江西某地区水中总α，总β放射性测量及评价

刘庭立， 张怀强，2

(1. 东华理工大学核工程与地球物理学院，江西 南昌 330013;2. 东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地，江西南昌 330013)

随着工业发展和同位素的广泛应用，水源受到放射性污染的可能性愈来愈大(胡秀兰等，2001)。环境中放射性物质主要经吸入和食入途径进入人体，危害身体健康(林炳兴等，2009a，2009b)。总α、总β 放射性活度能直接反映水样的放射性物质总含量(刘卫红等，1990)，依据水中总α、β 的控制水平对水进行放射卫生检验，不但方法可靠，而且快速、简便、经济(林炳兴等，2009)。世界卫生组织(WHO)编制的饮用水水质准则(WHO. 1993)以及我国新修订实施的生活饮用水卫生标准(GB 5749—2006)(中华人民共和国国家标准，2006a)把总α、总β 放射性列为常规项目之一，限定总α、总β 放射性分别不得超过0.1 Bq/L和l.0 Bq/L。为了解该地区水中的放射性水平，保证公众的生命安全，采集了该地区的井水与河水水样，对其总α，总β 放射性进行监测，并参照国家标准《生活饮用水标准检验法》(中华人民共和国国家标准，2006b)中给出的方法处理，比对国家标准(α ＜0.1 Bq/L，β ＜1 Bq/L)，分析水样的总α、总β放射性是否符合国家标准。对不符合国家标准的要做进一步检测并持续跟踪监测。

1 实验原理

将采集到的水样经转移、洗涤、灼烧、马弗炉灰化后，准确称取灰化后的样品质量，并从中称取160 mg 置于样品盘中，铺平、压匀，采用相对测量方法，把已知比活度的标准源［241Am(10.1 Bq/g)和40K(14.4 Bq/g)］与经过处理后的样品源在BH1216低本底α、β 测量仪中进行测量，得到样品中总α，总β 的比活度。

2 实验方法

2.1 样品预处理

用石墨乙烯电热板加热浓缩3 L 水样，待水样蒸发到50 mL 左右后冷却;将已缩的溶液转移到蒸发皿中，而后将浓缩液冷却到室温后，加1 mL 硫酸，并搅拌均匀，把蒸发皿放在红外灯下，小心蒸干放入马弗炉中，经500 ℃高温灰化2.5 h 后，将高温灰化后的粉末研细至150 μm 以下，置于干燥器中以备测。

2.2 BH1216 仪器及相关参数设置

BH1216 仪器对于同一种样品进行一次测量可以同时给出样品中总α，总β 活度，α 进入β 道的计数率≤2 %，β 进入α 道的计数率≤0.1 %，反符合效率≥99 %。对于β 辐射的探测灵敏度为10 ～30 mBq，对于α 辐射的探测灵敏度为0.4 mBq。仪器各阈值的选择原则是:在保证β 效率条件下，尽可能提高β 低阈值，在保证α 进入β 道的指标前提下，尽可能提高β 高阈值与α 低阈值，以将β 进入α 道的效率降低到最小。相关参数设置见表1。

表1 仪器参数设置Table 1 Setting of instrument parameter

2.3 标准源的选择及效率刻度

由于粉末源更能接近实际，故用其作为标准源(许平，2003)。本文以241Am(10.1 Bq/g)和40KCl(14.4 Bq/g)分别作为总α 和总β 的标准物质。将一个清洁的Ф45 mm 的不锈钢样品盘送入仪器内测量本底计数率，测量15 次，每次3 600 s。被测总量应略大于0.1 Amg，此处A 为样品盘面积，mm2(中华人民共和国核行业标准，1998)。此次选择的是Ф45 mm 的不锈钢样品盘，面积为1 589. 625 mm2。取出准备好的241Am(10. 1 Bq/g)α 标准源和40KCl(14.4 Bq/g)β 标准源各160 mg 于样品盘中，送入仪器内测量标准源的计数率，各自测量10次，每次测量3 600 s。

标准源效率刻度:

式中，η 为标准源效率(%);Rs为测量的标准源平均计数率(s-1);R0为仪器的本底计数率(s-1);As为标准源比活度(Bq/g);Ms 为被测量的标准源质量(mg)。测量计算结果如表2，表3 和图1。

表2 本底计数率及标准源效率计数率Table 2 Count rate of background and standard source

表3 标准源效率刻度Table 3 Efficient calibration of standard source

图1 标准源效率刻度曲线Fig.1 Efficient calibration curve of standard source

2.4 样品测量

准确称取灰化后水样残渣的质量，并从中称取160 mg 置于样品盘中，用酒精均匀铺平，红外灯下烤干后放入BH1216 仪器中测量样品的α/β 计数率，每个样品测量10个周期，每个周期为3 600 s。

2.5 计算方法

采用相对测量法，以241Am(10.1 Bq/g)和40K(14.4 Bq/g)分别作为总α 和总β 的标准物质。总活度浓度:

式2 中，c 为测得的样品中总活度浓度(Bq/L);Rb为测量的样品中总计数率(s-1);R0为仪器的本底计数率，(s-1);η 为标准源效率(%);V 为水样体积(L);m 为从V 升水样处理后所得的总残渣量(mg);mb 为装入样品盘中被测样质量(mg);A为校正系数，在默认情况下，A=1。

3 结果与分析

分别对所制样品中的20个河水、20个井水水样进行总α，总β 测量，得到的结果如表4，表5 所示(s 为标准误差)。

表4 20个河水水样总α、β 测量结果Table 4 Measurement results of total α，β of the 20 river water samples

表5 20个井水水样总α、β 测量结果Table 5 Measurement results of total α，β of the 20 well water samples

(1)样品测量误差与其组成成分有关，对于与标准源组成成分相近的样品测量误差较小，反之，误差较大(程红军，2005)。同时由于样残渣成分有差异，与同一标准源比较可能存在误差(顾俊等，2011)，检测结果中井水和河水中有少数几个(＞30%)误差较大，大部分(＜30%)是符合检测标准的;

(2)井水水样总β 放射性平均值0.110 2 Bq/L符合我国《生活饮用水卫生标准》的标准(β ＜1 Bq/L)，总α 放射性平均值0.045 9 Bq/L 符合我国《生活饮用水卫生标准》的标准(α ＜0.1 Bq/L)，样品6、12 号总α 放射性高于国家标准(α ＜0.1 Bq/L);

(3)河水水样总β 放射性平均值0.146 8 Bq/L符合我国《生活饮用水卫生标准》的标准(β ＜1 Bq/L)，总α 放射性平均值0.079 9 Bq/L 符合我国《生活饮用水卫生标准》的标准(α ＜0.1 Bq/L)，样品4、8、10、14、19、20 号总α 超过了国家标准(α ＜0.1 Bq/L)。

导致水样α 放射性水平异常高于国家标准有如下因素:

(1)测量因素:①刚制备好的样品源每次测量总α 计数率变化很大，总α 放射性不稳定;②来自宇宙射线的α 发射体，周围环境的微弱天然放射性，是可变量，导致本底不稳定;③水样浓缩制备过程中加酸过多，灰化后样品残渣凝结在蒸发皿底部，导致称取的总残渣质量减小;④仪器工作环境、电子仪器燥声、仪器稳定性、源与探测器间的吸收物质等都对测量构成影响(郭照河等，2003)。

(2)环境因素:①放射性核素在工业、农业、和科学研究中的应用增加了环境的放射性;②磷矿通常与铀共生，随着磷肥的广泛生产和使用，一部分铀系的放射性核素就从矿层中转入到环境中;③降水对土壤的洗涤和浸取作用以及大气中放射性核素向地表水的沉降作用(高艳玲等，2005);④当地土壤中放射性核素的含量较高，核素衰变时释放出α、β 射线多，导致水中总α，总β 放射性高。

4 结语

水样结果表明，被测水样总β 放射性水平全部符合国家标准，部分少量的井水水样和河水水样的总α 放射性水平超过了国家标准。α、β 射线会伤害人体组织，导致许多疾病的发生，为了减少放射性对人体的伤害，确保人们的生命安全，对不符合国家标准限值的水要做进一步的详细调查，在排除是测量过程的因素导致水样结果不符合国家标准后，要分析是哪种放射性核素导致水中放射性水平不符合国家标准并持续跟踪监测水中的放射性水平。

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