南通市位于江苏省东南部, 长江下游北岸。地处北纬31°41'06 "~32°42'44", 东经120°11'47"~121° 54'33", 市区中心位置位于北纬3l°01', 东经120°57'。南北跨距114.2 km, 东西跨距158.8 km。

南通市土壤主要有潮土、盐土、水稻土三大类, 市郊区江边五山土壤为黄棕色壤及棕色石灰土, 其中潮土面积7 339 144.57亩, 占全市土壤面积86.86%;盐土面积313 360.5亩, 占3.71%;水稻土面积797 018.79亩, 占9.43%;黄棕壤及棕色石灰土仅528.13亩, 占0.005%。

1 材料与方法 1.1 采样及布点

在南通市市区建成区约100 km²范围内, 以2 km × 2 km画网格采集土壤样品30个土壤样品的采集与制备按"规定"^[1]的要求进行。

1.2 样品制备

样品破碎后置于瓷盘内, 放在通风良好地方风干。干燥样品先经20目筛缩分, 再粉碎后过60目筛缩分。一半作副样放入磨口玻璃瓶长期保存, 余下再粉碎过160目筛作放化分析用。在样品处理与制备的每一步骤均采取严格措施防止放射性污染。

1.3 样品分析

采用美国ORTEC公司的型号为GMX -32的高纯锗γ谱仪系统。该设备相对探测效率为35%, 对Co-60的能量分辨率为3 keV, 峰康比为60 :1。在选定的条件下用高纯锗γ能谱仪测量谱图, 根据核素的全能峰读取净峰面积, 扣除本底后由测量系数计算出样品²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、¹³⁷Cs的含量。

2 测量结果

表 1列出了了本次调查中各地土壤中放射性核素的含量, 为各县(市)²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、¹³⁷Cs平均含量。

3 结果分析 3.1 南通市土壤中放射性核素含量 3.1.1 南通市土壤中²³² Th的含量及分布情况

南通市土壤中²³²Th测量值范围是29.1~63.1 Bq/kg, 全市按取样点的算术平均值为46.1 Bq/kg, 平均值在江苏省本底水平之内, 如皋地区的测量值大于全国调研值。

3.1.2 南通市土壤中²²⁶Ra的含量及分布情况

南通市土壤中²²⁶Ra测量值范围是22.9~45.1 Bq/kg, 全市按取样点的算术平均值为34.7 Bq/kg, 平均值在江苏省本底水平之内, 海安、如东地区的测量值大于全国调研值。

3.1.3 南通市土壤中⁴⁰ K的含量及分布情况

南通市土壤中⁴⁰ K测量值范围是420.0~633.0 Bq/kg, 全市按取样点的算术平均值为546.8 Bq/kg, 平均值在江苏省本底水平之内, 海门、启东地区的测量值大于全国调研值。

3.1.4 南通市土壤中¹³⁷Cs的含量及分布情况

南通市土壤中¹³⁷Cs测量值范围是﹤ 0.50-8.29 Bq/kg, 全市按取样点的算术平均值为3.2 Bq/kg, 所有地区的测量值均小于全国调研值。

3.2 南通市土壤中天然γ辐射致居民剂量分析 3.2.1 土壤中天然γ辐射产生空气吸收剂量率

可以通过分析土壤中天然放射性核素的比活度推算地表辐射水平及对居民的所致剂量。通过三元素法(铀、钍、钾)把土壤比活度转换成地表 1 m高处的空气吸收剂量率。根据UNSCEAR 2000年的报告, 土壤中放射性核素比活度计算离地面高处空气吸收剂量室外, 按下式计算

(1)

式中, D为地面1 m高处的空气吸收剂量率, nGy/h; K_κ、K_u、K_Th分别为⁴⁰K、²³⁸U、²³²Th系列的转换因子, nGy·h-1/(Bq·Kg-1);A_κ、A_u、A_Th分别为土壤中⁴⁰ K、²³⁸ U、²³² Th的放射性比活度, Bq/Kg。土壤中的²³⁸U系对外照射剂量的贡献主要来自²²⁶ Ra子体²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²³⁸U到²²⁶ Ra之间的核素对下辐射剂量的贡献仅占U系的1.6%^[2], 故用²²⁶ Ra在土壤中的比活度代替²³⁸ U的比活度来计算了剂量率。式中转换因子采用UNSCEAR2000年报告推荐值, 于是该公式变为:

(2)

将本次调查的平均比活度值代入上述公式, 计算得出南通市地面1 m高处的空气吸收剂量率D在55.2~71.8 nGy/h范围内, 具体计算结果见表 2。

地面1 m高处的空气吸收剂量率最低55.2 nGy/ h, 最高71.8 nGy/h, 均值66.7 nGy/h。天然放射性核素²³⁸U (²²⁶Ra)、²³²Th、⁴⁰K对总空气吸收剂量率的贡献分别是24.0%(16.0 nGy/h)、41.8%(27.9 nGy/h)、34.2%(22.8 nGy/h), 如表 3所示。

3.2.2 居民有效剂量值估算

利用如下公式推算当地居民产生的有效剂量

(3)

以上公式中H_e为有效剂量(Sv); D为1 m高处空气吸收剂量率Gy/h; K为有效剂量与空气吸收剂量率比值(Sv/Gy); q室外居留因子。

D采用本次调查结果, K采用UNSCEAR1988年报告书推荐值0.7Sv/Gy, 室外居留因子q取0.2, t为一年度的总小时数为8 760 h。因此以上公式变为:

(4)

将表 4的D值代入以上公式可求得南通市各地区居民年度室外有效剂量值, 其中最低值为市区67.7 μSv/a, 最高点为海安88.1 μSv/a, 均值为81.8 μSv/ a, 具体结果见表 4。

3.2.3 南通市天然γ辐射室外年有效剂量与其他地区比较

通过查阅相关文献可以将本次调查所得的南通市天然γ辐射室外年有效剂量与其他地区相比较, 通过比较可知南通市天然γ辐射室外年有效剂量略低于全国均值, 略高于世界均值, 具体比较结果见表 5。

4 结论

(1) 由于²³²Th在潮土中含量较高, 南通市潮土面积7 339 144.57亩, 占全市土壤面积86.86%, 因此²³²Th对总空气吸收剂量率的贡献最大, 达41.8%, 其空气吸收剂量率计算值为27.9 nGy/h。

(2) 南通市室外空气吸收剂量率平均值66.7 nGy/h, 低于全国调研值72 nGy/h, 且处于UNSCEAR2000年报告书所述世界平均水平范围18~93 nGy/h内。

(3) 南通市居民接受室外γ辐射所致年有效剂量为81.8 μSv, 低于全国调研值88 μSv, 高于UNSCEAR2000中的世界平均水平70 μSv。

(4) 南通市环境的放射性水平属于正常本底水平, 且未受到放射性物质的污染, 人居环境是健康安全的。