diào)查土壤中天然放射性核素含量現(xiàn)狀水平和分布,對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)環(huán)境放射性污染具有更為重要的意義[1]。同時(shí),調(diào)查土壤中天然放射性核素含量和天然輻射本底,可為評(píng)價(jià)核技術(shù)的應(yīng)用、核動(dòng)力的開(kāi)發(fā)以及其他資源和技術(shù)(如煤電站、地?zé)岷土姿猁}礦等)的開(kāi)發(fā)與利用對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響提供對(duì)照基線(xiàn),從而為制定國(guó)家能源政策提供參考依據(jù),也為輻射環(huán)境研究提供背景值。

我國(guó)環(huán)保部門(mén)為了加強(qiáng)環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)和環(huán)境管理工作,必須全面查清我國(guó)土壤中天然放射性核素含量的現(xiàn)狀水平和分布。為此,國(guó)家環(huán)保局組織全國(guó)各級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)站于 1983～1990進(jìn)行了全國(guó)土壤中238U、232Th、226Ra和40K含量調(diào)查[1]。按照國(guó)家環(huán)保局的統(tǒng)一部署,1986～1987年,我們開(kāi)展了“全國(guó)環(huán)境天然放射性水平調(diào)查”成都地區(qū)的調(diào)查研究工作,在調(diào)查測(cè)量成都市陸地γ輻射劑量率的同時(shí),同位布點(diǎn),同步采集土壤樣品,測(cè)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(bào)道這次調(diào)查的主要結(jié)果。此次調(diào)查的238U、232Th、226Ra和40K都是些長(zhǎng)壽命的天然放射性核素,中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部公布的 2009年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》[3]顯示,全國(guó)天然放射性核素活度濃度與此次全國(guó)環(huán)境天然放射性水平調(diào)查時(shí)的監(jiān)測(cè)值處于同一水平。

2 成都市主要土壤類(lèi)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?chē)闹星鸬蜕郊按ㄖ信璧氐奈鞑壳鹆甑貐^(qū)。

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(yuǎn)河沖積扇一級(jí)階地,西河以西各山麓河流沿岸一級(jí)階地和淺丘臺(tái)地水源有保證地區(qū)。

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(nèi)的淺丘臺(tái)地和邊緣山地海拔 800～1650m的地區(qū)。

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(fù)區(qū)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(mén)山中山下部,海拔一般在1600～2300m左右。

3 調(diào)查測(cè)定方法

3.1 樣品的采集與制備

3.1.1 布點(diǎn)

按照土壤中放射性水平調(diào)查分析方法的規(guī)定,在原野γ輻射空氣吸收劑量率測(cè)點(diǎn)均采集一個(gè)土壤樣品。根據(jù)成都市土壤類(lèi)型特點(diǎn),全市共布設(shè)19個(gè)采樣點(diǎn),25×25km2網(wǎng)格點(diǎn) 13個(gè),50×50 km2網(wǎng)格點(diǎn) 6個(gè),其中紫色土 2個(gè),水稻土和潮土14個(gè),黃壤 2個(gè),黃棕壤 1個(gè)。

3.1.2 采樣

采樣點(diǎn)選擇在地勢(shì)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(gè) (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(nèi),扎緊袋口再裝入布袋中,避免損壞受潮,標(biāo)明編號(hào),填寫(xiě)采樣登記卡和清單,送實(shí)驗(yàn)室加工處理和分析測(cè)定。

3.1.3 樣品制備

土壤樣品送實(shí)驗(yàn)室后,首先測(cè)定其含水率,然后將樣品風(fēng)干,經(jīng)破碎過(guò) 20目篩后縮分一次,再粉碎過(guò) 60目篩縮分,留一份作為留樣保存,另一半繼續(xù)縮分,取 250g作物理分析用,再取 50g粉碎過(guò) 160目篩,在 100℃下烘 4h,將烘干的土樣盛于玻璃瓶?jī)?nèi),供放化分析用。

3.2 分析方法與測(cè)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(cè)量下限

(定量確定限 L0)按下式計(jì)算：

式中：η-儀器探測(cè)效率;

Nb-在該特征道內(nèi)本底的累積計(jì)數(shù);

K-相對(duì)誤差;

t-測(cè)量時(shí)間 (h);

μ-樣品質(zhì)量 (Kg)。

各分析方法給出的相對(duì)誤差與測(cè)量下限列于表1中。

表1 相對(duì)誤差與測(cè)量下限Tab.1 Relative error and measurement lower-limit

4 結(jié)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(jiàn),成都市土壤中天然放射性核素含量各測(cè)點(diǎn)平均值與面積加權(quán)平均值吻合。1米高處空氣中的γ吸收劑量率實(shí)測(cè)值為 5.78×10-8Gy/h,與應(yīng)用Beck公式的計(jì)算值 6.77×10-8Gy/h較為一致;238U、232Th、226Ra、40K按面積加權(quán)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(wèi)生學(xué)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(lèi)土壤中天然放射性核素含量

成都市幾種主要類(lèi)型土壤中天然放射性核素含量列于表 3中。從表 3可見(jiàn),由于土壤中天然放射性核素的含量主要受成土母質(zhì)的影響,不同類(lèi)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(guān)。

表3 成都市幾種主要類(lèi)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(guó)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(guó)[1]土壤中天然放射性核素含量比較。從表 4可見(jiàn),成都市土壤中天然放射性核素含量比四川省和全國(guó)略低,其中,238U比四川省低 15%,比全國(guó)低25%;232Th比四川省低 10%,比全國(guó)低 7%;40K比四川省低 8%,比全國(guó)低 9%;而226Ra與四川省和全國(guó)非常接近。但總體上處于同一水平。

表4 成都市、四川省、全國(guó)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(guó)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(jié) 論

5.1 成都市土壤中天然放射性核素含量測(cè)點(diǎn)平均值與面積加權(quán)平均值吻合,放射性核素含量比四川省和全國(guó)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(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值相一致。

5.2 成都市各類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(diào)查研究是 1986～1987年按照國(guó)家環(huán)保局統(tǒng)一安排進(jìn)行的,迄今尚未再開(kāi)展此類(lèi)調(diào)查研究工作。由于受當(dāng)時(shí)條件所限,成都市調(diào)查的點(diǎn)位數(shù)量和部分類(lèi)型土壤樣品數(shù)量存在不足,建議適時(shí)應(yīng)開(kāi)展進(jìn)一步調(diào)查研究工作。

[1] 全國(guó)環(huán)境天然放射性水平調(diào)查總結(jié)報(bào)告編寫(xiě)小組 .全國(guó)土壤中天然放射性核素含量調(diào)查研究(1983～1990年)[J].輻射防護(hù),1992,12(2)：122-130.

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

[3] 周生賢.2009年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》[EB/OL].http：// www.zhb.gov.cn,2010-05-31.