磷石膏是磷酸盐工业的副产品，通常在生产磷酸盐肥料的过程中产生。它含有较高浓度的重金属和天然放射性核素，其中以铀、镭（特别是
226Ra）和钋（特别是
210Po）最为显著。尽管磷石膏在环境和农业中可能带来一定的污染风险，但由于其在绿色化学和可持续发展方面的潜力，也被视为一种具有商业价值的资源。例如，它可以作为土壤改良剂、建筑材料、混凝土添加剂、矿山复垦材料以及稀有金属回收的来源。然而，这种应用也可能通过土壤将放射性核素引入人类的食物链，因此对其在土壤中的行为研究具有重要意义。
本研究聚焦于一种典型的地中海土壤，并通过两种不同的顺序提取方法分析了磷石膏在土壤中的放射性核素分布模式。研究发现，磷石膏的添加显著改变了土壤中放射性核素与土壤颗粒的结合方式。具体而言，铀在稀酸可提取和中等可还原的土壤颗粒中的结合比例增加，而镭的可交换性部分减少，同时可还原性部分增加。此外，钋的可还原性部分也有所提升。这些变化表明，磷石膏的使用对土壤中放射性核素的分布具有重要影响，因此不能简单地通过单独分析原始土壤和磷石膏的放射性核素分布来推断其在改良后的土壤中的分布。
磷石膏的使用通常伴随着农业实践，如表层施用和翻耕。然而，一些新的方法，如生物地球系统技术，建议在土壤内部进行研磨和混合，以促进土壤多层结构的合成。这种方法在俄罗斯南部已被成功应用，为磷石膏的可持续利用提供了新的思路。植物可以通过根系吸收土壤中的放射性核素，进而将其引入人类食物链。因此，研究磷石膏对土壤中放射性核素的结合方式，对于评估其对环境和人类健康的潜在影响至关重要。
为了评估磷石膏对放射性核素在土壤中结合方式的影响，本研究采用了两种顺序提取方法。第一种方法基于常见的农业土壤测试技术，用于快速评估放射性核素与土壤颗粒的结合情况。它将放射性核素分为可交换、稀酸可提取、浓酸可提取和残留四个部分。第二种方法则更为全面，涵盖了水溶性、可交换、碳酸化、易还原、中等还原、有机/硫化物和酸性部分。这两种方法在分析结果上提供了互补的信息，帮助研究人员更准确地理解放射性核素在土壤中的行为。
在分析过程中，首先对原始土壤和磷石膏进行了酸消化处理，以提取其中的铀、镭和钋。然后，通过顺序提取方法将这些放射性核素分配到不同的土壤颗粒结合部分。研究发现，磷石膏中的铀主要与水溶性部分和中等可还原部分结合，而镭则主要与中等可还原和残留部分结合。钋的结合模式则有所不同，它在改良后的土壤中表现出更高的可还原性。这些结果表明，磷石膏的使用不仅改变了放射性核素在土壤中的分布，还影响了它们的生物可利用性。
为了评估磷石膏对非人类生物的放射性影响，研究使用了ERICA Tool 2.0进行剂量率计算。该工具基于ICRP出版物108中定义的参考动物和植物（RAPs），考虑了不同生态系统的暴露路径。结果显示，磷石膏改良土壤的剂量率远低于国际基准值，表明其在合理使用条件下不会对非人类生物造成显著的放射性危害。同时，研究还指出，磷石膏的使用在一定程度上促进了资源的循环利用，有助于实现可持续发展目标。
此外，研究还分析了磷石膏在不同国家的放射性核素浓度分布情况，发现其浓度与所使用的磷酸盐矿石来源密切相关。例如，波兰的磷石膏含有较高的铀和镭浓度，而西班牙的磷石膏则相对较低。这种差异可能与不同地区的矿石成分、处理工艺和环境条件有关。因此，在评估磷石膏的环境影响时，需要考虑其来源和应用条件。
本研究的结论表明，磷石膏作为土壤改良剂的使用在放射性方面是安全的，不会对人类和非人类生物造成显著危害。然而，其对放射性核素分布模式的影响不容忽视，特别是在铀、镭和钋的结合方式上。这些发现为磷石膏的可持续利用提供了科学依据，同时也强调了在使用过程中需采取适当的措施，以确保其对环境的潜在影响被有效控制。
