天津市城区主要公园土壤放射性核素水平调查分析*

阮书州 赵徵鑫 苏锴骏 张文艺 武 权 翟贺争 张仲健 王 芳 焦 玲*

天津市城区主要公园土壤放射性核素水平调查分析*

阮书州①赵徵鑫①苏锴骏①张文艺①武 权①翟贺争①张仲健①王 芳①焦 玲①*

目的：分析天津市城区主要公园土壤中的放射性核素含量，掌握土壤中放射性核素的基线资料，为开展环境辐射水平评价提供科学依据。方法：采集天津城区8个主要公园的土壤样品，使用GX5019型低本底高纯锗γ谱仪对土壤样品的γ能谱进行测量分析，得到土壤样品中所含的放射性核素种类及活度浓度。结果：8个公园土壤样品中238U、232Th、226Ra、40K和137Cs含量的最高值分别为38.2 Bq/kg、30.5 Bq/kg、53.5 Bq/kg、638 Bq/kg和7.3 Bq/kg；平均值分别为31.5 Bq/kg、44.5 Bq/kg、27.1 Bq/kg、585.0 Bq/kg和3.3 Bq/kg，均低于全国平均值。结论：天津城区主要公园土壤的放射性水平基本处于正常的本底范围，与其他省市的土壤监测结果相比存在差异，尤其对40K而言差异最为明显(64%)，可能是由于地域或土质差异而造成。为准确掌握天津市土壤中放射性的基线值，有待在日后的研究中扩大研究范围、增加样本量。

公园；土壤；放射性核素；活度浓度；γ谱仪；放射卫生

[First-author’s address]Institute of Radiation Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College; Tianjin Key Laboratory of Radiation Medicine and Molecular Nuclear Medicine, Tianjin 300192, China.

近年来，随着核科学的迅速发展，核能应用领域也越来越广泛，给人类社会带来了巨大的经济利益。然而，随之出现的电离辐射安全问题，尤其是放射性核素污染已经成为威胁自然环境和人类健康的重要因素之一。城市公园是公众游览、观赏、休憩、开展科学文化及大众锻炼身体的重要场所，人员多，流动性强。因此，加强城市公园土壤放射性核素含量及其分布规律的监测对于保护城市生态环境、保障公众身体健康具有重要的现实意义。

目前，我国缺乏对公园放射性核素分析的基础数据。为此，本研究于2015年对天津市城区主要公园土壤中γ放射性核素进行分析，以获得主要公园土壤中所包含的放射性核素种类及活度浓度，为及时发现环境放射性污染和核事故应急提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

依据国家环境保护总局《土壤环境监测技术规范》[1]中的要求，选取天津市城区8个主要公园作为采样点，土壤采集在公园地势较为开阔的场所划定区域内按照梅花采样法，采集四角及中心地表下方5 cm处的土壤。每个公园选取5个采样区域，每个区域的5个采样点各取1 kg土壤，总取样量5 kg左右，贴好标签、密封运回实验室。

1.2 样品制备

将每个公园采集的土壤样品各自混合均匀，去除杂草和碎石后，将样品放置在105 ℃条件下烘干至恒重。待样品冷却至室温后粉碎，经80目筛孔过筛后装入直径75 mm、高70 mm的圆柱形聚乙烯样品盒中，装样质量约为350 g，样品盒材料、尺寸与标准物质相同，装样质量与标准物质相近，样品测量摆放位置与标准物质相同，密封放置4周后进行测量。

1.3 仪器设备

测量所用仪器为GX5019型低本底HPGe γ谱仪(美国CANBERRA公司)，其相对效率为50%，对60Co 1332 keV的γ射线能量分辨率为1.9 keV，数字多道为CANBERRA DSA1000，γ能谱分析软件采用Genie 2000(Version3.2)。

1.4 测量方法

通过对空盒本底、标准物质及土壤样品的γ能谱分析，测定公园土壤样品中放射性核素及其活度浓度，并采用相对比较法对其进行分析。土壤样品中放射性核素活度浓度计算为公式1：

式中Q为土壤样品中核素的活度浓度(Bq/kg)；Q0为标准物质中核素的活度浓度(Bq/kg)；N、N0和Nb分别为土壤样品、标准物质和空盒本底中的γ射线特征峰净计数(counts)；t、t0和tb分别为土壤样品、标准物质和空盒本底的测量时间(s)；M为样品质量(kg)；D为校正到采样时的衰变校正系数，本次分析中衰变校正系数取1[2-3]。

1.5 质量控制

标准物质由中国计量院提供，检测仪器经过中国计量院检定，且在效期内。本研究于2014年和2015年参加全国放射性核素γ能谱分析能力考核，成绩分别为合格和优秀。为了避免人为的因素而导致的测量误差，样品采集、前处理以及测量均由同一人进行操作，1人进行现场监察。

2 结果

2.1 公园土壤中放射性核素调查结果

本研究通过调查分析获得了天津城区8个公园土壤中5种放射性核素238U、232Th、226Ra、40K和137Cs的活度浓度(Bq/kg)，该5种放射性核素的平均值238U为31.5 Bq/kg，232Th为44.5 Bq/kg，226Ra为27.1 Bq/ kg，40K为585.0 Bq/kg，137Cs为3.3 Bq/kg。其中，238U含量最高为38.2 Bq/kg，最低为25.7 Bq/kg；232Th含量最高为53.5 Bq/kg，最低为41.1 Bq/kg；226Ra含量最高为30.5 Bq/kg，最低为24.8 Bq/kg；40K含量最高为638.8 Bq/kg，最低为552.0 Bq/kg；137Cs含量最高为7.3 Bq/kg，最低为0.9 Bq/kg，见表1。

表1 天津市城区8个公园土壤中放射性核素调查结果

表1 天津市城区8个公园土壤中放射性核素调查结果

采样点238U232Th226Ra40K137Cs A公园30.6±3.142.3±3.924.8±2.4560±524.8±0.4 B公园38.2±3.844.1±4.126.2±2.5552±517.3±0.7 C公园33.2±3.347.2±4.328.8±2.8638±591.8±0.2 D公园32.2±3.242.3±3.928.3±2.7605±560.9±0.1 E公园29.5±3.042.2±3.926.8±2.6556±513.7±0.3 F公园32.9±3.353.5±4.930.5±2.9596±551.3±0.1 G公园25.7±2.641.1±3.825.7±2.5587±541.5±0.1 H公园29.5±2.943.6±4.026.0±2.5583±545.0±0.5平均值31.5±3.244.5±4.127.1±2.6585±543.3±0.3

2.2 部分地区土壤中主要放射性核素活度浓度

本次调查结果中除了226Ra含量减少-21.7%外，与1988年天津市城区土壤监测结果相比，238U、232Th以及40K的3种核素的含量均出现了增长，增长比率分别为37.0%、40.0%及19.9%，见表2。

表2 天津市部分地区土壤中主要放射性核素活度浓度(Bq/kg)[7]

2.3 全国不同地区土壤中主要放射性核素活度浓度

天津市城区公园土壤放射性核素含量与不同地区及全国平均值对比，见表3。

表3 全国不同地区土壤中主要放射性核素活度浓度(Bq/kg)

3 讨论

本研究调查结果显示，不同公园土壤中放射性核素含量存在一定的差异性，尤其对于137Cs而言，最高含量为7.3 Bq/kg，与最低0.9 Bq/kg之间差值高达8.1倍。137Cs属于人工核素，自然界中并不存在。目前，土壤中的137Cs主要是20世纪50～60年代核试验和核爆炸及1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故的副产物。137Cs进入同温层后随着大气环流运动，并通过干、湿沉降作用到达地表。137Cs在公园中差别较大的原因可能是：①含量基数较少，最高和最低只差6.4 Bq/kg；②137Cs在不同土质的土壤中含量不同[4-6]。

238U、232Th、226Ra以及40K均属于超长半衰期核素，数十年不会有明显变化，出现这种情况可能是由于：①两次测量所选取的土壤的位置不一样；②公园土壤人为翻种较多，经常浇水、施肥等；③测量方法不同，由于技术的发展，现有的测量仪器的精确度比以往的仪器更高，测量结果的不确定度较小。

天津市城区公园土壤中的40K平均值含量与全国平均值相近，其余4种放射性核素的平均值均低于全国平均值。天津市与南通市土壤中137Cs平均值含量基本相同；238U、232Th、226Ra以及40K平均值含量与其他城市相比最大差别为18%、19%、87%及64%，这可能与样品来源地及土壤差异有关[8-15]。

4 结语

本研究调查涉及天津市城区主要8个公园的放射性核素的本底值，为风险评估中放射性指标提供了有力的数据支持。同时，在对样品放射性检测的制备方法上获得了很大的进展，从样品种类的扩大到样品处理方法的细化都得到了强化。目前，天津城区公园的土壤放射性属于本底水平，137Cs含量低于全国平均值，未发现其他异常核素，表明天津城区土壤几乎未受到福岛事故等的影响。通过公园中土壤放射性核素调查，建立起天津城区公园中土壤放射性活度的基础数据，可为应急情况下快速监测评估放射性污染等工作提供科学数据。然而，若建立天津市土壤放射性核素的基线值，有待进一步扩大样品的种类和数量以得到代表性更强的数据。

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Investigation and analysis about radionuclide level in soil of the main parks in Tianjin city/

RUAN Shu-zhou, ZHAO Zhi-xin, SU Kai-jun, et al//China Medical Equipment,2017,14(2):83-86.

Objective:To measure and analyze the radionuclide activity contentration in soil of the main parks in Tianjin city; to get the baseline data of radionuclide in soil, and provide the science basis for the further evaluation of environmental radiation level.Methods:The soil samples were collected from main eight parks in Tianjin city. The gamma spectra of soil samples were measured and analyzed by GX5019 (a kind of low-background and high-purity germanium gamma spectrometer). And then the relative datum, such as the radionuclide species and activity concentration in soil samples, were obtained.Results:The highest values of238U,232Th,226Ra,40K and137Cs in the soil samples of the eight parks were 38.2, 30.5, 53.5, 638 and 7.3 Bq/kg, respectively; the mean values were 31.5, 44.5, 27.1, 583.0, 3.3Bq/Kg, respectively. All of them were lower than the national average.Conclusions:The radioactivity levels of soil in the main parks of Tianjin basically are in the normal background range. Compared with other provinces and cities, there are differences in soil monitoring results, especially for40K(64%), and these differences may based on the area or soil difference. In order to further master the baseline values of radioactivity in soil in Tianjin, it is necessary to expand the scope of research and increase the sample amount in further studies.

Parks; Soil; Radionuclide; Activity concentration; Gamma spectrometer; Radiological health

1672-8270(2017)02-0083-04

R145

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.02.025

2016-11-07

协和青年科研基金资助课题(3332015070)“饮用水中放射性核素对公众健康影响关键技术的研究”；中国医学科学院、北京协和医学院“中央级公益性科研院所基本科研业务费(2016ZX310075)“基于核辐射救治基地建设的放射性核素分析及有效剂量估算”

①北京协和医学院 中国医学科学院放射医学研究所 天津市放射医学与分子核医学重点实验室 天津 300192

*通讯作者：ljiao.irm@163.com

阮书州,男,(1984- ),硕士，助理研究员。北京协和医学院 中国医学科学院放射医学研究所 天津市放射医学与分子核医学重点实验室，从事放射性核素分析，剂量估算，包括环境样品、生物样品等的放射性核素分析及辐射事故剂量估算和估算方法的改进等工作。