为调查广州地铁一号线沿线土壤放射性水平, 我们于1995~1997年在施工过程中对沿线车站、区间各类土壤天然γ辐射、氡进行了现场测定, 同时采集样品对放射性核素²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K含量进行了分析。

1 地貌与地质概况

广州地铁一号线是广州市地铁规划路网的东西干线, 西起西朗站, 东止广州东站。正线全长18.48 km, 包括16座车站(其中2座地面站、14座地下车站)、15段区间。

西朗~坑花区间隧道入洞口:属于海陆交互冲击平原, 地表层为耕土、粘土; 下伏淤泥及淤质粘土。

隧道洞口~芳村站:地表为第四系土层, 下伏风化基岩。

黄沙~陈家祠:穿越松散~中密饱和砂土及淤泥。

陈家祠~广州东站:地表为第四系土层, 淤泥、粘土、砂层分布较广, 下风化残积层, 下伏风化基岩。

各类土壤分类为:表面杂土、淤泥、砂、粘土、粉质粘土、强风化、中风化、微风化。

2 样品的采集和处理 2.1 样品制备

在地铁挖掘过程中, 先在采样点测定离土壤表面1 m处空气中天然γ辐射、土壤表面下15 cm处土壤气中氡浓度, 然后按1 m ×1 m面积, 等量采集四角及中心点的土壤, 总重2~3 kg, 均匀混合后装入塑料袋。样品称重后经105℃烘干、称重, 磨细至60目, 备分析核素用。

2.2 仪器与方法

天然γ辐射采用上海电子仪器厂生产的FD-71A闪烁辐射仪, 结果按文献[1]的方法进行校正。

土壤气中氡浓度采用上海电子仪器厂生产的FD-3017 Ra测氡仪。

核素²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K分析分别采用FD-125氡分析器、721分光光度计和FE 883火焰光度计。²²⁶Ra比活度测定用射气法。²³²Th比活度测定用N-235萃取比色法。⁴⁰K比活度测定用火焰光度法。

2.3 数据处理

数据分析处理采用SPSS统计软件。经Kolmogorov-Smirnov方法检验, 发现天然γ辐射、²²⁶Ra、²³²Th呈正态分布, ⁴⁰K呈近似正态分布; 土壤气中氡浓度呈对数正态分布。在求均值时, 除土壤气中氡浓度采用几何均值外, 其余均采用算术均值。

3 结果与分析 3.1 各类土壤放射性水平比较

各类土壤放射性水平测定结果列于表 1、表 2。

3.1.1 表面天然γ辐射

土壤表面天然γ辐射范围为7.90× 10^-8~20.95 ×10^-8 Gy/h, 平均值为13.17×10^-8 Gy/h, 与文献[3]报道的广州地区室外天然γ辐射平均值11.9×10^-8 Gy/h相近。各类土壤比较, 中风化最高、砂最低。各类土壤方差分析(ANOVA)表明, 各类土壤天然γ辐射平均值差异有显著性(P < 0.05)。经最小显著差异法(LSD)多重检验, 回填土、砂与表面杂土、粉质粘土、强风化、中风化、微风化, 表面杂土、粉质粘土、强风化、微风化与淤泥, 表面杂土与中风化, 中风化与淤泥之间差异有显著性(P < 0.05), 其余土壤间差异无显著性。

3.1.2 土壤气中氡浓度

各类土壤气氡浓度范围为12.0~ 21 943.0 Bq/m³, 几何平均值为325.5 Bq/m³。各类土壤比较, 表面杂土最高, 粘土最低。表面杂土氡浓度最高的原因可能是²²⁶Ra含量最高和密度低引起的。LSD多重检验表明除表面杂土与粉质粘土、强风化之间差异有显著性(P < 0.05)外, 其余之间差异无显著性。

3.1.3 ²²⁶Ra含量

各类土壤²²⁶Ra含量范围为1.6~149.2 Bq/ kg, 平均值为37.5 Bq/kg, 平均值与全国土壤均值37.6 Bq/kg^[2]十分接近, 比广东省土壤均值49.2 Bq/kg低^[3]。各类土壤比较, 最高的是表面杂土, 最低为微风化。LSD多重检验表明, 除表面杂土与强风化、中风化、微风化之间差异有显著性(P < 0.05)外, 其余之间差异无显著性。

3.1.4 ²³²Th含量

各类土壤²³²Th含量范围为2.5~165.1 Bq/ kg, 平均值为48.7 Bq/kg, 比全国土壤均值54.6 Bq/kg^[2]及广东省土壤均值^[3]84.7 Bq/kg低。各类土壤比较, 最高的是表面杂土, 最低为回填土。LSD多重检验表明回填土与表面杂土、淤泥、砂, 表面杂土与强风化, 强风化与淤泥、砂之间差异有显著性(P < 0.05)外, 其余之间差异无显著性。

3.1.5 ⁴⁰K含量

各类土壤⁴⁰K含量范围为5.4~1 431.0 Bq/ kg, 平均值为501.5 Bq/kg, 比全国土壤均值584 Bq/kg^[2]低, 比广东省土壤均值426 Bq/kg高^[3]。各类土壤比较, 最高的是强风化, 最低为表面杂土。LSD多重检验表明强风化与其余所有土壤, 中风化与表面杂土、砂、粉质粘土之间差异有显著性(P < 0.05), 其余之间差异无显著性。

3.1.6 空气吸收剂量率估算值

按UNSCEAR 1982年报告书方法进行估算^[1], 各类土壤表面空气吸收剂量率范围为(2.32 ~22.57)×10^-8 Gy/h, 平均值为9.68×10^-8 Gy/h, 与广东省地表空气吸收剂量率计算值9.77 ×10^-8Gy/h^[3]十分接近。²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K对总剂量的贡献分别为23%、46%、31%。

空气吸收剂量率估算值比现场实测平均值13.17 ×10^-8 Gy/h小, 其原因可能是现场测定是在地铁施工过程中进行的, 受到周围其它土壤影响所致。

3.2 各线段土壤放射性水平比较

各线段土壤放射性水平测定结果列于表 3、表 4。

各线段土壤平均值比较:γ辐射以农讲所站最高(16.24 × 10^-8 Gy/h)、西朗站最低(8.05 ×10^-8 Gy/h); 土壤气氡浓度以西郎站最高(3 149.7 Bq/m³)、烈士陵园~东山口最低(95.4 Bq/ m³); ²²⁶Ra含量以广州东站最高(51.8 Bq/kg)、公园前~农讲所最低(19.4 Bq/kg); ²³²Th含量以东站最高(60.9 Bq/kg)、体育西路站最低(30.6 Bq/kg); ⁴⁰K含量农讲所~烈士陵园最高(852.5 Bq/kg)、长寿路~陈家祠最低(260.1 Bq/kg)。方差分析表明各线段土壤表面γ辐射、²²⁶Ra、⁴⁰K含量平均值差异有显著性(P < 0.05), 土壤气氡浓度、²³²Th含量平均值差异无显著性(P > 0.05)。

3.3 结论

广州地铁一号线沿线各类土壤放射性水平属正常本底水平

(参加本工作的人员还有:刘育明、莫素芳、邹蓉珠、王奎良、黄润玲同志)