成都经济区不同类型土壤天然放射性核素含量分布特征

刘合凡，葛良全，曾 兵，吴和喜，罗耀耀

（1.成都理工大学 地学核技术四川省重点实验室，四川 成都610059；2.东华理工大学，江西 南昌330013）

天然放射性辐射环境是人类生存环境的重要组成部分，随着社会的进步与发展，资源与环境日渐成为人们关注的热点。土壤是植物生长的基础，是万物生长之源，但土壤也是环境中放射性污染物质的主要来源［1］。一定区域内的天然本底辐射水平由岩石和土壤中的放射性核素（如238U，232Th，40K）所决定［2］。对于天然放射性辐射环境的研究，在国内外这些工作开展很多［3－4］，但以土壤分类为基础而进行的天然放射性核素的研究工作国内外还比较少。本研究以成都经济区为研究载体，数据涵盖了成都、德阳、绵阳、眉山和资阳市等地区，对该区域不同土壤类型天然放射性核素的含量进行了测试研究，以期对该区域天然本底辐射水平、国土资源利用以及城市规划等方面工作的开展提供科学依据。

1 成都经济区土壤类型及分布

成都经济区土壤分为黄壤、灰潮土、水稻土、棕壤、紫色土、草毡土6大类型［5］，其中以水稻土、紫色土、棕壤分布最为广泛。水稻土主要分布于平原及丘陵谷地，起源于红壤、黄壤、潮土、紫色土等各种土类［6］。紫色砂岩泥岩母质发育成的紫色土，经水耕植稻、定向培育等人为耕作熟化，发育成紫色水稻土。丘陵区主要以紫色土为主，也有黄壤、黄褐土等土壤的零星分布。高山农业区以棕壤、黄壤、灰色潮土为主，丘陵谷地地带有少量水稻土分布。草毡土主要分布在高山脚下的低洼地带，在龙门山前缘冲断褶皱带和龙泉山—熊山断褶带有少量分布。

2 数据来源与分离

成都经济区1∶25万化探数据来源于四川省地勘局，是以4km×4km拉网测量，共计15 425组，为土壤中天然放射性核素铀、钍、钾的含量数据。根据成都经济区土壤的分类、分布，以土壤类型为切入点，利用成都理工大学地学核技术四川省重点实验室的科研条件，不同土壤类型的天然放射性核素含量数据采用乌鲁木齐金维图文信息科技有限公司的软件产品GeoIPAS从1∶25万化探数据中提取并统计分析。

3 实地取样与测量仪器

为了验证提取数据的可靠性，验证方法采用实地土壤取样至实验室分析和文献数据对比相结合的方式。根据研究区土壤的分类与分布，以环刀取样的方式对研究区的棕壤、紫色土、水稻土、黄壤、灰潮土共5类土壤进行了取样。每个土壤类型均使用GPS定位进行了2～4处地点取样。

为了克服了天气、湿度、土壤松结程度等对测量结果的影响，样品的处理经过一套严格的程序和步骤：（1）将野外采集来的土壤样品剔除杂草、枯叶等异物后在105℃±2℃恒温烘箱中烘烤24h至恒重，使其充分干燥；（2）将烘干后样品压碎过60目（0.25mm孔径）土壤筛；（3）用电子天平称量标准样品盒盒重，样品盒尺寸为直径为7.5cm、高为7.1 cm；（4）将待测土壤放入标准样品盒，装满、压实、密封、贴上标签；（5）用电子天平称量各土壤样品，并计算土壤净重；（6）将密封好的样品静置20d等待放射性核素226Ra衰变平衡。

另外，238U，232Th，40K 的能量峰分别为1 760，2 620和1 460keV，由于它们发射出的γ射线能量强度和分支比较低，直接分析测量会带来很大的误差和不确定度。在实际测量中，一般通过测量达到衰变平衡后的子体来计算核素含量，选择测量214Bi的609.4 keV能量峰来进行计算。表1为土壤样品的实测数据。样品测量仪器为CANBERRA GC 2018He探测器的低本底γ能谱仪，其测量技术指标为：相对探测效率：20%（相对于 NaI探测器）；分辨率：2.10 keV（对60Co1.33keV能量峰）；峰康比为56∶1。测量环境为：温度20℃，湿度30%。仪器采用60Co进行能量刻度，1.33keV能量峰对应的道址为3 200道，1.17keV能量峰对应的道址为2 814道。经能量刻度、效率刻度后的γ能谱仪稳定性好，满足实验分析要求。把达到平衡的样品盒放入γ谱仪进行测量，根据样品放射性强弱选择测量时间，一般6～8h，保证测量误差小于3%。

表1 研究区土壤样品的实测数据

4 结果与分析

将文献数据和本研究提取数据、实测数据列于表2—3。为了便于比较，表2已根据文献［3］的转换系数将引用文献的比活度值转换为含量值。从表2可以看出，对于土壤天然放射性核素238U，232Th，40K含量，成都经济区提取数据、实测数据与世界、全国和四川省处于同一水平。表3为根据成都经济区1∶25万化探数据提取的基于土壤类型的天然放射性核素含量238U，232Th，40K的提取统计数据。根据表3可知，不同土壤类型的天然放射性核素238U，232Th，40K含量的提取数据和实测数据也处于同一水平。由于实测数据样本数较少，本研究以提取数据作为典型值。根据表2—3，以黄壤、棕壤、紫色土、水稻土、灰潮土、草毡土为顺序，成都经济区不同土壤天然放射性核素含量为：238U 分别为3.18，2.40，2.12，2.45，2.48和2.73，均值30.41，单位：10－6g／g；232Th分别为14.27，14.64，11.67，13.98、13.41和14.09，均值54.35，单位：10－6g／g；40K分别为2.06，2.38，1.94，1.74，1.83和2.22，均值1.98，单位：10－2g／g。

表2 研究区土壤天然放射性核素含量统计

表3 成都经济区土壤天然放射性核素含量提取统计数据

由图1可知，研究区内于天然放射性核素238U，232Th，40K含量在不同土壤类型的提取数据与实测数据具有相似的变化趋势。这里仍然以提取数据作为典型值比较。

成都经济区内，对于天然放射性核素238U，土壤含量的顺序为：黄壤＞草毡土＞灰潮土＞水稻土＞棕壤＞紫色土；对于天然放射性核素232Th，土壤含量的顺序为：棕壤＞黄壤＞草毡土＞水稻土＞灰潮土＞紫色土；对于天然放射性核素40K，土壤含量的顺序为：棕壤＞草毡土＞黄壤＞紫色土＞灰潮土＞水稻土。成都经济区黄壤的238U含量均值较大，为3.18×10－6g／g，最小的为紫色土，为2.12×10－6g／g；对于天然放射性核素232Th，占研究区绝大部分的水稻土和紫色土，平均含量较小，分别为1.40×10－5g／g和1.17×10－5g／g，而高山地区的黄壤、棕壤和草毡土232Th含量则明显要大一些；对于天然放射性核素40K，平原地区的土壤类型数值要低一些；水稻土的40K含量为最低，其均值为1.75×10－2g／g。结合表2、图1还可以看出，平原地区土壤的天然放射性核素含量比高山地区低。

图1 成都经济区不同类型土壤的天然放射性核素含量

5 结论

（1）对于土壤天然放射性核素238U，232Th，40K含量，成都经济区与世界、全国和四川省处于同一水平。

（2）成都经济区不同土壤的天然放射性含量大小顺序为：238U：黄壤＞草毡土＞灰潮土＞水稻土＞棕壤＞紫色土；232Th：棕壤＞黄壤＞草毡土＞水稻土＞灰潮土＞紫色土；40K：棕壤＞草毡土＞黄壤＞紫色土＞灰潮土＞水稻土。

（3）对同类型土壤的天然放射性核素含量，平原地区比高山地区低。

［1］ 董武娟，吴仁海.土壤放射性污染的来源、积累和迁移［J］.云南地理环境研究，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，赖万昌，黄元清，等.运用1∶50 000化探数据评价天然放射性水平［J］.成都理工大学学报，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］ 王莹，侯青叶，杨忠芳，等.成都平原农田区土壤重金属元素环境基准值初步研究［J］.现代地质，2012，26（5）：955.

［6］ 四川省国土局.四川省国土资源地图集［M］.四川 成都：成都地图出版社，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］ 周生贤.2009年中国环境状况公报［EB／OL］.（2010-05-31）［2012-05-26］.http：／／www.zhb.gov.cn，20100531.