基于土壤天然放射性水平测量的浅析

胥海亮，刘玉华，冯 毅

成都理工大学，四川成都 610059

基于土壤天然放射性水平测量的浅析

胥海亮，刘玉华，冯 毅

成都理工大学，四川成都 610059

本文介绍具体了工作中，依据待测区的实地情况，选取合适大小与形状的工作区域进行测量，在区域内设多个采样点采集一定量的样品，样品经晒干、制样、密封保存，用低本底高纯锗伽玛能谱仪测量。计算样品中226Ra、232Th、40K比活度，计算出周围土壤样品中226Ra的平均比活度，232Th的平均比活度，40K的平均比活度的方法，通过放射性核素232Th、226Ra含量的平均值与全国平均值进行比较，便可得到准确的评价。

土壤；天然放射性；γ能谱测量；比活度

1 天然放射性测量原理

1.1 γ射线的来源

本文中讲述主要针对测量自然界中的γ射线，主要有3个放射性系列，即铀（U）系列、钍（Th）系列、锕铀（AcU）系列。

1.2 铀系的γ射线

铀系中最重要的γ辐射体是214Bi，其主要的几条γ辐射射线分别为2.204MeV、 1.76MeV、 1.403MeV、1.378MeV、1.12MeV、0.769MeV、0.609MeV。它占了铀系核素γ辐射能力总和的84%。在铀系γ测量中主要探测Ra的直接衰变产物214Bi（RaC）。

1.3 钍系的γ射线

钍系中主要的γ辐射体为228Ac和208Tl，其次为212Pb和212Bi。

钍系中最重要的γ辐射体是208Tl，它的主要γ能量有0.583MeV、0.511MeV、2.62MeV，其γ辐射总量总和占整个钍系核素γ射线能力总和的62.0%，其中2.62MeV的γ射线因其能量最高，辐射几率又较大，是钍系中一条很重要的特征γ射线。在钍系γ测量中主要探测的是Th的直接衰变产物208Tl （ThC）。

1.4 40K

天然钾有3个同位素39K、40K和41K，其中只有40K具有放射性，40K的同位素丰度占0.0117%，它的半衰期为1.27×109年。40K的衰变纲图，图1所示，89%的经β-衰变形成，11%的经轨道电子俘获方式衰变放出γ射线而形成。

图140K的衰变纲图

由于40K在自然界中分布广、克拉克值高，且它辐射出的γ射线能量也较高（1.46MeV），因此在放射性测量中是一个非常重要的核素。

2 野外测量及样品采集

2.1 野外测线分布

在待测区域内进行测量，划定满足精度合适数目的测线，每条测线划定合适的测点数，测量过程中记录测点的地理位置。

2.2 野外测量方法

1）测量中选用一定能量分辨率的探测器；

2）各核素特征峰能量分别为：U，1760keV；Th，2620keV；K，1460keV；

3）每个测量点的测量时间为3min～5min。

2.3 采集点分布及编号

土壤采样按多点混合法（每个取样点再分3～5个分样点，取多点土样混合后取1kg左右）。采集样品时先清理土壤表面的树叶和草皮等杂质，取垂直深度5cm（即表层）的土壤。在采样过程中，应该尽量避免湿度过大的地方和新近翻动过的土壤。因为研究的是散落粉尘对土壤环境的影响，故取表层土壤。用塑料袋包装，贴好标签，带回实验室。

2.4 样品的制备

1）将土壤粗碎，放在露天晒干；

2）用陶瓷研钵对晒干的土壤进行研磨，并通过一定目的筛子；

3）把研磨好的土壤装入统一尺寸的圆柱形塑料样品盒内；

4）用电子天平称取样品的重量；

5）土壤放入样品盒后密封15天，让其放射性基本平衡以备测量。

3 室内伽玛能谱测量

3.1 室内测量方法

1）实验仪器可采用分辨率为2.2 keV（对60Co1332 keV的峰）的高纯锗半导体探测器；

2）将样品在低本底铅室里进行测量；

3）测量和计算可在MCA1操作平台；

4）各核素特征峰能量分别为：226Ra，351.9keV和609.3keV；232Th，583.3keV和911.0keV；40K，1461keV；

5）每个样品的测量时间为4h；

6）在相同条件下测量了空白本底和标准物质；

7）利用天然放射性元素含量计算软件Ng1计算放射性核素的比活度。

3.2 标准物质介绍

一般采用的标准物质为天然放射性环境分析标准物质（TRH）（国家二级标准物质GBW（E）040015）。该标准物质中226Ra的比活度为1510±130Bq/kg，232Th的比活度为476±58 Bq/kg，40K的比活度为1460±110Bq/kg。

3.3 放射性核素的比活度计算公式

其中Q样、Q标分别代表样品和标准物质中目标核素的比活度；A样、A标、A本分别代表样品、标准物质和本底的计数率；M样、M标分别代表样品和标准物质的质量。利用上式可求土壤中放射性核素的比活度。

4 结论

一直以来土壤放射性测量工作较少，以往的工作多数是普通水体和空气的污染监测，而土壤放射性测量对放射性研究与环境监测具重要意义，填补了土壤放射性测量方面的空白。

结合以上理论，采用在待测区域圈出一个合适形状大小的区域，在其内开展网格测量的方法，利用便携式γ能谱法测量土壤中天然放射性核素的含量，根据测量出的数据换算转化为比活度，并用surfer软件绘出238U（226Ra）、232Th、40K的比活度等值线图。再对待测区域周围土壤进行取样，利用高纯锗半导体探测器测试分析土壤中的226Ra、232Th、40K含量。最后根据野外测量和室内测量的结果，评价该地区土壤天然放射性水平，为当地环境监测提供放射性的依据。

[1]王凌青，卢新卫，贾晓丹，等.宝鸡燃煤电厂周围土壤天然放射性水平调查研究[J].辐射防护，2007，27(3)：188-192．

[2]吴宇，谭涪江，何达波.四川省土壤中天然放射性核素含量调查研究[J].辐射防护，1993，13(5) ：376-379.

[3]赖万昌.核辐射探测器与核电子学[M].成都理工大学讲义，2009．

S15

A

1674-6708（2011）36-0096-02