龍泉青瓷瓷土天然放射性核素分析

葉銀鵬，葉偉平，周 虎

(浙江省青瓷及日用陶瓷產品質量檢驗中心，龍泉市產品質量監督檢驗所，浙江 龍泉 323700)

0 引 言

隨著社會生活的不斷發展，環境中的各種輻射源引起人們的廣泛關注[1]。天然本底輻射是環境輻射水平的主要貢獻者，也是人類所受年有效劑量的主要來源[2]。瓷土作為各種建筑材料以及陶瓷制品的主要原料，其放射性元素的分布及含量直接影響陶瓷制品的放射性水平。

瓷土又名高嶺土，是以高嶺石或多水高嶺石為主要礦物成分的土狀或泥狀的巖石，其化學成分以富鉀、高硅、貧鋁、低鐵為特征。瓷土中的天然放射性物質主要包括232Th、226Ra、和40K三個天然衰變系及其他放射性核素，這些核素在不同地域、不同巖石類型、不同土壤類型和不同水域中的含量差別很大。龍泉有中國青瓷之都的美譽，是全國的主要青瓷生產基地。然而，目前對于龍泉青瓷瓷土的放射性核素水平分析的研究非常少。為此，本文通過對龍泉市瓷土礦中放射性核素含量的研究反映該區域的瓷土礦輻射水平，進而評估青瓷制品的放射性含量水平。

1 概 況

龍泉市位于浙江省西南部的浙閩贛邊境，地理坐標北緯27° 42′-28° 20′，東經118° 42′-119° 25′。由于受到地質構造和新構造運動的抬升影響，龍泉是浙江省內海拔最高的山地地貌區域之一，東南和西北部山脈綿亙，龍泉溪從西南向東北貫穿中部，群山平行于河谷對稱分布，西北部為仙霞嶺山脈，東南部為洞宮山脈，中部為龍泉溪大小不一的河谷小盆地。龍泉境內地形中，低山占總面積的69.17%，丘陵盆地占27.92%，河谷平原占2.91%，故有“九山半水半分田”之說。

龍泉是我國著名的青瓷產區，擁有極為豐富的制瓷原料，儲量豐富，分布廣闊。已經發現的大大小小的瓷土礦產地達到50多處，預測儲量在800多萬噸，瓷土礦礦石量占全國瓷土礦資源量的0.57%，占浙江省瓷土礦資源量的26.17%[3]。龍泉瓷土礦點主要分布于寶溪、上垟、查田、小梅、道太等地，各地所產原礦，質量相差較大。龍泉地區瓷土礦形成與酸性脈巖極為密切，為風化殘積型，酸性脈巖風化亞類型礦，原巖受強烈的風化，但絕大部分仍保持原巖的結構、構造。根據目前開采的原礦及礦點的地質特征，可分為：風化土狀礦石、半風化塊狀礦石、弱風化微密塊礦石等三個類型。

2 樣品的采集與處理

2.1 樣品采集

根據龍泉市瓷土礦的分類與分布，采集主要分布于上垟、寶溪、竹垟、八都、小梅、道太、西街等地區，共7個礦點。每個礦點采集瓷土1 kg左右，并對每個采集點進行坐標定位，及對該礦點簡要的地理形貌進行描述。表1為龍泉市瓷土取樣分布表。

2.2 樣品處理

為了消除氣候、溫濕度以及瓷土形狀尺寸等因素對測量結果的影響，采集的樣品經以下步驟進行處理： (1)將野外采集來的瓷土樣品剔除雜草、枯葉等異物后在 110 ℃的恒溫烘箱中烘烤24 h 至恒重，使其充分干燥；(2)用振動磨將烘干后瓷土樣品進行粉粹形成顆粒直徑小于 60目(0.25 mm 孔徑)的粉末；(3)用電子天平稱量標準樣品盒重，樣品盒尺寸為直徑為15 cm、高為7 cm；(4)將待測瓷土放入標準樣品盒，裝滿、壓實、密封、貼上標簽；(5)用電子天平稱量各瓷土樣品，并計算土壤凈重。

2.3 樣品測定

測量儀器為CIT-3000F數字化低本底多道γ能譜儀(四川新先達測控技術有限公司)，其技術指標為：數字化多道分析器(1024/2048)；分辨率優于6.9%(Cs-137)；重復性：＜2.0%；穩定性：＜1.0%。用40K進行能量刻度，1.461 MeV 能量峰對應的道址為425道；用226Ra進行能量刻度1.764 MeV能量峰對應的道址為511道。

本實驗選用鐳、釷、鉀標準物對儀器進行標定，然后根據標定結果對鐳、釷、鉀的含量和比活度進行計算，探測時間為1800秒，樣品重量為500 g。測量環境為：溫度 20 ℃ ，濕度52%。

3 結果分析

龍泉市上垟、寶溪、竹垟、八都、小梅、道太、西街等地區，共7個礦點中232Th、226Ra、和40K的含量7份瓷土樣品采集地點以及樣品中天然放射性核素含量調查結果列于表2。由表2可知，所采集樣品區域礦點中232Th、226Ra、和40K的比活度范圍分別為(57.4-195.2)Bg·kg-1，(1.2-54.6)Bg·kg-1，(576.9-926.0)Bg·kg-1，可見所測天然放射性核素含量在合理范圍內[4]。其中226Ra比活度最低和最高的礦點分別是D071竹垟村碗笠下礦點(1.2 Bg·kg-1)和D100小梅大窯村礦點(54.6 Bg·kg-1)；232Th比活度最低和最高的礦點分別是D055寶溪礦點(57.4 Bg·kg-1)和D147西街街道新茶村礦點(195.2 Bg·kg-1)；40K比活度最低和最高的礦點分別是D147西街街道新茶村礦點(576.9 Bg·kg-1)和D076八都楓錦村礦點(926.0 Bg·kg-1)。此外，7個礦點瓷土的內外照射指數范圍分別為(0.0-0.3)和(0.4-0.9)。

表1 龍泉市瓷土分類取樣分布表Tab.1 Distribution of celadon clay samples in Longquan City

表2 龍泉市不同礦點瓷土的放射性水平Tab.2 Radioactivity levels of clay samples from diあerent mineral deposits in Longquan City

為了進一步了解龍泉青瓷瓷土礦的放射性核素含量的水平值，將7個礦點的檢測均值與浙江省以及全國的土壤天然放射性核素含量監測均值進行了比較。由表3可知，對于226Ra的比活度，龍泉市低于全國和浙江省的平均監測值；232Th的比活度，龍泉市均高于全國和浙江省的平均監測值；40K的比活度，龍泉市與浙江省平均監測值處于同一水平，高于全國平均監測值。

礦點瓷土中天然放射性含量的高低主要取決于產生瓷土的母巖巖性、構造、土壤母質形成后的轉化作用、化學及生物化學相互作用等[5]。此外，不同地區的降雨量、植被分布差異也在一定范圍內影響了天然放射性核素在瓷土中的遷移與分布。龍泉屬山區縣地處三江之源，山地占69.17%，森林覆蓋率達78.4 %。龍泉屬中亞熱帶季風氣候區，年降雨量1699.4 mm，平均相對濕度79%，年日照時數1850 h。獨特的地理位置、自然環境和氣候條件形成了龍泉青瓷瓷土礦的天然放射性含量水平。

4 放射性水平評價

我國目前沒有制定關于瓷土原料放射性核素的相關標準，與陶瓷制品放射性物質相關的標準主要有GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》、SN/T 2716-2010 《進出口建筑材料天然放射性核素檢測方法》、SN/T 3722-2013《進出口陶瓷制品放射性安全控制規范》。其中SN/T 2716-2010和SN/T 3722-2013標準都是檢測方法標準，沒有放射性核素的限量值，故瓷土放射性核素限量值只能依據GB 6566-2010標準中的建筑主體材料中的放射性限量值進行評價。GB 6566-2010標準要求建筑主體材料中的天然放射性核素232Th、226Ra、和40K的放射性比活度應同時滿足內照射指數IRa≤ 1.0和外照射指數Ir≤ 1.0。通過計算龍泉市7個不同礦點中232Th、226Ra、和40K的內外照射指數可以看出，7個批次瓷土的內外照射指數均未超過1.0，表明龍泉青瓷原料放射性核素總體情況較好。

5 結 論

表3 龍泉市瓷土226Ra、232Th、40K比活度Tab.3 Radioactive levels of 226Ra, 232Th, and 40K for diあerent Longquan celadon clay samples

本文采集了龍泉市上垟、寶溪、竹垟、八都、小梅、道太、西街等7個瓷土礦點樣品，并對其放射性核素含量進行了檢測與分析：

(1)龍泉市7個瓷土礦點中232Th、226Ra、和40K的比活度范圍分別為(57.4-195.2)Bg·kg-1，(1.2-54.6)Bg·kg-1，(576.9-926.0)Bg·kg-1，且天然放射性核素含量在合理范圍內。

(2)與全國和浙江省的平均監測值相比，龍泉市瓷土226Ra的比活度較低，而232Th的比活度較高，40K的比活度與浙江省平均監測值處于同一水平，高于全國平均監測值。

(3)龍泉市7個批次瓷土的內外照射指數均未超過1.0，符合GB 6566-2010 《建筑材料放射性核素限量》國家標準要求，表明龍泉青瓷原料放射性核素總體情況較好。