全 文 ：核 农 学 报 , ,
盯 以 ‘ 。 亡 么 月‘
农用稀土天然放射性及其对土壤和
作物污染的评价
朱永彭 陈景坚 杨俊城 刘立宏 刘学莲
中国农业科学院原子能利用研究所 北京
年对我国农用峭酸 稀土样品 的天 然放 射性进 行 了监浏 , 查明农 用
稀 土 化合物 中主要的 天然放射性成分是川 , 平均含圣为
·
扩
。 通过 年
定位试验和 两年喷施 不 同放射性活度 稀土 的 田 间试验 , 均未检浏 出土壤 中天 执放性
活度 的 变化 , 也 浏 不 出作物体 中 、 和 ‘” 活度 增加 的趋 势 , 仅作物荃叶 活度
有增加 。 施用峭酸稀土 后 , 农产品 中放射性物质含堂未超过 国家标准规定限制值 。
关钮词 农用稀土 天然放射性核素 枚射性污 染 农业环境保护
目 舀
稀土是一组性质相近的元素的总称 , 包括斓系的 种元素和抗 、 忆共 种 稀土应用于农
业生产是我国一项开拓性的研究成果 到 年代 , 全国每年有 吨以上的稀土化合物用于
农业生产 , 施用面积约 ‘ 在地质上稀土矿伴生的天然放射性主要是社衰变系 , 含
量约为 〔’了 由于社与稀土元素在化学性质上相似 , 因而不可能使社与稀土彻底分离 , 这
就是农用稀土化合物含有放射性的主要原因 本文调查了农用稀土产品中天然放射性核素的
成分和含量 , 并研究了施用稀土所致天然放射性对农业环境的影响 。
材 料 与 方 法
农用稀土样品的采集和预处理 年采集了 个厂家共 份农用硝酸稀土产
品 , 每个样品称取 液体取样 , 放入 瓷柑祸 内 , 在电炉上低温脱水分解后 , 将柑塌
移入马福炉于 ℃灼烧 , 在干澡器中冷却后称重 , 过 工 目筛川后备用 。
小麦定位试验方法 、样品采集和处理 定位试验地点是黑龙江省德都县花园农场 , 由该试
验站提供定位试验点连续喷施稀土 年的土壤 、春小麦植株不同年次全套样品 。 定位试验
点的土壤为厚层黑土 , 中等肥力 , 含有机质 ·
一
,
, 水解氮 亩 ·
一‘ , 速效磷和速效钾
分别为 。和
· 一‘ , 土壤 施用河南商丘稀土微肥厂的“ 常乐 ”牌硝酸稀土 ,
含稀土氧化物 , 。 比活度 · 一 ’, 每公顷施用量 , 溶于 水 。 在春小麦分
粟期 次喷施 , 并以喷清水为对照 , 各处理组每年喷 次稀土溶液 , 直到所设计的年次为止 。 各
处理组内所生产的春麦籽粒作为对应小区下一年的种子 , 以此观察连续喷施稀土的累积情况 ,
每个处理 次重复 。 在成熟期取样 , 植株分为根 、茎叶及籽粒 部分 , 用清水洗干净 , 烘干 , 碳 化
后在 ℃马福炉中灰化 。 取相应小区。 层土样 , 去杂物后在 烘干 。 植物灰和土壤
此文于 年 月 日收到 。
核 农 学 报 卷
均过 目筛汉后备用 。
天然放射性核素的吸收转移试验方法和样品预处理 供试农用稀土的 。 活度有低于 国标
限 值和高于国标限值两种产品 , 其 。 比活度分别为 · 一 ’和
· 一 ‘ , 含 ’ 的
量相应为 和 · 一 ’ , 含量均为 供试作物为冬小麦和菠菜 , 试验在本所
农场进行 。土壤为北京地区中等肥力褐土 , 含有机质
· ’‘ , 水解氮 · 一 ’ , 速效
磷和速效钾分别为 和 · “ ‘ , 。 菠菜小区面积为 , , 冬小麦为 。 实验
设有喷施上述两种 。 比活度的硝酸稀土溶液 , 浓度均为 。 , 以喷施清水为对照 , 在作物生
长期喷施两次 , 每个处理重复 次 , 随机排列 菠菜于第 次喷施稀土后第 天取样 , 冬小麦在
成熟期取样 , 试验共进行两年 , 样品预处理方法与定位试验相同 。
分析测里方法 。 比活度采取无限厚样品相对法 铀的分析用热中子活化 一缓发中子计数
法 社的分析用 萃取 一偶氮肿 皿 分光光度联合测定法 ‘“ 用火焰分光光度法 。
结 果
一 农用稀土产品的天然放射性水平
对 一 年采集的 份样品进行了总 。 、 和 的比活度的分析测定 , 数据列于表
结果表明 农用硝酸稀土中含有一定量的夭然放射性核素 , 其主要成分是牡 。 硝酸稀土
产品的 。 比活度随样品不同而变化 , 离散程度很大 , 如同一年度不同厂家产品的数据悬殊 , 超
过两个量级 同一厂家不同年度的产品 , 相差几倍到几百倍 。 表 中厂家 的 年
个样品 , 其 。 比活度涨落在 一 鞠
· “ ‘ , 差别达 倍 。 个厂祥品的。 比活度平均值分
布在 · 一 ‘之间 , 变化在十几倍的范围 。 祥品中 ’ 和 的比活度数据不像
总 。 那么离散 , 之 的数据变化在 · 一 ‘之间 变化在 。 一 助
· 一 ‘的范围
统计结果表明 , 祥品的 。 、 ’ 、 比活度数据离散分布近似服从对数正态分布规律 。 按国标规
定 , 农用稀土 。 比活度限值是 · 一 ‘图 , 实测结果表明 , 在 年代的产品中 , 有 超过
国标限值 , 随着工艺严格要求及管理水平提高 , 年代产品均 已达标 硝酸稀土用量若按每
年 。吨计算 , 由于稀土农用所致天然放射性核素 , 灯 向农田迁移的速率为 鞠
· 一 ‘ ,
表 , 一 年各厂农用稀土产品平均放射性水平
二 一
· 一
一
全甲
厂家 采样年份 样品数
致据范围 平均 数据范围 数据范围平均 平均
寻
。
平均
农用稀土天然放射性及其对土壤和作物污染的评价
迁移速率密度为 一 ’
· 一 ’ · 。一‘ 这一数据将随年施用量和产品放射性含量而变动 ,
它对环境产生的下剂量很小 , 可以忽略不计
二 长期喷施稀土后土壤和作物中天然放射性核素活度的变化
土壤 中放射性活度的变化 对土壤样 品逐年测试的结果列于表 , 从表 中看出 , 对照组
的 比活度为 士 助
· 一 ‘ , 连续喷施稀土处理组的土壤 , 比活度变动在 翔
·
一 ’之间 , 平均值为 士 · 一 ‘ 相关性检验结果表明 , 土壤 。 放射性活度没有随喷施
年次而递增的趋势 检验结果表明 , 对照组和处理组的差异不显著 。
土壤中 , ” , 和‘ 比活度分别为 、 、 、 匆 一‘ 。 连续 年喷施稀土
后 , 相应的比活度分别为 、 、 、 · 一 ‘ 统计结果表明 , 处理组与对照组没
有显著差异 , 均在 自然涨落范围内变化 , 未出现随喷施稀土年次而递增的趋势
表 定位试验土坡放射性活度变化
· 一 ‘
项 目 对照 施用稀土累计年次
丫 一
—丁一一 一一 石 不 一 一 云
处理组平均值 相关性
一叭
。
。
士
士
士
士
士
。
。
, 卜
毖‘
一 一 一
一 一 一
一 一 一
春小麦植株的放射性活度 处理小麦籽粒 中 。 、 、 ’” 、 ‘。 的 比活度与对 照在 同一水
平涨落 表 , 统计分析表明 , 差异不显著 相关分析表明 , 春小麦籽粒的放射性活度没有随喷
施年次而递增 , 即相关性不显著 。植株其它部位天然放射性活度测量结果与土壤和籽粒中情况
相似 , 。 、 及 , 与对照组没有显著差异 , 亦未出现随喷施年次增加的趋势 。 但茎和根部 ’犯
比活度却出现随喷施年次而增加的趋势 , 相关系数分别为 。 和 , 达到十分显著水平 。
三 铀 、牡在土壤一植物系统中的积累
土壤和植株中放射性活度与稀土放射性活度的关系 表 列 出了喷施不同放射性活度
稀土的小麦和菠菜试验结果 。 结果表明 , 处理组与对照组土壤和植株中 、 和 ‘“ 活度没有明
显变化 , 数理统计分析结果差异也不显著 。 但植株茎叶中 ’ 的活度则与施用稀土的 活度
呈正相关 , 且喷施 活度超标处理组的两种作物茎叶 ’ 活度均与对照组有十分显著差异 。
菠菜茎 叶 比对照组高
· 一 ‘ , 连续两年试验的结果相同 , 与前述定位试验的结
果也一致 。 作物对天然放射性核素的摄入量 , 在确定的生态系中 , 与系统 中核素的可给态直接
相关 , 上述情况表明 , 伴随硝酸稀土的 ” 易被植物吸收 , 这是应 引为注意的问题 。
影响放射性核素向植物转移的因素 植物种类 。 试验表明 , 在土壤中
、 和 ’ 活
度基本一致的条件下 , 冬小麦和菠菜两种作物相应部位 。 、 、 , , 的活度有十分显著的差异 。
菠菜茎叶中 的比活度比冬小麦茎叶高 倍 , 北 和 ‘。 相应高 倍和 倍 , 两年试验结果
相同 。 菠菜是蔬菜类作物中对铀 、牡浓集能力最高的作物川 。 从图 可以看出 , 菠菜叶中铀的浓
集系数 即植物和土壤核素浓度比 比冬小麦茎叶高 倍 , 比籽粒高 个量级 , 两种作物对社的
浓集系数亦有相似的差异
。
核素种类 。 图 还表明 , 土壤中的牡被植物浓集的系数 比铀低
核 农 学 报 卷
个量级 , 说 明作物对钦的吸收 比铀困难 , 作物对天然放射性核素的吸收分别是 ‘” 。
土壤类型 。 栽培在褐土上的小麦 , 其根和茎 叶对铀的浓集系数分别 比在黑土上高 倍和
倍 。 而社则不同 , 即褐 土 比黑土低 表 至于它们与土壤中哪些理化因子有关 , 有待深入探讨 。
天然放射性核素在植株中的分配 从表 可见 , 铀和社主要积累在根部 , 很少 向地上部
运转 , 地上部的份额占 左右 。 因此铀和牡在植株中的分配以根 茎叶 籽粒的顺序递减 。
表 定位试验春小麦植株放射性活度
。 助
· 一 ‘
部位 项 目 对照 施用稀土累计年次
厂 一
处理组平均值 相关性
行
仔粒
‘
一 一 一
一 一 一
。 一 一 一
澳
一
一
士
士
士
士
。
茎叶 一
一 。
士
二
土
很
一 一 一 一
一 一 一 一
, 一 一 一 一
一 一 一 一
一 一 一 一
一 一 一 一
一 一 一 一 一 一
一 一 一 一 一 一
士
士
士
士
。
表 施用不同比活度稀土后土滚和植株的放射性活度变化
一
伪
· 一 ‘
根 茎叶 。耐 籽位
理·处
月工臼,五冉“心甲‘口盛性月,,舀
砚目 作物
仿
小麦
卜
。 菠菜
小麦
波菜
小麦
, , 薄菜
一
试验年度 土城 翻
吧,
处理 处理
日
刀 “
。
。
。
。
。
。
。
生 。
。
毛
知
序‘门犯
。,‘口
一
一
弓
苏
二
二
毛’
二
一
“ 一
’
一
一
。
。跳
· 处理 及 分别表示喷施 。 比活度 断
· ‘一 ’和 加 · 一 ’的农用稀土沦液
,
, 叼 卿 。 钾 , 氏
· 一 ’
, 助 · 一 ’ 目 , 级
‘“ 心 “ 抢 ‘ 若
,
寒
一乡 ,
蓄瞥爵, 圈一馨⋯噜 图 小麦 、 菠菜对铀 、 社的浓集系数 ,
四 农用稀土放射卫生评价
农用稀土化合物中含有一定量的天然放射性核素 , 其 中主要成分是 ’” , 平均 比活度
为 队
· 一 ‘ 。 有少量农用硝酸稀土产品 。 比活度超过国家标准规定限值 , 但
年没有检测到超标样品 。 当前我国年施用量 。吨 , 每公顷用量 。。 , 由此所致 向农 田
迁移速率和迁移速率密度分别为 · 一 ‘和 一 ’ · 一 ’ · 一 ‘ , 它对环境 剂
量贡献微不足道 。 连续 年定位喷施稀土和连续两年喷施不同 活度稀土的试验 , 均检测不
出土壤中天然放射性活度的变化趋势 , 也检测不 出作物体中 。 、 和 ‘“ 活度增加趋势 , 仅作物
茎叶 ’” 活度随喷施年次
、 喷施 活度增加而提高 , 原因是农用稀土中社形成可溶态化合物 ,
易被植物吸收 这是值得注意的 但总的情况是施用硝酸稀土后 , 农产品中放射性物质含量不
会超过国家标准规定限制值 。 根据表 中数据导出 , 食用施用稀土的蔬菜所致 内照射剂量
为 居 民食入 喷施稀土的新鲜叶菜 , 将比对照增加摄入 。 , 相应的待积内
剂量增加 一‘ , 为正常本底地区摄入 ’轮 内剂量贡献的 奋们 , 占总
食入所致内剂量为 。一 ‘ , 因此 内照射剂量增加极微 。
参 考 文 献
郭伯生等 农业中的稀土 北京 中国农业科技 出版社 , ,
中华人民共和国国家标准 一 , 农用硝酸稀土
刘玉兰 我国食品和水中夭然放射住核素水平的调查 中华放射医学与防护杂志 , , 增刊
张景源 中国食品放射性及所致内剂 北京 中国环境科学 出版社 ,
一
纪 了 必 , 由口 , ‘ 二 曰 , 通
, 少 , 〕
,
一 一
“ , ‘
’
, ,