基于GIS的土壤环境放射性水平和风险评价

doi:10.11720/wtyht.2023.1582

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土壤中天然放射性核素含量调查是土壤污染防治的基础。本文运用GIS分析技术,采用传统统计、EDA 和MAD 3种方法测算得到土壤中放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K的背景值和异常限值,应用γ辐射剂量率、等效镭比活度、外照射指数和年有效剂量率4个指标评价了广东省土壤环境放射性水平,最后应用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了全省土壤放射性健康风险评价。结果表明:广东省土壤中放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K含量均值分别为79.4、102.95、74.59和541.25 Bq/kg·干;土壤中²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K核素比活度背景值分别为34.27、46.75、32.87、271.79 Bq/kg·干,比活度异常值分别为111.35、141.805、105.12、946.26 Bq/kg·干;土壤环境放射性水平指标D、Ra_eq、Hex和AEDR的均值分别为121.44±67.08 nGy/h、263.48±147.72 Bq/kg、0.08~2.30、148.93±82.26 μSv/a;土壤中放射性核素地累积指数污染等级为清洁,单因子指数污染等级为轻微污染,内梅罗综合指数为0.22 ~ 5.52,平均值为1.74±0.97,污染等级为轻度污染。在土壤中放射性核素健康风险评价中,地累积指数、单因子指数和内梅罗综合指数评价结果基本一致,可作为土壤放射性健康风险评价方法的补充。

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关键词 ：地理信息系统, 土壤放射性, 中位数绝对离差法, 地累积指数, 广东省

Abstract：

Investigating the concentrations of natural radionuclides in soils is basic for soil pollution prevention and control. First, this study determined the background values and anomaly thresholds of radionuclides ²³⁸U, ²²⁶Ra, ²³²Th, and ⁴⁰K in soils in Guangdong Province using the geographic information system (GIS) and three methods, namely conventional statistics, exploratory data analysis (EDA), and median absolute deviation (MAD). Then, this study assessed the radioactivity levels of the soil environment using four indices: the γ radiation dose rate, the equivalent radium specific activity, the external exposure index, and the annual effective dose rate. Finally, this study assessed the health risks of the soil radioactivity using the geoaccumulation index method, the single factor index method, and the Nemerow composite index method. The results indicate that: (1) Radionuclides ²³⁸U, ²²⁶Ra, ²³²Th, and ⁴⁰K in soils of Guangdong Province have average concentrations of 79.4, 102.95, 74.59, and 541.25 (Bq·kg^-1·dry), respectively; (2) The four radionuclides have background values of 34.27、46.75、32.87 and 271.79 (Bq·kg^-1·dry), and the anomaly values of 111.35、141.805、105.12、946.26 (Bq·kg^-1·dry); (3) The radioactivity level indices for soil environment, namely D, Ra_eq, Hex, and AEDR, show averages of 121.44 ± 67.08 nGy/h, 263.48 ± 147.72 Bq/kg, 0.08~2.3, and 148.93 ± 82.26 μSv/a, respectively; (4) The radionuclide geoaccumulation index suggests clean soils, the single factor index indicates slight pollution, and the Nemerow composite index of 0.22~5.52 (average: 1.74 ± 0.97) indicates mild pollution. These three indices, which suggest roughly consistent results for the health risk assessment of radionuclides in soils, can serve as a supplement to the health risk assessment method for soil radioactivity.

Key words： geographic information system soil radioactivity median absolute deviation method geoaccumulation index Guangdong Province

收稿日期: 2022-11-22 修回日期: 2023-02-10 出版日期: 2023-10-20

ZTFLH:	X53
	X831
	P208

基金资助:2013年广东省财政项目“广东省放射性地质环境调查与评价”(20130318)

作者简介: 阙泽胜(1984-),男,高级工程师,2010年毕业于华南农业大学,主要从事天然放射性调查与评价、地理信息系统工程研究工作。Email:413732798@qq.com

引用本文:

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链接本文:

https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2023.1582 或 https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2023/V47/I5/1336

Fig.1 采样分布示意

Table 1 研究区土壤中的放射性核素比活度统计

Table 2 研究区土壤中放射性核素间相关系数

Fig.2 土壤中放射性比活度背景值和异常限值统计

Fig.3 土壤环境放射性水平分布

Fig.4 基于地累积指数法的土壤风险评价分布

Fig.5 基于内梅罗综合指数法的土壤风险评价分布

Fig.6 花岗岩中土壤中放射线核素分布

Fig.7 不同地质构造缓冲区距内土壤中放射线核素分布

Fig.8 土壤环境放射性异常区与地质因素空间关系

Fig.9 不同地貌土壤中放射线核素分布

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