福建省地下水总α、β 放射性水平监测与分析

2021-10-28 06:32张彩虹
能源与环境 2021年5期
关键词:活度烧杯放射性

张彩虹

(福建省辐射环境监督站 福建福州 350013)

福建省境内河流众多,是我国水资源蕴藏量丰富的省份之一,水资源总量1 219.62 亿m3,占全国水资源总量的4.3%。水环境质量历来是公众关心的问题,生态环境部门除根据《地下水质量标准》(GB/T14848—1993)规定对地下水饮用水源地水每年进行1 次39 项水质全分析监测外,并对水源进行放射性水平监测。水中总α、β 浓度是世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐的对水质放射性污染监测的重要指标,能够反映出水体中放射性的总体水平。总放射性分析通常是指总α 放射性与总β 放射性的分析测量,所分析的不是样品中某种核素的活度浓度,而是分析样品中α 放射性核素或β 放射性核素的总活度浓度。由于总放射性测量方法不仅简便、快速,而且成本低、分析结果快,因此,总放射性分析测量方法适用于对大量放射性样品的快速筛选。通过对样品进行总放射性测量,如果该样品的总放射性活度浓度处于正常范围,就可以减少对该样品进行单种核素的分析测量,不仅可以节约时间,还可以节省大量的人力和物力。

本调查旨在通过对福建省地下水中总α、总β 放射性水平的分析测量,了解福建省地下水放射性水平变化,及时发现可能的水体放射性污染,并评估其放射性污染程度。同时,也可以建立福建省水体放射性水平基础数据库,为开展水环境辐射评价积累数据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集和保存

采样前先将采样设备清洗干净,并用原水冲洗3 遍聚乙烯桶。样品采集后,按每升样品加入20 mL 硝酸溶液(5.2)酸化样品,以减少放射性物质被器壁吸收所造成的损失。样品采集后应尽快分析测定,样品保存期一般不得超过2 个月。采样量不少于6 L。测量澄清的样品,可通过过滤或静置使悬浮物下沉后,取上清液[1]。

1.2 样品预处理

(1)视水样中残渣量而定,取1 L~4 L 水样倒入烧杯中,缓慢加热至沸,蒸发至30 mL 左右。

(2)将烧杯中少量浓缩液连同沉淀一并转入已灼烧称量的小烧杯中,用少量硝酸或盐酸(4.3)洗涤烧杯2~3 次,洗涤液一并转入小烧杯中,在电热板上蒸干。

(3)将小烧杯置于马福炉450 ℃下烘1 h,取出放入干燥器中冷却至室温。准确称量,算出残渣总量。

(4)将残渣研细,混匀。

1.3 仪器与测量方法

(1)准确称取约210 mg(不足210 mg 时将尽可能多取)残渣,放入测过本底值的不锈钢测量盘内,加入数滴丙酮均匀铺样,制成样品源。

(2)分别准确称取约210 mg的241Amα 源和40Kβ 源且分别放入测过本底值的不锈钢测量盘内,加入数滴丙酮均匀铺样,制成α、β 标准源。

(3)用MPC9604 型低本底αβ 测量仪测量标准源进行标准效率刻度。

(4)用MPC9604 型低本底αβ 测量仪同时测量样品源的αβ 放射性。

1.4 结果计算[2-3]

(1)计数效率计算公式如公式(1)。

式中:E 为计数效率,%;ns为标准源计数率,min-1;n0为本底计数率,min-1;as为标准源的比活度,dpm。

(2)水样总放射性活度计算公式如公式(2)。

式中:C 为水样总放射性,Bq/L;n 为样品源计数率,min-1;n0为本底计数率,min-1;W 为灰样(残渣)总重量,g;w 为测量灰样(固体)残渣重量,g;E 为计数效率,%;V 为水样体积,L。

2 监测结果与分析

2.1 总α 和总β 放射性水平监测结果

2015—2019 年采集福建省各地区地下水样共44 份,分别对采集水中的总α 和总β 进行了测量,监测结果见表1。

表1 福建省2015—2019 年地下水总α 和总β 放射性水平监测结果 单位:Bq/L

2.2 监测结果分析

(1)由表1 可见,总α 活度浓度在0.01 Bq/L~0.14 Bq/L,均值为0.04 Bq/L,而总β 活度浓度在0.05 Bq/L~1.10 Bq/L,均数为0.38 Bq/L。每个设区市总α的活度平均值范围从(0.01±0.01)Bq/L(三明)到(0.10±0.03)Bq/L(厦门),具体顺序是:厦门>漳州>福州>龙岩>南平>莆田>泉州>宁德>三明;而总β的活度平均值范围从(0.09±0.08)Bq/L(龙岩)到(0.99±0.13)Bq/L(漳州),具体顺序是:漳州>泉州>福州>厦门>三明>宁德>南平>龙岩。

(2)由表1 和表2 可见,所有地下水样的总α 放射性活度都低于WHO 推荐的最大限值(0.5 Bq/L),与全国环境水平处于同一水平。漳州市历年的总β 放射性活度年度均值明显高于其它设区市,个别年度的总β 放射性活度浓度值高于WHO推荐的最大限值(1 Bq/L),具体可见图1。

表2 福建省2015—2019 年地下水总α 和总β 放射性水平与全国测值范围对比表 单位:Ba/L

图1 漳州市2015—2019 年地下水总β 放射性浓度

(3)福建省为有核省份,目前运行的宁德核电厂和福清核电厂分别位于宁德市和福州市。由表1 可知,核设施所在地宁德市和福州市地下水中总α、总β 放射性活度浓度与其他设区市相比未见明显异常,未监测到因核电基地运行引起的异常。

3 结论

在本次调查中发现,福建省地下水中总α 活度浓度低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)[5]中规定的放射性指标指导值(0.5 Bq/L),处于正常环境水平。总β 活度浓度高于全国辐射环境水平,其中漳州市地下水监测点的最高值为1.1 Bq/L,高于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)[5]中规定的放射性指标指导值(1 Bq/L),这可能与福建省地质结构中广泛分布花岗岩有关。根据1983—1990 年全国环境天然放射性水平调查结果显示,福建省地下水中的钾-40 活度浓度较高,其中漳州市最高可达1.67 Bq/L,不考虑其余核素,换算为总β活度浓度值至少为1.67 Bq/L。因此,可认为福建省地下水总β活度浓度偏高是由于钾-40 活度浓度偏高引起的,但仍处于本底涨落范围内。同时,钾-40 在人体内含量是相对恒定的,该地下水即使作为饮用水源,也不会显著增加人体的内照射剂量,从辐射剂量学角度而言没有明显影响。

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