全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 062612206
环境放射性核素137 Cs 和210 Pbex的田间原位测定研究
李　勇1 　李俊杰1 　Roger Funk2 　李　璐1 　张晴雯1
(11 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 ,北京　100081 ; 21 德国土壤景观研究所 ,明希贝格　15374)
摘 　要 :原位现场γ谱仪具有快速准确监测土壤中环境放射性核素137 Cs 和210 Pbex的潜力 ,可以解决传统环
境放射性核素示踪土壤侵蚀在选择参考点和测定时间过长问题。本研究应用现场γ谱仪 ( ISOCS ,In2situ
Object Counting System) ,对内蒙古锡林浩特草原土壤中137 Cs 和210 Pbex的含量进行了田间原位 (不采样) 测
定 ,并与室内γ谱仪测定结果进行了比对。结果显示 :现场γ谱仪的探头离地面 1m ,采用 90 度准直器 ,
测量时间保证 3600s 以上时 ,测定的土壤中137 Cs 面积浓度与室内测定结果一致 ,二者的平均偏差为 8 % ,
表明现场γ谱仪测定具有较高精度 ,是快速评价土壤侵蚀速率的有效技术 ;210 Pbex的原位测定结果显著
高于室内测定结果 ,可能由于测定时间较短所致。初步研究结果表明 :原位测定具有时间短、精度高的
优点 ,可以克服传统采样造成的空间变异误差。
关键词 : ISOCS ;田间测定 ;137 Cs ;210 Pbex ;内蒙古草原
FIELD MEASUREMENTS OF ENVIRONMENTAL RADIONUCLIDES 137 Cs AND 210 Pbex
INVENTORIES USING IN2SITU GAMMA2RAY SPECTROMETRY
LI Yong1 　LI Jun2jie1 　Roger Funk2 　LI Lu1 　ZHANG Qing2wen1
(11 Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development , CAAS , Beijing 　100081 ;
21 Institute for Soil Landscape Research , ZAL F , 15374 Muncheberg , Germany)
Abstract :In2situ measurement of environmental radionuclides 137 Cs and 210 Pbex has a potential to assess soil erosion and
sedimentation rapidly. In this study , we measured the inventories of 137 Cs and 210 Pbex in the soil of Inner Mongolia grassland
using an in2situ gamma detector with the 50 mm shield and Collimator mounted on a cart ( ISOCS , In2situ Object Counting
System) . The detector was set up one meter above the ground with 90°collimator installed : the counting time is more than
3600s. The field survey data were compared with data from laboratory analysis of section cores. The results showed that the
mean deviations of measured values between field and laboratory measurements are less than 8 % , indicating a high precision
for in2situ gamma spectrometry. The inventories of 210 Pbex measured by in2situγ spectrometry were much higher than the
laboratory measurements due to a short measurement time in the field. The results from our pilot study indicated that in2situ
gamma2ray spectrometry has the following advantages over traditional laboratory measurements : no time consuming sample
collection ,prompt availability of the results ,averaging radionuclide activity over a large area and high precision.
Key words :in2situ gamma2ray spectrometry ; field measurement ; 137 Cs ;210 Pbex ; Inner Mongolia Grassland
收稿日期 :2007209229
基金项目 :国家自然科学基金项目 (40671097 , 40771131)和国际原子能机构项目 ( IAEAΠRAS5043 , TC CPR5015 ,Research Contract No. 12323)
作者简介 :李　勇 (19582) ,男 ,陕西蒲城人 ,研究员 ,理学博士 ,德国洪堡学者 ,长期从事土壤侵蚀与环境演变的环境放射性核素示踪研究。E2
mail : yongli32 @hotmail . com
　　137 Cs 和210 Pbex是目前广泛应用于土壤侵蚀评价的
环境放射性核素。137 Cs 系上世纪五六十年代核爆炸
产生的散落在大气中的人工放射性核素 ,在全球沉降
开始于 1954 年 ,1963 - 1964 年达到高峰 ,随即降低 ,80
216　 核 农 学 报　2007 ,21 (6) :612～617Journal of Nuclear Agricultural Sciences
年代初期结束 (1986 年的俄罗斯核事故造成的137 Cs 沉
降只局限于欧洲) 。与137 Cs 不同 ,210 Pb 系天然放射性
核素。210 Pbex是土壤Π岩石中238 U 的衰变系列产物222 Rn
释放到大气后再沉降到地表的放射性核素。散落在地
表的137 Cs 和 210 Pbex被土壤细颗粒吸附 ,但是很难被植
物吸收。水力、风力作用过程是控制137 Cs 和210 Pbex在地
球表层发生再分布的主导因子[1 ] 。
137 Cs 和210 Pbex传统示踪技术应用的原理 ,主要是通
过测定采样地点的单位面积环境核素的总活度与该地
点附近的参考点 (没有侵蚀或泥沙沉积的地区 ,用于估
算当地大气散落的环境核素的背景值) 累积环境核素
面积活度比较而获得环境放射性核素在空间的再分布
情况。通过测定采样地点环境放射性核素的流失或堆
积量与试验获得的土壤流失量之间的关系 ,可定量估
算土壤侵蚀或堆积速率[2 ] 。
传统的土壤侵蚀环境放射性核素示踪如137 Cs 和
210 Pbex示踪存在 3 方面不足 :一是很小的采集样品面积
(大多在 150cm2 )很难代表研究区域的空间变异性 ;二
是很难找到没有侵蚀或不受人类活动影响的参考点与
研究地点进行比较 ;三是大量的钻孔采集样品不仅具
有很大的破坏性 (尤其对自然保护地区) ,而且实验室
测定 1 个样品一般需要 12～24h (要求测量精度达到
6 %) ,如果 Gamma 谱仪效率 < 30 % ,需要时间甚至达
48h 以上。而应用 ISOCS 现场γ谱仪原位技术省去了
土壤采样、运输和处理等工作 ,相对于实验室测定 ,可
以较快地得到分析数据。而且减少了对原地貌的扰
动 ,探测地表面积较大 ,具有代表性。所以 ,γ谱仪原
位测定技术具有很大的应用潜力[3 ,4 ] 。
本研究应用 ISOCS 现场γ谱仪原位测定了内蒙古
草原土壤中的137 Cs 和210 Pbex面积浓度 ,并在原位测定点
采集土样运回实验室 ,用室内 HPGeγ谱仪测定137 Cs 和
210 Pbex的含量 ,目的是通过两种测量方法的比对 ,查明
影响原位测定的关键性因素 ,确定探测器的有效测量
面积 ,评价核素剖面分布对原位监测核素面积浓度的
影响和 ISOCS 现场γ谱仪测定土壤137 Cs 和210 Pbex的适
用性。
1 　研究地点
原位测定点选在内蒙古锡林郭勒草原 ,该区属锡
林郭勒盟境内锡林河流域 (43°26′～44°39′N ,115°32′～
117°12′E) ,地势东南高 ,西北低 ,属中温带半干旱大陆性
季风气候 ,也是我国北部土壤风蚀最为严重的地区之
一。草原原始面貌保存较好 ,在我国温带草原区具有较
强的典型性。成土母质以第四系和第三系沉积物为主 ,
土壤类型主要为栗钙土。区内主要的草原类型为典型
草原和草甸草原。典型草原主要有羊草草原、大针茅草
原、克氏针茅草原、羊茅草原等 5 个群系 ,草甸草原主要
有贝加尔针茅草原和线叶菊草原两个群系。
具体的研究地点为中国科学院内蒙古草原生态系
统定位研究站 ,该地自 1980 年起进行围栏封育试验 ,
是研究不同放牧强度和草场管理影响土壤风蚀速率的
理想基地 ,其地貌特征为典型的低丘2平原地形 ,主要
草类是羊草群落 ,每年秋季到来年春季 (10～5 月) 的
西北风侵蚀过程是导致该区土壤流失退化的主要气候
因素。本试验在实验站区内选择一个全山坡 ,按照西
北到东南走向的迎风坡和背风坡方向 ,包括坡底部、坡
中部、坡上部、坡顶部和背风坡 5 个不同坡位 , (分别用
site21 , site22 , site23 , site24 , site25) 进行137 Cs和210 Pbex原
位测定 ,测定样点的高程分布见图 1 所示。
图 1 　内蒙锡林郭勒草原137 Cs and 210 Pbex
面积浓度原位测定样点高程
Fig. 1 　In2situ measurement sites of 137 Cs and 210 Pbex
inventories along NW wind direction
in Inner Mongolia Grassland
2 　测量系统
211 　ISOCS 现场γ谱仪测量系统
ISOCS现场γ谱仪测量系统的组成 :BE5030 宽能
型高纯锗便携式探测器、数据采集处理系统 (包括
Inspector 2000 数字化谱仪、手提电脑、Genie22000 分析
软件) 、液氮罐、全球定位系统 ( GPS) 、ISOXSHID 屏蔽
车、野外运输车。该系统由美国堪培拉公司生产。
212 　HPGe 室内γ谱仪测量系统
探测器为 BE5030 型 ,晶体尺寸为 ф80mm ×30mm ,
可测量γ射线能量范围为 3keV(千电子伏)～3MeV (百
万电子伏) ,系统使用 Canberra747E 铅室 ,壁厚度为
10cm ,使用 DSA21000 数字化谱仪 ,Genie22000 谱分析软
件分析数据。
ISOCS 现场和 HPGe 室内谱仪的主要技术指标如
316　6 期 环境放射性核素137Cs 和210 Pbex的田间原位测定研究
表 1 所示。
表 1 　ISOCS现场和 HPGe 室内谱仪的主要技术指标
(对 Co260 133215keV 的能量峰)
Table 1 　Main technical indicators for two
sets of gamma detector (Co260 1332. 5keV)
性能
characteristics
现场谱仪
in2situ detector
(BE5030)
室内谱仪
laboratory detector
(BE5030)
工作偏压 voltage (V) 5000 4500
能量分辨率
resolution (FWHM , keV) 21060 11643
相对效率
relative efficiency( %) 50100 50192
峰对称性
peak symmetry(FWTMΠFWHM) < 210 < 210
3 　研究方法
311 　原位测定程序
原位测定时 ,探头固定在离地面一定的高度 ,使用
铅准直器将来自周围环境介质的射线屏蔽 ,准直器角
度可以根据要求设定。图 2 是 ISOCS 现场谱仪原位测
定的模拟示意图。探头距地面 1m ,准直器角度 90°,探
头照射的面积为 3114m2 。
图 2 　ISOCS现场γ谱仪原位测定和土壤样点采样示意图
Fig. 2 　Diagram of in2situ measurement of fallout
radionulclide (FRN) and sampling points for
laboratory calibration of FRN
●为柱状采样点 　□为剖面采样点
●Core sampling point 　□Profile sampling point
现场谱仪探测器安装在一辆测试车上。由于测试
车的存在 ,一部分由土壤中射出的γ谱线被测试车阻
挡 ,不能到达γ谱仪 ,使得 HPGeγ谱仪的计数率减少 ,
因此会给计算带来一定的影响。在实际运算时要对面
积进行校正[5 ] 。比如准直器 90°时 ,探头照射面积是
3114m2 ,而计算中应减去测试车的阻挡面积 0123m2 ,所
以探头实际照射面积是 2191m2 。
能量刻度 :原位测定采用中国计量科学研究院
152Eu 标准源 , 用 121178 , 244169 , 344127 , 411111 ,
443197 , 778189 , 867132 , 964101 , 1085178 , 1112102 和
1407195keV 11 个γ射线特征能量峰进行能量刻度 ,能
量 ( E)和半高宽 ( F)刻度方程分别为 :
E (keV) = 01569 + 01206 C (1)
F = 01817 + 01060 ×E1Π2 (2)
　　式中 , C 为道数 (Channel number , 反映多道分析仪
记忆特定能量水平的位置) 。
效率刻度 : 效率刻度是应用 ISOCS 系统进行土壤
核素原位测定的难点和关键点 ,因为预先不知道土壤
中137 Cs 和210 Pbex的剖面分布情况 ,在进行效率刻度时 ,
可以根据经验给深度参数一个估计值 ,还可以改变深
度参数的值 ,生成不同的刻度曲线进行计算[6 ] 。本试
验预先给定研究地区的137 Cs 和210 Pbex在土壤中的穿透
深度为 15cm。准直器分别使用 3 个不同角度 (30°,90°,
180°) ,并对测定结果进行了比较 ,以确定探头的有效
探测面积 ,选择一个适合测量的最佳角度。
根据刻度因子由实验效率值用双对数多项式拟合
得到一条效率刻度曲线方程如下 :
lnε= - 41828 ×10 + 21052 ×10ln E - 21906 (ln E) 2
- 11208 ×10 - 1 (ln E) 3 + 51329 ×10 - 2 (ln E) 4 - 21988 ×
10 - 3 (ln E) 5
式中 : E 为γ射线的能量 ;ε为效率。
在 ISOCS 现场谱仪的原位测定中 , 137 Cs 采用
66116keV 的能量峰。总210 Pb 采用 4615keV 的能量峰。
因为226 Ra (186121keV)的γ发射率相对较低 ,不能直接
测定 ,用其子体214 Pb (351keV) 和214 Bi (609keV) 替代 ,取
两子体的加权平均值即为226 Ra 的活度值[7 ,8 ] 。这样分
析的一个重要条件是土壤中子体214 Pb 或214Bi 与母体226
Ra 达到放射性衰变平衡 ,从而土壤中子体的活度即为
母体的活度。由于原位测定对土壤没有任何扰动与破
坏 ,所以土壤中214 Pb 或214Bi 与母体226 Ra 处于放射性衰
变平衡。原位测定的226 Ra 活度值由214 Pb 和214 Bi 活度
值的加权平均得到。210 Pbex 活度值由总的210 Pb 减去
226 Ra的值得到[9 ] 。核素原位测定测量时间均为 3600s ,
其结果用单位 BqΠm2 表示。
312 　用于室内测定核素137 Cs 和210 Pbex土壤样品的采集
和测定
在完成原位137 Cs 和210 Pbex测定的同一位置 ,按照图
2 采集的土壤样品用于室内测定 ,以确定核素的实际
剖面分布深度 (中间点)和原位测定区域的实际面积浓
度 (周围 4 个点) 。核素剖面分布深度的采样程序为 :
用长 50cm、宽 19cm 的矩形铁框垂直插入 5cm 表层土
416 核　农　学　报 21 卷
壤中 ,从表层向下按 0～2 ,2～4 ,4～8 ,8～12 ,12～16 ,
16～20 ,20～40 ,40～60 ,60～90 ,90～120 , 120～150 ,
150～170mm 共 12 层分层采样。其余周围 4 个点用荷
兰 Eijkelkamp 公司生产的钻孔直径为 8cm 的根钻采集 ,
垂直钻入地面 15cm采集原状土体 ,按对角线取样法 ,采
4 钻带回实验室。土壤样品运回实验室后 ,风干 ,研磨 ,
过 2mm 筛 ,剔除大石块及植物根系等杂物 ,装入尺寸为
Ф101mm×25mm的有机玻璃圆柱形盒内 ,密封放置 28d ,
使用美国堪培拉 BE5030 型 LabSOCSγ谱仪系统测定。
测定时间为 36000～86400s ,样品重复测试结果相对误差
在±417 %。每个样点采集的 4 个土壤样品室内进行分
析测定 ,取其平均值作为该点的室内测定值。
本文中实验室测定的137 Cs 和210 Pbex单位是比活度
(BqΠkg) ,可根据下列公式来换算成137 Cs 和210 Pbex的面
积浓度 ,即单位面积内测定核素的 Bq 数 :
Aa = AMTΠS
　　式中 : Aa 表示样点单位面积137 Cs 和210 Pbex的含量
(BqΠm2 ) ,A 表示样点采集土壤的137 Cs 和210 Pbex比活度 ,
MT 为相应样点土钻采集的土样质量 (kg) , S 为土钻横
断面积 (m2 ) 。
4 　研究结果
411 　探测器测量面积对原位测定137 Cs 和210 Pb 结果的
影响
表 2 和表 3 是 ISOCSγ谱仪在同一样点 ( site21)
上 ,设置准直器不同角度 (30°,90°,180°) 测定137 Cs 的结
果 ,30°准直器探测面积最小 (0123m2 ) ,90°准直器可保
证合适的探测面积 (2191m2 ) ,180°准直器探测面积认
为是半径为 10m 的圆面积 (313177m2 ) 。
表 2 　同一样点不同角度准直器原位测定137 Cs 和210 Pb 的结果
Table 2 　Inventories of 137 Cs and 210 Pbex determined using in2situ gamma
spectrometry under different collimators for the same site
准直器
collimator (°)
137Cs 210 Pb
计数率
cps
总活度±不确定度
total activity ±uncertainty(Bq)
精度
precision ( %)
计数率
cps
总活度±不确定度
total activity ±uncertainty(Bq)
精度
precision ( %)
30 0109 6136 ×103 ±7180 ×102 12126 0104 4177 ×104 ±4111 ×104 86116
90 0132 6131 ×103 ±4102 ×102 6137 0152 4120 ×104 ±1137 ×104 32162
180 0176 1111 ×106 ±5192 ×104 5133 0173 4187 ×106 ±9107 ×105 18162
表 3 　预先假定核素剖面分布深度下的137 Cs 和
210 Pbex原位与室内测定值的比较
Table 3 　Comparison between in2situ and laboratory
measurements of 137 Cs and 210 Pbex inventories ,
calculated following presupposed profile distribution of the
fallout radionuclides in soil
核素
element
样点
site
原位
in2situ
(BqΠm2) 精度precision( %) 室内laboratory(BqΠm2) 精度precision( %) 偏差relativeerror ( %)
site21 2166 ±138 6137 2890 ±380 13115 - 3314
site22 2092 ±140 6169 2544 ±341 13140 - 2116
137Cs site23 2016 ±133 6160 3004 ±416 13185 - 4910
site24 2351 ±158 6172 2754 ±374 13158 - 1711
site25 2139 ±140 6155 3128 ±234 7148 - 4612
site21 12267 ±4705 38136 6443 ±3003 46161 4715
site22 10753 ±3323 30191 4578 ±2683 58161 5714
210 Pbex site23 13443 ±3351 24193 5253 ±2943 56103 6019
site24 10786 ±3625 33161 5408 ±2739 50165 4919
site25 7181 ±3359 46177 5740 ±2577 44190 2011
注 :表中室内测定值为 4 个采样点的平均值 ,其测量不确定度为 4 个采
样点的 (测量面积为 2191m2)合成不确定度。下表同。
Note : The measured values in laboratory in Table 3 are the mean four sampling
points indicated in Figure 21 The uncertainty of the results is a combined
uncertainty for four sampling points covering a measurement area is 2191m21The
same as following table.
　　表 2 的结果表明 ,采用不同的准直器角度 ,随着探
头的探测面积增大 ,探测器对于137 Cs 和210 Pb 的计数率
增大。180°准直器时测定的137 Cs 和210 Pb 总活度最大 ,
测量的精度最好 ;90°时137 Cs 和210 Pb 总活度最小 ,测量
精度为 6137 %和 32162 % ;30°时与 90°准直器时测定的
结果相差不大 ,测量的精度最差。
412 　原位137 Cs 和210 Pbex测定结果与室内测定值的比较
41211 　预先假定核素剖面分布深度下的137 Cs 和210 Pbex
原位与室内测定值的比较 　表 3 是预先假定核素剖面
穿透深度为 15cm ,探头距地面 1m ,准直器角度 90°,测
量时间为 3600s 条件下的137 Cs 和210 Pbex测定结果与室
内测定值的比较。
表 3 表明 :原位测定的137 Cs 面积浓度比室内测定
结果低 ,原位测定值在 2016～2351BqΠm2 之间 ,平均为
2153BqΠm2 ,室内测定值在 2544～3128BqΠm2 之间 ,平均
为 2864BqΠm2 。但原位测定结果的精度显著高于室内
测定结果 ,原位有 3 个点与室内测定结果的相对偏差
超过 30 %。
5 个原位测定点的210 Pbex面积浓度显著高于室内
测定 ,除 site25 样点外 ,其他 4 个样点原位测定结果的
516　6 期 环境放射性核素137Cs 和210 Pbex的田间原位测定研究
精度也都高于室内测定精度。210 Pbex的原位测定值和
室内测定值范围分别在 7181～13443BqΠm2 和 4578～
6443BqΠm2 ,平均值为 10886BqΠm2 和 5484BqΠm2 ,两种方
法测定结果偏差相对较大 ,有 2 个样点的偏差值超过
50 %。
41212 　输入核素剖面实际分布深度参数时137 Cs 和
210 Pbex的原位与室内测定结果比较 　图 3 和图 4 是在
原位样点 (site24)上 ,按 12 层分层采样 ,在实验室测定
137 Cs 和210 Pbex的活度 (BqΠkg) 绘制出的137 Cs 和210 Pbex在
土壤中的垂直剖面分布图。
图 3 　原位样点137 Cs 的土壤剖面分布
Fig. 3 　Profile distribution of 137 Cs activity
at site 4 measured in laboratory
图 4 　原位样点210 Pbex的剖面分布
Fig. 4 　Profile distribution of 210 Pbex
activity at site 4 measured in laboratory
　　表 4 为输入核素剖面实际分布深度参数设为
90mm 时137 Cs 和210 Pbex的原位与室内测定结果比较。结
果表明 ,在输入核素剖面实际分布深度参数时 ,137 Cs
原位测定与室内测定结果更为接近 ,相对偏差的绝对
值变小。137 Cs 的原位测定值范围在 2652～3092BqΠm2 ,
平均值为 2832BqΠm2 ,这与室内测定值范围 (2544～
3128BqΠm2 )和平均值 (2864BqΠm2 ) 相一致。与预先假
定核素剖面分布深度下的210 Pbex原位测定结果 (表 3)
相比较 ,各样点210 Pbex面积浓度原位测定值显著降低 ,
在 5430～10704BqΠm2 之间 ,平均为 8482BqΠm2 。而室
内测定值范围在 4578～6443BqΠm2 ,平均值为 5484BqΠ
m
2
,原位测定的浓度为室内测定值的 115 倍。
表 4 　输入核素剖面实际分布深度参数时137 Cs 和
210 Pbex的原位与室内测定结果比较
Table 4 　Comparison between in2situ and laboratory
measurements of 137 Cs and 210 Pbex inventories ,
calculated following the real profile distribution of
the fallout radionuclides in the soil
核素
element
样点
site
原位
in2situ
(BqΠm2) 精度precision( %) 室内laboratory(BqΠm2) 精度precision( %) 偏差relativeerror ( %)
site21 2850 ±182 6139 2890 ±380 13115 - 114
site22 2752 ±184 6169 2544 ±341 13140 716
137Cs site23 2652 ±175 6160 3004 ±416 13185 - 1313
site24 3092 ±207 6169 2754 ±374 13158 1019
site25 2814 ±185 6157 3128 ±234 7148 - 1112
site21 9612 ±3956 41116 6443 ±3003 46161 3310
site22 8283 ±2795 33174 4578 ±2683 58161 4417
210 Pbex site23 10704 ±2818 26133 5253 ±2943 56103 5019
site24 8380 ±3049 36138 5408 ±2739 50165 3515
site25 5430 ±2825 52103 5740 ±2577 44190 - 517
5 　结论和讨论
本研究结果说明 :测量角度对田间原位监测环境
放射性的结果有显著影响 ,当准直器角度 30°时 ,由于
探测面积较小 ,探头的计数率较低 ,不确定度较大 ,精
度也较差 ;而当准直器角度 90°时 ,探测面积变大 ,探头
的计数率变大 ,不确定度变小 ,测量精度较好 ;准直器
角度 180°时 ,探头探测的面积最大 ,可实际探测面积不
好确定 ,180°的准直器角度可以达到较大的计数率 ,减
少了不确定度 ,提高了测量精度。有研究认为 ,当探测
器的准直器角度为 180°时 ,其有效测量面积半径为
10m的圆面积[10 ,11 ] ,但对此缺乏试验证据。由于探测
器有效探测面积具有很大的不确定性 ,给计算测量点
核素的面积浓度带来很大误差。显然 ,探测器的准直
器角度为 180°时适合于较大空间尺度 (直径大于 10m)
的放射性含量的定性测定 ,但不适合较小空间尺度的
定量研究[12 ,13 ] 。
核素在土壤剖面中的分布状况是影响原位环境放
射性核素测定结果的又一重要因素。由于核素在土壤
剖面中的分布深度不同 ,仅仅根据预先假定的核素剖
面分布深度会明显低估或过高计算环境放射性的面积
浓度。如从原位样点的137 Cs 的剖面分布看 ,呈现先升
后降的趋势 ,90mm 以下没有137 Cs 的存在 ;210 Pbex的剖面
分布则呈现指数递减的趋势 ,90mm 以下也几乎不存
在。所以 ,在原位测定时 ,效率刻度的土壤剖面分布深
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度取估计值 150mm ,是产生测量误差的来源。ISOCS
现场谱仪系统可根据实际的核素土壤剖面分布校正原
来的效率刻度曲线 ,从而对多道能谱仪记录的原位测
定点的环境放射性核素含量进行修正。本研究结果表
明 :在预先了解核素在土壤剖面中的实际分布深度情
况下原位测定的137 Cs 面积浓度与室内测定值符合的
比较好。而210 Pbex的原位测定平均值是室内测定值的
115 倍 ,这可能与原位测定时间不足和210 Pbex射线穿透
深度有关 ,有待进一步研究。
比较表 3 和表 4 中原位和室内测定的 137 Cs 和
210 Pbex面积浓度的测量精度后 (不确定度与面积浓度的
比值的百分率)显示 :原位监测明显优于室内测定 ,这
说明原位测定不仅可以大大缩短测量时间 ,尤其可以
减小由野外采样带来的测量误差 ,如野外原位测定只
用 1h 就能达到室内测定 10～48h 的测量精度。
核素在土壤中的剖面分布深度是影响环境放射性
原位测定不确定性的重要因素 ,原位监测时应考虑核
素在土壤剖面中的实际分布状况。本研究的测量条件
是探测器高度距地面 1m、探测器测量面积为 2191m2 、
测量时间为 3600s ,使用 ISOCS 刻度软件 ,该软件具有
自吸收校正 ,半衰期校正 ,干扰校正 ,以及活度加权平
均等功能。应用 ISOCS 现场γ谱仪测定土壤中的137 Cs
面积浓度与室内测定值相一致 ,二者的平均偏差仅为
8 % ,具有较高的精度。原位测定的210 Pbex面积浓度与
室内测定值偏差较大 ,其原因有待进一步确定。
本研究表明原位监测环境放射性面积浓度的精度
明显好于室内测定 ,是快速、准确评价土壤侵蚀和泥沙
空间再分布的有效示踪技术 ,可以解决在集约化的农
业景观上难于确定环境放射性核素参考点的问题 ,在
快速准确监测评价短期土壤保持措施的有效性方面具
有广阔的应用前景。
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