震后某工号建渣及土壤样品中铀的分析测定

王 萍,谭昭怡,邱咏梅,孙耀中,孙 宇

(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳 621900)

1 引 言

铀是存在于自然界的一种天然放射性核素,主要含三种同位素,即238U、235U和234U,丰度分别为99.27%、0.714%、0.006%,三者都属于α辐射源。铀的放射性污染可经过呼吸道、消化道、皮肤、直接照射及遗传等途径进入人体,一部分放射性核素进入生物循环,并经食物链进入人体,通过内照射引发包括白血病在内的许多癌症和一些肝脏、神经系统疾病,特别是对生殖器官危害可能造成不孕或遗传变异。铀的测定方法很多,主要有 X射线荧光法 ,电感耦合等离子体光谱法 ,电感耦合等离子质谱法,离子交换分离极谱法和激光荧光法[1]。X射线荧光法和电感耦合等离子体光谱法检出限难以达到化探要求;离子交换分离极谱法操作过程繁琐,流程长;电感耦合等离子体质谱仪器昂贵,使用成本较高;而激光荧光法具有操作相对简单,选择性好,灵敏度高,检出限和精密度可以满足分析测定要求,但该方法有一定的干扰,易产生系统误差,需要加入抗干扰的荧光增强剂[2]。

本工作采用激光荧光法[3～5]对 “5·12”地震后某工号建筑垃圾及土壤样品进行了铀的测定,对测定结果进行了分析,并据此对地震对于该工号及周围地区环境的影响进行了初步评价。

2 实验部分

2.1 方法原理

2.2 仪器与主要试剂

MUA型微量铀分析仪 (北京羽纶科技公司);马弗炉;微量进样器 (20μL,50μL);

王水溶液 (新配);1∶1H2SO4溶液;0.1N及0.5N HNO3溶液;10N及 0.5N NaOH溶液;荧光增强剂;铀标准溶液：核工业北京地质研究院提供,浓度为 0.999mg/mL,采用重量法,用 pH=2的酸化水稀释为所需浓度。

2.3 实验步骤

2.3.1 样品处理

准确称取已烘干磨细的样品 30.0～50.0mg于小瓷坩埚中,马弗炉中 700℃下灼烧 30min,冷却后转移样品到小烧杯中,用 7～8mL新配的王水液分几次洗净坩埚中残留样品,拼入于小烧杯中,电热板上加热浸取,间歇搅拌,加热浸取至近干。稍冷却,再加入 7～8mL王水重复浸取一次,蒸干,稍冷却,滴加 0.5～1.0mL 1∶1 H2SO4,加热蒸干至不冒白烟为止。稍冷后加入约 10mL 0.5N HNO3,加热,搅拌浸取,并微沸 2～3min,趁热过滤于50mL容量瓶中,再用 30mL 0.1N热 HNO3液分几次洗净小烧杯,洗涤液滤入同一量瓶中。先用10N NaOH再用 0.5N NaOH调 pH为 2～3,用蒸馏水定容至 50mL,摇匀。

2.3.2 样品测定

采用标准加入法,准确移取 4.5mL样品溶液于激光荧光铀分析仪的石英皿中,将石英皿放入样品室内,关上样品室小门,调节仪器零点测量样品底数N0值;加入 0.5mL荧光增强剂,搅匀后记录荧光读数 N1值;按量加入一定浓度标准铀溶液,搅匀后记录荧光读数N2值。

2.3.3 结果计算

固体样品中铀量计算公式：

式中：C-水中铀的浓度 (μg/L);

N0-样品未加荧光增强剂前,仪器中荧光值;

N1-样品加入荧光增强剂后,仪器中荧光值;

N2-加入标准铀溶液后,仪器中荧光值;

式中：C-水溶液中铀浓度 (μg/L);

η-方法平均回收率 (%);

3 结果与讨论

3.1 杂质离子的影响

杂质离子对铀荧光干扰可分为两大类：一类是正干扰,如稀土元素 Eu等在波长 337.1nm紫外光激发下会产生荧光;另一类是负干扰,主要是某些金属离子如 Fe、Mn等会熄灭铀所产生的荧光。为了减少这些干扰,可以适当稀释样品。据文献报道[7],单个杂质离子与铀的比例对 Th4+、Sr2+、Y3+、Cs+、Ru4+、Nd3+、Eu3+、241Am、239Pu、237Np和99Tc分别为 5.0×103、1.2×105、2.0×105、2.5×105、5.0× 102、1.0×102、3.0×102、1.0、0.42、1.0×102和1.0×102时,对铀的测定结果无影响。

3.2 线性和检出下限

用两组铀标准溶液：第一组铀浓度分别为0×10-9,0.05×10-9,0.1×10-9,0.2×10-9,0.4× 10-9,0.6×10-9,0.8×10-9,1.0×10-9g/mL;第二组铀浓度分别为 1×10-9,2×10-9,4×10-9, 6×10-9,8×10-9,10×10-9,12×10-9,14×10-9, 16×10-9,18×10-9,20×10-9g/mL,在加铀荧光增强剂条件下测量荧光强度,每种浓度取三次读数算术平均值。令 Ci为标准铀浓度,Fi为对应铀浓度Ci的三次荧光读数的算术平均值,利用公式 (3)分别对两组铀标准溶液求相关系数 r。

式中：n-测量次数;

3.3 样品分析

对“5·12”地震后 1号及 2号两个工号部分建筑垃圾和土壤样品进行了铀含量的测定,结果见表1和表2。

表1 1号工号部分样品铀的测定结果Tab.1 The determination result of uranium of some samples in No.1 location

表2 2号工号部分样品铀的测定结果Tab.2 The deter mination result of uranium of some samples in No.2 location

土壤中的天然铀含量与土壤岩层下的岩石性质及土壤类型有关,一般土壤中铀含量在 5μg/g以下的水平[8]。对比表 3和分析结果可见,地震后两工号所测样品铀含量与地震前该工号周围地区环境土壤中铀含量基本一致,处于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素铀的渗透泄漏,未对周围地区环境造成污染和影响。

表3 地震前该工号周围地区环境土壤中铀含量的测定结果Tab.3 The determination result of uranium in soil around the location before earthquake

3.4 方法精密度和准确度

测量平行样中铀的含量,根据测量值,计算标准偏差 S和相对标准偏差 RSD(精密度),结果见表4,相对标准偏差(RSD)平均值为 7.4%。在样品中加入铀标准溶液进行加标回收率实验,以确定方法准确度。从表 5可见,加标回收率为 86%～109%。

表4 精密度实验结果Tab.4 The result of precision

表5 加标回收率实验结果Tab.5 The spike recovery

4 结 论

采用激光荧光法测定铀含量时,为减少系统误差,应采用标准加入法。为减少某些杂质离子的干扰,可以适当稀释样品,对于铀含量较高的样品,测量前也应适当稀释,以使测量铀量与加标量相当。实验方法检出下限 D.L≤3×10-11g/mL,相对标准偏差 (RSD)为 7.4%,加标回收率达到 86%～109%。从分析结果可见,两工号所测样品铀含量基本属于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素铀的渗透泄漏,未对周围地区环境造成污染和影响。

[1] 杨乡珍 .铀的光度分析进展[J].湿法冶金,2002,21(3)：154-159.

[2] 文世荪 .铀试剂 Ⅲ分光光度法测定铀[J].上海预防医学杂志,1997,9(6)：272-273.

[3] GB6768-86,水中微量铀分析方法[S].

[4] EJ/T823-94,激光荧光微量铀分析仪[S].

[5] EJ/T550-2000,土壤、岩石等样品中铀的测定 -激光荧光法[S].

[6] 张彩虹.激光荧光法直接测定环境样品中的微量铀[J].核技术,1999,22(9)：551-556.

[7] 郭一飞,梁俊福,焦荣洲,等 .激光荧光法测定高放废液处理工艺中的铀[J].原子能科学技术,1997,31(4)：321-327.

[8] 文世荪.环境中铀及其测定[J].安徽预防医学杂志,2000,6 (6)：471-473.