全 文 ：碘2125 在华南亚热带地区
土壤中淋溶和迁移的研究
刘晓红　刘琼英　邝炎华
(华南农业大学生物物理研究室　广州　510642)
蔡　宏
(香港理工大学土木与结构工程系)
　　
余海虎
(香港理工大学应用生物及化学技术系)
此文于 1997 年 1 月 20 日收到。3 刘晓红现工作单位 :广州辐照技术研究开发中心 ,广州 ,511495。
采用玻璃土柱法研究了125 I 在华南地区砖红壤和水稻土中的淋溶和垂直迁移。结果表
明 ,通过 20cm 土柱后收集到的全部淋溶水中125 I 的含量 ,在砖红壤中约占标记量的 5126 % ,在
水稻土中约占 11105 %。淋溶后砖红壤中约 88103 %的125 I 残留在表层 10cm 内 ,水稻土中约
92121 %残留在表层 10cm 内。迁移试验结果表明 ,125 I 在土柱中垂直迁移 27d 后 ,各层均有分
布 ,但大部分分布在土壤表层 ,其中砖红壤中有 91167 %的125 I 分布在表层 2cm 以内 ,水稻土中
有 83198 %分布在表层 2cm 内。
关键词 :125 I 　土壤 　淋溶 　迁移
前 　　　言
核试验、核电站事故情况下产生的泄漏物、伴生矿的开采和燃煤以及放射性核素在各领域
的应用等均会给环境带来放射性污染。放射性碘是核爆炸后早期放射性落下灰中重要的放射
性裂变核素之一[1 ] 。它能迅速地转移到牛奶中及积累在人体甲状腺内[5 ] 。土壤是环境生态
链中的重要环节 ,放射性碘沉降在土壤中 ,将会进入地下水和被植物根系所吸收 ,最终经过食
物链进入人体。因此 ,探讨放射性碘在土壤中的行为是了解其在生态环境中的行为规律所必
需的。目前国内对放射性碘在土壤中行为的研究还未见报道 ,国外有关的研究也很少见[3 ] ,
特别是在华南亚热带地区 ,这类研究更为缺少。本试验采用玻璃土柱法研究了125 I 在华南亚
热带地区有代表性的两种土壤中的垂直迁移和在土壤2淋溶水系统中的消长与分配 ,为评价其
对农业生态环境的影响提供依据。
材 料 与 方 法
材料 　土壤 :砖红壤取自本校西区 ,水稻土取自本校实验农场稻田。取土时均按其天然层
次结构由表面向下每隔 2cm 割取 ,以保持其原有层次结构。供试土壤的理化参数见表 1。
玻璃柱 :长 30cm ,内径 5cm。同位素 :为中国原子能科学院生产的 Na125 I 溶液 ,放射性比
171　核 农 学 报　1998 ,12 (3) :171～174Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
活度为 125mCi/ ml ,放射性纯度大于 9919 %。
方法 　淋溶试验 :按土壤的原有层次 ,装入 20cm 长的土柱 (土壤过 2mm 筛) ,每 2cm 装土
35g ,玻璃柱下端用四层纱布包裹 ,防止土粒落下。装土后灌水淋溶 ,使其成自然状态。淋溶
3d 后 ,当水柱剩下约 5mm 高时 ,加入 Na125 I 溶液 110ml (49700cpm/ ml ,1996211212) ,并加水
15ml 搅拌均匀进行淋溶。淋溶水按下述时间间隔收取 :8h ,24h ,32h ,48h ,56h ,72h ,80h ,96h ,
104h ,120h ,144h ,168h。每 15ml 淋溶水作为一个样品 ,吸取 1ml 在 FJ22021 型γ放射免疫计
数器上测125 I 的放射性 ,3 次重复取平均值。最后一次收集淋溶水后 ,土柱静置 3d ,然后推出
土柱 ,沿纵向以 2cm 分段切割 ,风干 ,研碎 ,称 110g 土样测其 cpm 值。
迁移试验 :装土同淋溶试验 ,边装土边加水 ,使土柱湿润 ,稍压实。加入 110mlNa125 I
(494580cpm/ ml ,1996206216)和 9ml 水 ,静置迁移 27d 后 ,取出土柱 ,分 13 段切割 ,风干 ,研碎 ,
称 110g 土样测定其 cpm 值 ,3 次重复取平均值。测量数据均作放射性衰变校正。
表 1 　供试土壤的理化性质
Table 1 　Characteristics of soils tested
土壤类别
Type of
soils
有机质
Organic
matter
( %)
p H 值
p H value
阳离子交换量
Cation exchange
capacity
(me/ 100g soil)
粘粒
Clay
( %)
粉粒
Silt
( %)
砂粒
Sand
( %)
砖红壤 1164 5135 7. 15 11. 27 43. 44 25. 83
Laterite
水稻土 2. 40 6. 82 8. 33 15. 37 49. 18 31. 35
Paddy soil
结 果 与 讨 论
(一) 淋溶水中125 I的含量及变化动态
淋溶试验的结果表明 ,全部淋溶水中125 I 的含量在砖红壤中约占原始标记量的 5126 % ,水
稻土约占 11105 % ,水稻土淋溶水中125 I 的含量约为砖红壤的 2 倍。说明当放射性碘污染了华
南亚热带地区水稻土后 ,将有相当一部分随水流迁移扩散和淋溶 ,进而污染周围地区。
表 2 　淋溶水中125 I的含量及变化动态
Table 2 　The content and variation of 125 I in leaching water (cpm/ ml)
时间
Time (h)
8 24 32 48 56 72 80 96 104 120 144 168
砖红壤 28. 4 6. 1 4. 7 12. 1 9. 7 4. 4 18. 1 11. 7 13. 4 25. 4 29. 1 1. 7
Laterite
水稻土 15. 5 14. 8 6. 2 0. 8 2. 5 2. 2 0. 5 15. 2 21. 5 44. 5 145. 8 76. 8
Paddy soil
　　从动态变化看 (表 2) ,第 1 次收集到的淋溶水中125 I 的含量高于随后的几次 ,到 144h 淋溶
水中125 I 的含量达最大值 ,以后又下降 ,这是由于125 I 引入土柱中后存在一个吸附和解吸的过
程。125 I 引入后 ,土壤迅速吸附125 I ,因而早期淋溶出的水中125 I 的含量较低 ,随着吸附解吸的
逐渐平衡以及连续的淋溶 ,淋溶水中的125 I 含量又有所增加 ,最后渐趋稳定。值得注意的是水
稻土后期淋溶水中125 I 的含量上升很快 ,数值很高 ,达到 14518cpm/ ml。
271 核　农　学　报 12 卷
(二) 淋溶后125 I在土柱中的滞留
表 3 　125 I在土壤中的滞留
Table 3 　Retention of 125 I in siol volume
土壤深度
Depth
　(cm)
砖红壤　Laterite
比活度
Specific
activity
(cpm/ g)
总活度
Total activity
(cpm)
　
%
水稻土　Paddy soil
比活度
Specific
activity
(cpm/ g)
总活度
Total activity
(cpm)
　
%
　0～015 335. 5 2935. 6 8. 56 1806. 2 15804. 3 76. 44
0. 5～1. 0 293. 7 2569. 9 7. 50 42. 2 369. 3 1. 79
1. 0～1. 5 222. 5 1946. 9 5. 68 37. 7 329. 9 1. 60
1. 5～2. 0 201. 2 1760. 5 5. 14 23. 7 207. 4 1. 00
2. 0～4. 0 184. 7 6464. 5 18. 86 21. 2 742 3. 59
4. 0～6. 0 164. 2 5747 　 16. 76 19. 7 689. 5 3. 33
6. 0～8. 0 148. 2 5187 　 15. 13 15. 2 532 　 2. 57
8. 0～10. 0 101. 9 3566. 5 10. 40 11. 2 392 　 1. 90
10. 0～15. 0 34. 4 3010 8. 78 9. 7 848. 8 4. 11
15. 0～20. 0 12. 5 1093. 8 3. 19 8. 7 761. 3 3. 68
　　从表 3 结果可见 ,经淋溶后 ,125 I 在 20cm 土壤柱的各层均有分布 ,说明125 I 在土壤中经过
水的淋溶后 ,有随水流向深层渗透的趋势。但大部分还是滞留于表层土中 ,其中砖红壤中约有
88103 %的125 I 滞留在 0～10cm 范围内 ,水稻土约 92121 %滞留在 0～10cm 内。在 0～2cm 内 ,
水稻土中125 I 滞留达 80183 % ,其中绝大部分又滞留在表面的 015cm 内 ,这是由于水稻土表面
丰富的有机质含量对碘的吸附固着作用 ,使其往土壤下层迁移渗透的125 I 只占一小部分。而
在砖红壤中 ,0～2cm 内125 I 的滞留只占 26188 % ,砖红壤低的有机质含量和低的粘粒含量使其
对125 I 的吸附固定能力较弱 ,因而125 I 向深层渗透的比例较大 ,滞留于表层中的相对少些。本
试验中水稻土由于多年的耕作和施肥 ,表面积累了丰富的有机质 ,对125 I 的吸附很强。张钟先
等[2 ]的研究也表明 ,土壤剖面放射性元素多积聚在富含粘粒和有机质的发生层内。
(三) 125 I在土壤的垂直迁移和分布
表 4 　125 I在土壤中的垂直分布
Table 4 　Vertical dist ribution of 125 I in soil volume (cpm/ g)
土壤深度
Depth (cm)
0～0. 5 0. 5～1 1～1. 5 1. 5～2 2～3 3～4 4～5 5～7 7～9 9～15 15～20
砖红壤 2243 1913 567 186 83 75 49 44 33 21 —
Laterite
水稻土 2803 1282 638 541 427 191 167 78 55 23 16
Paddy soil
　　从表 4 结果可以看出 ,经过 27d 的迁移 ,125 I 已迁移到土柱的各层中 ,但向下层迁移的量
很少 ,绝大部分停留在表层 5cm 以内的土壤中 ,越向下125 I 的分布越少 ,随土壤的深度而衰减。
与淋溶后土柱中125 I 的迁移相比较 ,未经淋溶的土柱中 ,125 I 的垂直迁移是很微弱的 ,即使能向
土壤深层渗透 ,量也是很少的 ,只占极小一部分。可见 ,雨水的淋溶明显有助于放射性碘向土
371　3 期 碘2125 在华南亚热带地区土壤中淋溶和迁移的研究
壤深层的渗透和移动 ,而在华南亚热带地区雨水历来充足 ,一旦土壤中沉积有放射性 ,将会随
雨水向土壤深层扩散和迁移 ,从而使植物从土壤中吸收放射性污染物成为一个长期的过程。
土壤深翻有使土壤中沉积的放射性向深层分散的效应[4 ] ,对放射性碘而言 ,如发生土壤污染 ,
采用深翻的措施 ,应能减少土壤表面的污染。
小 　　　结
11 通过 20cm 土柱后全部淋溶水中125 I 的含量 ,砖红壤占标记量的 5126 % ,水稻土占
11105 % ,约为砖红壤的 2 倍。
21 淋溶后125 I 在土壤中的残留 ,在水稻土中大部分残留于表土 2cm 内 ,砖红壤中则有相
当一部分向下转移。
31 125 I 在 20cm 长的土柱中能迁移到各层 ,但总的结果是大部分停留在表面 ,越向下越
少。因此 ,125 I 一旦污染土壤 ,将会活跃在耕作层内 ,通过作物根系的吸收而进入植物体内。
参 考 文 献
1 　陈传群 1 核技术与农业环境保护 1 北京 :原子能出版社 ,1990 ,37～44
2 　张钟先等 1 黄土区土壤放射性和生物循环 1 应用生态学报 ,1993 ,4 (4) :381～387
3 　Hoshi M et al. Fallout radioactivity in soil and food samples in the Ukraine :Measurement of iodine , plutonnium , cesium , and
strontium isotopes. Health Physics , 1994 , 67 (2) :187～191
4 　Sulbu B et al. The mobility of 137Cs and 90Sr in agricultural soils in the Ukraine , Belarus , and Russia , 1991. Health Physics ,
1994 ,67 (5) :518～528
5 　Winteringham F P W , 裘同才译 1 土壤、作物及食品中的放射性沉降物 1 北京 :中国农业科技出版社 ,1995 ,6～15
THE L EACHING AND MOVING OF 125 I IN
SUBTROPICS SOILS OF SOUTH CHINA
Lui Xiaohong 　Liu Qiongying 　Kuang Yanhua
( The laboratory of biophysics , South China
A gricult ural U niversity , Guangz hou 　510642)
Cai Hong
( Depart ment of CS E , The Hong Kong Polytechnic U niversity)
Peter H. Yu
( Depart ment of AB CT , The Hong Kong Polytechnic U niversity)
ABSTRACT
The leaching and vertical moving of 125 I in subtropics soils of south China were studied by
soil volume. The results showed that after passing through 20cm soil volume , the content of 125 I
in leachate of laterite was 5. 26 %of labelled amount and 11. 05 % in leachate of paddy soil . Af2
ter leaching 88. 03 % of 125 I in laterite volume remained in the layer of 0～ 10 cm , while
92121 % in paddy soil volume. 27 days after vertical moving in soil volume , 125 I distributed in
every layer , most of it remained in the topsoil , 91. 67 %of 125 I in laterite and 83. 98 % in paddy
soil remained in the top layer ( 0～2cm) .
Key words :125 I , soil , leaching , vertical moving
471 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
　　　　　1998 ,12 (3) :171～174