河床的底部沉积物(简称底泥)一般有永久性沉积和暂时性沉积。本项目研究的是小清河经过治理后干流的底部沉积物。当时小清河已完成了清淤和河道拓宽, 采集的样品基本是暂时性沉积物。其来源主要是沿岸排放的工业生产废水和生活污水中的固体物质。地面浸蚀冲刷物、动植物残体等大小不同颗粒沉积在河床上形成。放射性核素因水文条件、化学形态、固体物的颗粒度等因素在底部沉积物中积累。按统计学要求在沿河设立采样点, 按丰水期与枯水期采集不同时期各点河床底部的淤泥样品, 处理后测定其中的放射性物质含量。然后计算归纳出其放射性水平及其变化规律。

1 样品处理与测量 1.1 样品处理

采集的底部沉积物样品120℃烘干、破碎, 除去动植物残体及石子, 置于高温电阻炉中450℃灼烧1 h, 以除去有机物质。研磨后100目过筛备用。

1.2 测量项目

总α、总β、²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K和¹³⁷Cs共7个项目。

1.3 测量方法

对各核素的分析测定按国家颁布的标准方法^[1]进行, 其中总α、总β采用相对饱和法在BH1216型低本底测量装置上测量。²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K和¹³⁷Cs的测量仪器是CIAE-MM8000型HPGe-γ能谱仪, 该仪器性能、测量原理及计算方法见文献[2]。

2 结果与讨论 2.1 底部沉积物中的放射性水平

表 1列出了小清河底部沉积物的每个放射性项目的平均值, 标准误及范围。每个测量项目的样品数均为12。

表 1显示, 不同放射性项目之间平均比活度从大到小依次为总α、总β、⁴⁰K、²³²Th、²²⁶Ra、²³⁸U、和¹³⁷Cs。与黄河的底部沉积物的放射性水平相比较^[3], 每个项目都比较接近, 相差未超过20 %, 其中总α、总β和²²⁶Ra, 小清河的比黄河的稍高, 黄河的总α、总β和²²⁶Ra分别为8.66 ×10², 6.48 ×10²和29.2 Bqkg ^-1。而²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs, 小清河稍低于黄河, 黄河的这4项分别为29.3、44.1、50.4和1.32 Bqkg ^-1从变化范围来看, 每一项均是小清河的在黄河的变化范围以内。

2.2 枯水期与丰水期比较

小清河底部沉积物中各种放射性核素水平按枯水期和丰水期列于表 2, 同时还列出了两个水文期的相应比值。每个水文期的样品数目均为6。

表 2显示, 7个被测项目均是枯水期大于丰水期。经t检验^[4], 差异有显著性(P < 0.05)的有总α、²²⁶Ra、¹³⁷Cs、⁴⁰K。而总β、²³⁸U和²³²Th差异不明显(P >0.05)。

枯水期大于丰水期的规律正好与小清河水及悬浮物呈现的规律^{[5, 6]}相反。这是因为水及水中的悬浮物易受到水的流量、流速的影响, 而底部沉积物是较长时间而成, 枯水期水量一般较小, 沉积较多; 丰水期水量较大, 沉积较少, 且其表层受到水流冲击可能会再悬浮变成悬浮物的一部分。

2.3 放射性物质在底部沉积物中的分配

各种核素的分配系数列于表 3, 将单位质量底部沉积物的比活度(Bqkg^-1)与单位体积水的比活度(BqL^-1)的比值定义为分配系数。表 3显示分配系数从大到小依次为总α、²³²Th、²²⁶Ra、总β、²³⁸U和¹³⁷Cs。与在悬浮物中的分配^[6]基本一致。

2.4 有关核素的相关分析

将有关核素两两配对进行相关分析。这里有总α—²³⁸U、总α—²²⁶Ra、总α—²³²Th、总β —⁴⁰K、总β — ¹³⁷Cs和²²⁶Ra— ²³⁸U。经t检验(α=0.05), 只有²²⁶Ra— ²³⁸U相关, 相关系数为0.909, 直线方程Y =-2.949+0.957X。其余均不相关。

3 结论

经过干流治理工程的拓宽和清淤, 小清河底部沉积物的放射性水平处于正常本底范围以内, 未受到放射性污染。

小清河底部沉积物的放射性水平的变化规律表现为枯水期高于丰水期。