成都經(jīng)濟(jì)區(qū)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(xué) 地學(xué)核技術(shù)四川省重點實驗室，四川 成都610059；2.東華理工大學(xué)，江西 南昌330013）

天然放射性輻射環(huán)境是人類生存環(huán)境的重要組成部分，隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，資源與環(huán)境日漸成為人們關(guān)注的熱點。土壤是植物生長的基礎(chǔ)，是萬物生長之源，但土壤也是環(huán)境中放射性污染物質(zhì)的主要來源［1］。一定區(qū)域內(nèi)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(huán)境的研究，在國內(nèi)外這些工作開展很多［3－4］，但以土壤分類為基礎(chǔ)而進(jìn)行的天然放射性核素的研究工作國內(nèi)外還比較少。本研究以成都經(jīng)濟(jì)區(qū)為研究載體，數(shù)據(jù)涵蓋了成都、德陽、綿陽、眉山和資陽市等地區(qū)，對該區(qū)域不同土壤類型天然放射性核素的含量進(jìn)行了測試研究，以期對該區(qū)域天然本底輻射水平、國土資源利用以及城市規(guī)劃等方面工作的開展提供科學(xué)依據(jù)。

1 成都經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤類型及分布

成都經(jīng)濟(jì)區(qū)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(zhì)發(fā)育成的紫色土，經(jīng)水耕植稻、定向培育等人為耕作熟化，發(fā)育成紫色水稻土。丘陵區(qū)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(nóng)業(yè)區(qū)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(shù)據(jù)來源與分離

成都經(jīng)濟(jì)區(qū)1∶25萬化探數(shù)據(jù)來源于四川省地勘局，是以4km×4km拉網(wǎng)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(shù)據(jù)。根據(jù)成都經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤的分類、分布，以土壤類型為切入點，利用成都理工大學(xué)地學(xué)核技術(shù)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(shù)據(jù)采用烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司的軟件產(chǎn)品GeoIPAS從1∶25萬化探數(shù)據(jù)中提取并統(tǒng)計分析。

3 實地取樣與測量儀器

為了驗證提取數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)對比相結(jié)合的方式。根據(jù)研究區(qū)土壤的分類與分布，以環(huán)刀取樣的方式對研究區(qū)的棕壤、紫色土、水稻土、黃壤、灰潮土共5類土壤進(jìn)行了取樣。每個土壤類型均使用GPS定位進(jìn)行了2～4處地點取樣。

為了克服了天氣、濕度、土壤松結(jié)程度等對測量結(jié)果的影響，樣品的處理經(jīng)過一套嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)樣品盒，裝滿、壓實、密封、貼上標(biāo)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(fā)射出的γ射線能量強(qiáng)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(dá)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(jìn)行計算。表1為土壤樣品的實測數(shù)據(jù)。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(shù)指標(biāo)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(huán)境為：溫度20℃，濕度30%。儀器采用60Co進(jìn)行能量刻度，1.33keV能量峰對應(yīng)的道址為3 200道，1.17keV能量峰對應(yīng)的道址為2 814道。經(jīng)能量刻度、效率刻度后的γ能譜儀穩(wěn)定性好，滿足實驗分析要求。把達(dá)到平衡的樣品盒放入γ譜儀進(jìn)行測量，根據(jù)樣品放射性強(qiáng)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(qū)土壤樣品的實測數(shù)據(jù)

4 結(jié)果與分析

將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和本研究提取數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)列于表2—3。為了便于比較，表2已根據(jù)文獻(xiàn)［3］的轉(zhuǎn)換系數(shù)將引用文獻(xiàn)的比活度值轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)區(qū)提取數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)與世界、全國和四川省處于同一水平。表3為根據(jù)成都經(jīng)濟(jì)區(qū)1∶25萬化探數(shù)據(jù)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(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)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(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)也處于同一水平。由于實測數(shù)據(jù)樣本數(shù)較少，本研究以提取數(shù)據(jù)作為典型值。根據(jù)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(jīng)濟(jì)區(qū)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(qū)土壤天然放射性核素含量統(tǒng)計

表3 成都經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤天然放射性核素含量提取統(tǒng)計數(shù)據(jù)

由圖1可知，研究區(qū)內(nèi)于天然放射性核素238U，232Th，40K含量在不同土壤類型的提取數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)具有相似的變化趨勢。這里仍然以提取數(shù)據(jù)作為典型值比較。

成都經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，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(jīng)濟(jì)區(qū)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(qū)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(qū)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(qū)的土壤類型數(shù)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(jié)合表2、圖1還可以看出，平原地區(qū)土壤的天然放射性核素含量比高山地區(qū)低。

圖1 成都經(jīng)濟(jì)區(qū)不同類型土壤的天然放射性核素含量

5 結(jié)論

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

（2）成都經(jīng)濟(jì)區(qū)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(qū)比高山地區(qū)低。

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