(一)天然放射性核素

放射性元素在环境中广泛存在。根据目前的理论，组成地球的放射性和稳定性化学元素都是在星球内发生的核反应所形成的。目前环境中的天然放射性核素主要有两类，一类是在地球开始形成时就出现的放射性核素，即所谓的陆生放射性核素；另一类是通过外层空间宇宙线的作用而不断形成的放射性核素，即所谓的宇生放射性核素，典型的陆生放射性核素和宇生放射性核素如表7-1所示。

表7-1 地球上常见的天然放射性核素

在陆生放射性核素中与人类关系最为密切的是⁴⁰K和⁸⁷Rb，这两个放射性核素在自然界的丰度比较稳定。放射性核素⁴⁰K同时为γ和β发射体，而⁸⁷ Rb为β发射体。钾是动植物必需的营养元素，很容易通过食物链在人体内积累，⁴⁰ K在人体内的比活度一般较为稳定，通常为60Bq/kg，但是不同器官中的分布却有很大的变异。关于铷在土壤一植物系统中的行为及其在生物体内的积累，目前知之甚少，一般认为人体内铷的平均比活度为8.5Bq/kg。在自然界中典型天然放射性核素的比活度列于表7-2。

表7-2 常见陆生天然放射性核素的比活度(Bq/kg)

(二)人工放射性核素

引起土壤人工放射性核素沽污或污染的原因主要来源于生产、使用放射性物质的单位所排放的放射性废物以及核爆炸等产生的放射性尘埃，重原子的核裂变是人工放射性核素的主要来源。人工放射性核素通过以下途径进入环境：

1)核爆炸和其他军用核设备；核反应堆运转过程中通过大气、水体和核废料等排入环境和偶然发生的核事故(如1986年前苏联的切尔诺贝利核电站)；

2)铀、钍矿的开采冶炼、核燃料的加工过程和核废料的处置；

3)民用核设施(核电厂、医用、科研和工农业等)。

大气层核试验产生的放射性尘埃是迄今土壤环境的主要放射性污染源。核试验爆炸和核泄漏事故可大面积污染土壤，使土壤长期残存放射性核素¹³⁷Cs和⁹⁰Sr。1970年以前，全世界大气层核试验进入大气平流层的⁹⁰ Sr达到5.76×10¹⁷Gy，其中97％已沉降到地面(刊赛玉等2008)。

当放射性废水排放的地面和放射性固体废物土地处理时的操作失当，核企业发生放射性排放事故等，均会造成局部土壤的沾污和污染，例如美国花汉福德钚生产中心从20世纪40年代中期，向地面渗透池排放了5×10⁸ m³的放射性废水，其中含钚大约200 kg，铀大约1×10kg，经过衰变后至1972年，其β放射性核素为7.4×10¹⁵ Bq，当地成了全球土壤污染最严重的地区(李正德1983)。

主要的人工放射性核素列于表7-3。核能和核技术的广泛使用将不可避免地向环境释放放射性核素，这些放射性物质主要通过食物链进入人体，有可能对人类健康产生潜在的危害。

表7-3 环境中主要的人工放射性核素

(三)技术激活型放射性核素

所谓技术激活型放射性核素的沾污或污染是指由于人类采矿和燃煤等工业活动导致环境中天然放射性核素的增加。表7-4列出了西班牙一个铀矿区和非矿区放射核素的状况，可以看出铀矿开采显著增加了土壤中天然放射性核素的比活度。研究表明(李香梅等2007)，铀矿井排风口尾气对周边土壤的放射性核素的累积性影响呈逐年递增趋势，需要采取切实可行的控制措施。

表7-4 铀矿开采对土壤和植物中天然放射性核素比活度的影响(Bq/kg)

由于粉煤灰中含有一定的营养成分和多种微量元素，自20世纪60年代以来，我国曾开展粉煤灰应用于农业的试验与推广工作。粉煤灰作为土壤改良剂可促进生荒地土壤的熟化，对黏土可起到疏松的作用，对盐碱地有抑制和压制泛盐作用，对酸性红壤有一定的改良作用。根据1995年的统计，粉煤灰农业利用量为2.08×10⁶t，约占总利用量的5％。然而，当人们在利用其有益的方面时，亦将它的污染物质带进了土壤，其中包括放射性核素(表7-5)。由表7-5可见，粉煤灰场放射性核素的含量均比当地土壤要高。杨俊诚等(1999)的模拟研究表明，当粉煤灰施用量达675t/hm²时，土壤中天然放射性核素²²⁶Ra和²²⁸Ra的比活度分别是对照的3.56倍和2.60倍。土壤中²²⁸Ra的比活度(y)与粉煤灰施用量(x)的相关性可表示为：

y=22.04x+17.25   r²＝0.991;p＜0.01     (7-1)

表7-5 粉煤灰、土壤、煤中放射性核素的含量示例(By/kg)

土壤中²²⁶Ra的比活度：

y＝21.38x＋2.45   r²＝0.997；p＜0.01    (7-2)

式(7-1)和(7-2)表明，随着粉煤灰施用量的增加，土壤中两个重要的天然放射性核素²²⁸ Ra和²²⁶ Ra的比活度有极显著的增加。

农用化学品(磷肥和稀土肥料)的施用也可以导致土壤中天然放射性元素的积累。磷肥的施用是粮食增产的重要措施，但它却含有可观的天然放射性元素。1945年，在美国宾夕法尼亚州发现一处桃花不结果，人们猜测是受附近生产UF₆工厂的影响；然而后来又发现从加里佛尼亚运来的桃子中也含有铀。经调查证实，植物中的铀是由磷肥带来的，所施用磷肥中铀的含量达75～150 mg/kg磷、铀共生的特点，使铀伴随着磷肥，因而铀可通过施磷肥进入土壤和植物中。

磷肥中铀的含量与矿石中铀的多少密切相关，磷酸盐矿石，特别是海生磷酸盐矿石中的铀含量颇高。摩洛哥、苏联、美国和中国都大量生产磷酸盐矿石。例如美国磷酸盐矿石中铀含量为8～400 mg/kg，平均80 mg/kg。我国磷酸盐矿分布广泛，含铀量为0.5～34 mg/kg。在所生产的磷酸盐中大约有80％作为肥料而施入土壤，使得这些土壤中氡的析出率不亚于磷酸盐矿的尾矿堆。

相关链接：土壤中的放射性物质