深圳近岸海域海水及沉積物中放射性核素水平

丁敏霞，劉國(guó)卿，蘇玲玲，馮江平，時(shí)勁松，羅 奇

1.深圳大學(xué) 物理與能源學(xué)院，核技術(shù)應(yīng)用研究所，廣東 深圳 518060；2.深圳市核與輻射管理中心，廣東 深圳 518049

深圳近岸海域海水及沉積物中放射性核素水平

丁敏霞1,2，劉國(guó)卿1,*，蘇玲玲1，馮江平2，時(shí)勁松2，羅 奇1

1.深圳大學(xué) 物理與能源學(xué)院，核技術(shù)應(yīng)用研究所，廣東 深圳 518060；2.深圳市核與輻射管理中心，廣東 深圳 518049

采集并分析了深圳近岸海域海水和沉積物中放射性核素的水平。結(jié)果表明，海水中226Ra、232Th、40K和137Cs的活度濃度分別為12.8～42.6 Bq/m3(平均值為(24.2±8.6) Bq/m3)、3.2～15.6 Bq/m3(平均值為(8.8±3.6) Bq/m3)、529.7～974.1 Bq/m3(平均值為(786.4±158.4) Bq/m3)和1.7～3.7 Bq/m3(平均值為(2.6±0.7) Bq/m3)；沉積物中226Ra、232Th、40K和137Cs的比活度分別為17.9～35.0 Bq/kg(平均值為(26.5±5.4) Bq/kg)、32.9～59.8 Bq/kg(平均值為(43.2±9.1) Bq/kg)、326.2～415.3 Bq/kg(平均值為(364.2±32.4) Bq/kg)和0.9～3.5 Bq/kg(平均值為(1.8±0.8) Bq/kg)；海水及沉積物中110Agm的含量均低于檢測(cè)限。深圳近岸海域海水和沉積物中放射性核素水平與我國(guó)其它海域相當(dāng)，未見(jiàn)大亞灣海域海水及沉積物放射性核素含量異常。

放射性核素；海水；沉積物；深圳近岸海域

海洋中的放射性核素分兩大類(lèi)，一類(lèi)是天然放射性核素，如238U、232Th、226Ra、40K等，在海洋中廣泛存在；另一類(lèi)是人工放射性核素，如60Co、90Sr、137Cs、131I等。近幾十年來(lái)，大氣層核試驗(yàn)裂變產(chǎn)物中的90Sr、137Cs等人工放射性核素，已通過(guò)各種途徑進(jìn)入海洋；此外，隨著核能和核技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，核動(dòng)力船艦、核工業(yè)等產(chǎn)生的放射性廢液也排入海洋。海洋中的天然和人工放射性核素不斷參與海洋地球物理和化學(xué)過(guò)程，并通過(guò)海洋生物被富集和放大，又以海產(chǎn)品的形式被人們所攝入，對(duì)人體產(chǎn)生內(nèi)輻照風(fēng)險(xiǎn)。

近岸海域作為河流與海洋相互作用的區(qū)域，其環(huán)境污染特征及其演化趨勢(shì)一直是環(huán)境海洋學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。研究近岸海域海洋放射性核素水平，這對(duì)于保護(hù)人體健康，控制海洋污染，保護(hù)水產(chǎn)資源具有重要意義。深圳是我國(guó)的三大核電基地之一，擁有我國(guó)第一座大型商用核電站——大亞灣核電站，后續(xù)又建有嶺澳核電站。要正確評(píng)估核電站運(yùn)行對(duì)周邊海洋環(huán)境的影響，需要全面了解海洋中放射性核素水平的現(xiàn)狀與變化。本研究旨在分析研究深圳市近岸海域海水及沉積物中的放射性核素水平，為近岸海域海洋輻射安全評(píng)估提供決策參考。

1 樣品采集

2013年9月，在深圳近岸海域(包括珠江口、深圳灣、大鵬灣和大亞灣)共采集10個(gè)站位表層海水樣品和沉積物樣品，采樣站位地理位置列于表1。表層沉積物采用抓斗式采樣器采集，用聚乙烯塑料袋封裝，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后冷藏保存；表層(0.5 m)海水用普通潛水泵收集，每個(gè)水樣采集約50 L，事先加入硝酸進(jìn)行酸化處理(pH≤2)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后處理分析。

2 樣品處理與分析

沉積物樣品在實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，剔除貝殼、沙粒等雜物，研磨過(guò)100目篩，然后在105 ℃下烘至恒重。海水中放射性核素的濃集方法參考文獻(xiàn)[1-2]，采用Ag+載體共沉淀海水中的110Agm，用亞鐵氰鈷鉀共沉淀海水中的226Ra、232Th、137Cs、40K等核素，然后先虹吸后離心收集沉淀物，再烘至恒重。

表1 深圳近岸海域海水、沉積物監(jiān)測(cè)點(diǎn)位Table 1 Sampling location of seawater and sediment in the near-shore area of Shenzhen

沉積物和海水樣品烘干、稱(chēng)重后封裝于聚乙烯樣品盒(75 mm×15 mm)，放置3～4周，以使鐳與氡及其短壽命子體達(dá)到放射性平衡[3]。樣品放射性核素含量分析采用Ortec公司生產(chǎn)的高純鍺γ譜儀，其能量分辨率(對(duì)60Co的1.33 MeV)為1.8 keV，相對(duì)探測(cè)效率為22%。體標(biāo)準(zhǔn)源使用中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院提供的河流沉積物環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，樣品及標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量時(shí)間均為24 h。采用相對(duì)比較法求解樣品中放射性核素的含量，選用的γ射線特征峰分別為：226Ra，352 keV；232Th，911 keV；40K，1.46 MeV；137Cs，661.6 keV；110Agm，657.8 keV。

3 結(jié)果與討論

3.1 沉積物中的天然放射性核素

深圳近岸海域沉積物樣品天然放射性核素分析結(jié)果示于圖1(GDN062點(diǎn)位樣品均為沙石，未分析)。沉積物中232Th、226Ra、40K的比活度分別為32.9～59.8、17.9～35.0、326.2～415.3 Bq/kg，平均值分別為(43.2±9.1)、(26.5±5.4)、(364.2±32.4) Bq/kg。鄭遠(yuǎn)來(lái)等[4]分析了大亞灣海域沉積物中的放射性核素，226Ra、232Th、40K的比活度平均值分別為30.6、36.2、452 Bq/kg，本研究大亞灣站位226Ra、232Th、40K的比活度平均值分別為22.6、36.1、385.7 Bq/kg，除開(kāi)采樣點(diǎn)位差異因素外，數(shù)據(jù)結(jié)果互為驗(yàn)證。表2為我國(guó)不同海域沉積物中放射性核素的含量比較[4-10]，相比較而言，深圳近岸海域沉積物中40K的比活度略低，226Ra比活度與其他海域相當(dāng)，但232Th的比活度水平遠(yuǎn)高于青島近岸海域。眾所周知[11]，珠江三角洲是我國(guó)天然放射性高本底地區(qū)之一，土壤中232Th的含量遠(yuǎn)高于廣東省以及世界平均水平，這應(yīng)是深圳近岸海域沉積物中232Th的比活度相對(duì)較高的主要原因。通過(guò)比對(duì)表1中各點(diǎn)位地理位置，可見(jiàn)離岸最遠(yuǎn)的GDN064站，其天然核素含量略低，而其余點(diǎn)位天然核素含量差異不明顯。劉廣山等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，南海北部表層沉積物中40K、228Ra、228Th、238U、137Cs的比活度隨離岸距離的增加而減??；另外，珠江口沉積物中226Ra的比活度亦隨距河口距離的增大而減小[13]，反映了陸源輸送對(duì)沿岸沉積物的影響。

圖1 深圳近岸海域沉積物中天然放射性核素含量分布Fig.1 Spatial distribution of natural radionuclides in the near-shore sediments of Shenzhen

表2 我國(guó)近海海域沉積物中232Th、226Ra、40K含量比較Table 2 Comparison of 232Th, 226Ra, 40K in the near-shore sediments of China

3.2 海水中的天然放射性核素

圖2 深圳近岸海域海水中天然放射性核素含量分布Fig.2 Spatial distribution of natural radionuclides in the near-shore sea water of Shenzhen

海域活度濃度/(Bq·m-3)232Th226Ra40K參考文獻(xiàn)深圳近岸海域882427864本工作渤海近海0．519．5[5]黃海近海8．12．1[5]南海近海3．49．0[5]東海近海4．07．7[5]青島近海未檢出21[6]

3.3 人工放射性核素137Cs和110Agm

137Cs和110Agm是核電站向環(huán)境排放的兩種重要人工放射性核素，137Cs為核裂變產(chǎn)物，而110Agm為反應(yīng)堆控制棒的活化產(chǎn)物。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，深圳近岸海域海水及沉積物中137Cs的放射性活度濃度和比活度范圍分別為1.7～3.7 Bq/m3(平均值為(2.6±0.7) Bq/m3)和0.9～3.5 Bq/kg(平均值為(1.8±0.8) Bq/kg)，各站位137Cs含量無(wú)明顯差異；而海水及沉積物中110Agm的含量均低于檢測(cè)限。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相近，如陳志東等[16]所報(bào)道的大亞灣核電站周邊海水和沉積物中137Cs的含量分別為2.7 Bq/m3和1.0 Bq/kg；劉廣山和黃奕普[17]報(bào)道的大亞灣與南海東北部海域沉積物中137Cs的含量分別為2.3 Bq/kg和1.2 Bq/kg。對(duì)于110Agm而言，大亞灣核電站1994—2003年間環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果[18]表明，海水中的110Agm均低于檢測(cè)限，2000年后的沉積物中已檢測(cè)不到110Agm；另外，廣東省環(huán)境輻射研究監(jiān)測(cè)中心的監(jiān)測(cè)結(jié)果[19]亦表明，110Agm在大亞灣海域中的含量很低，僅在部分珍珠貝、馬尾藻、墨魚(yú)等海洋生物樣中能檢測(cè)到。

4 結(jié) 論

深圳近岸海域(珠江口、深圳灣、大鵬灣以及大亞灣)海水和沉積物中226Ra、232Th、40K、137Cs的放射性活度濃度和比活度平均值分別為(24.2±8.6)、(8.8±3.6)、(786.4±158.4)、(2.6±0.7) Bq/m3和(26.5±5.4)、(43.2±9.1)、(364.2±32.4)、(1.8±0.8) Bq/kg，海水和沉積物中的110Agm含量均低于檢測(cè)限。深圳近岸海域各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位放射性核素水平與歷史數(shù)據(jù)無(wú)明顯差異，均屬正常本底范圍，未見(jiàn)大亞灣海域海水和沉積物放射性核素污染。

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RadionuclidesinSeawaterandSedimentsFromNear-ShoreAreaofShenzhen

DING Min-xia1, LIU Guo-qing1,*, SU Ling-ling1, FENG Jiang-ping2, SHI Jin-song2, LUO Qi1

1.Institute of Applied Nuclear Technology, College of Physics and Energy, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China; 2.Shenzhen Nuclear and Radiation Management Center, Shenzhen 518049, China

In this study, seawater and sediment were collected from the near-shore area of Shenzhen and analyzed for radionuclides. The results indicate that, the radioactive concentration of226Ra,232Th,40K and137Cs in the seawater are in the range of 12.8-42.6 Bq/m3(averaged (24.2±8.6) Bq/m3), 3.2-15.6 Bq/m3(averaged (8.8±3.6) Bq/m3), 529.7-974.1 Bq/m3(averaged (786.4±158.4) Bq/m3) and 1.7-3.7 Bq/m3(averaged (2.6±0.7) Bq/m3), respectively. In the sediment, the specific activity are in the range of 17.9-35.0 Bq/kg (averaged (26.5±5.4) Bq/kg), 32.9-59.8 Bq/kg (averaged (43.2±9.1) Bq/kg), 326.2-415.3 Bq/kg (averaged (364.2±32.4) Bq/kg) and 0.9-3.5 Bq/kg (averaged (1.8±0.8) Bq/kg), respectively. The radioactive concentrations of110Agmin the seawater and sediment are all below the detection limit. The radioactive concentration of these radionuclides fall in the range of those obtained from other near-shore areas of China, and no abnormal radioactivity nuclide level are observed in seawater and sediment samples from Daya Bay.

radionuclide; seawater; sediment; near-shore area of Shenzhen

2016-06-27；

2016-11-02

廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016A030313037)；深圳市科技研發(fā)資金資助項(xiàng)目(JCYJ20150324141711585)；深圳市人居環(huán)境委專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(0851-1361S200C262)

丁敏霞(1990—)，女，湖南岳陽(yáng)云溪人，碩士，從事核分析技術(shù)研究 *通信聯(lián)系人：劉國(guó)卿(1977—)，男，廣東梅州平遠(yuǎn)人，博士，教授，從事核技術(shù)應(yīng)用研究，E-mail: liugq@szu.edu.cn

P736.21

A

0253-9950(2017)06-0442-05

10.7538/hhx.2017.YX.2016067