環(huán)境樣中210Po分析測(cè)定探究

劉鰻卿 許澤鉞 盧穎

【摘 要】210Po作為鈾系核素222Rn的長壽命衰變子體之一，是α衰變的極毒核素。210Po存在于土壤、大氣、水、生物中，由于210Po進(jìn)入人體內(nèi)會(huì)造成極強(qiáng)的內(nèi)照射，所以目前受到了廣泛的關(guān)注，而210Po主要是通過呼吸道或者食物進(jìn)入人體，所以生物樣、大氣和水成為比較重要的研究對(duì)象。目前，210Po分析測(cè)試有很多的報(bào)道，各有其說，文章利用現(xiàn)有的分析方式進(jìn)行了部分試驗(yàn)，反映了部分存在的問題。綜合來說，210Po的分析需要通過更多的研究，尋求更加科學(xué)、高效的分析方法。

【關(guān)鍵詞】210Po;α衰變;分析;展望

【中圖分類號(hào)】X837 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）06-0046-02

0 引言

210Po（RaF）是222Rn衰變的7個(gè)子體中的長壽命子體之一，它衰變形式是純?chǔ)了プ?，α的能量Eα=5.305 MeV，t1/2=138.38 d。從生物學(xué)的角度來看，210Po進(jìn)入人體會(huì)造成極強(qiáng)的內(nèi)照射，它的生物半排期[1]即排出一半的時(shí)間為50 d，造成的內(nèi)照射持續(xù)時(shí)間長，并且是一直處于高能量的照射，所以作為極毒核素的210Po危害極大。210Po作為鈾系衰變核素，其普遍存在于水、大氣、土壤中。大氣中的210Po極易吸附在PM2.5的微粒上，其主要吸附在粒徑為1.3μm和0.69μm的氣溶膠中。目前，備受關(guān)注的研究對(duì)象是生物樣和氣溶膠。210Po的分析測(cè)定技術(shù)有同位素示蹤α能譜法、總α計(jì)數(shù)法和液閃法3種方法[2]。

（1）同位素示蹤α能譜法，選用的示蹤劑從208Po到209Po，其選擇自沉積或電沉積的方式制源，采用的自沉積材質(zhì)有銀片、銅片、鎳片。各個(gè)材質(zhì)對(duì)210Po的選擇差異對(duì)沉積效果的影響也不同[3]，其中銀片對(duì)210Po的選擇性更好。但是回收率的計(jì)算是依靠示蹤劑來確定，并且α譜儀的探測(cè)效率較低。

（2）總α計(jì)數(shù)法不使用示蹤劑，能快速自沉積，探測(cè)效率較高，210Po回收率通過加標(biāo)來確定，但需要做平行加標(biāo)樣，在處理大量樣品時(shí)，需要的時(shí)間比較多，實(shí)驗(yàn)效率變低。

（3）液閃法[4]采用的是萃取技術(shù)，萃取體系中氯離子濃度控制不當(dāng)會(huì)存在鈾的干擾。POLEX■、URAEX■萃取閃爍液需要進(jìn)口，國內(nèi)沒有穩(wěn)定的供應(yīng)商。目前，210Po分析測(cè)定技術(shù)的主流方法是采用同位素示蹤α能譜法。

2 實(shí)驗(yàn)分析

水、生物樣、氣溶膠中的210Po的分析，根據(jù)目前現(xiàn)行的方法進(jìn)行試驗(yàn)。其中，水樣分析是參照《水中釙-210的分析方法》（HJ 813—2016），生物樣的分析參考的是《食品中放射性物質(zhì)檢驗(yàn)釙-210的測(cè)定》（GB 14883.5—1994），不同的是加入了209Po作為示蹤劑。氣溶膠的分析參照的是環(huán)境保護(hù)部輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中心舉辦的鉛-210與釙-210分析技術(shù)培訓(xùn)（2014年）、水中鉛-210與釙-210分析測(cè)量原理與方法及實(shí)踐培訓(xùn)班（2016年）所提供的試驗(yàn)分析方法，以209Po示蹤，通過HNO3-H2SO4-HClO4的濕式消解，在鹽酸-抗壞血酸和鹽酸羥氨體系中自沉積。針對(duì)目前的分析項(xiàng)目的特點(diǎn)，生物樣和氣溶膠的處理比較有爭議，所以進(jìn)行了部分試驗(yàn)探究。生物樣品取樣量一般為5～10 g，氣溶膠樣品取樣量在1 000 m3左右。

3 結(jié)果

試驗(yàn)對(duì)象選取的是稻谷樣品和蝦樣品，其中稻谷和蝦皮因其油脂含量較低，處理時(shí)間為4～7 d，而蝦肉、蝦頭等樣品油脂含量偏高，則需要6～10 d，時(shí)間較長。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1中，稻谷樣209Po的全程回收率在33%～70%。蝦樣209Po的全程回收率在42%～62%?？梢钥闯觯r樣的209Po的全程回收率普遍比稻谷樣的高。其中，T001為整蝦樣品，T006為蝦頭樣品，其210Po活度濃度偏大。

氣溶膠中有機(jī)物含量相對(duì)生物樣少得多，因此所需硝酸的用量相應(yīng)較少，但氣溶膠濾膜很難消解，需要長時(shí)間在酸環(huán)境下恒溫加熱，所需時(shí)間為4～8 d，其209Po的回收率為48%～78%，比生物樣的回收率普遍高10%（見表2）。

實(shí)驗(yàn)中加入的示蹤劑209Po標(biāo)準(zhǔn)溶液，在處理過程全程參與反應(yīng)，但因加入的209Po標(biāo)準(zhǔn)溶液為液態(tài)，與樣品中210Po的存在狀態(tài)即吸附在顆粒物上呈固態(tài)有所不同，不能完全表征210Po的硝化解析即全程回收率。實(shí)驗(yàn)在敞開式環(huán)境中進(jìn)行，并且在加熱條件，釙易揮發(fā)損失。從稻谷樣、蝦樣、氣溶膠的回收率來看，沒有一定的規(guī)律性，實(shí)驗(yàn)的影響因素比較復(fù)雜，需要更多后續(xù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 討論

自沉積過程中，鍍片材質(zhì)、溶液酸度、沉積溫度和時(shí)間都對(duì)自沉積效果有影響。210Pb是否會(huì)隨210Po共沉積，有研究表明，210Pb幾乎不沉積，而210Bi會(huì)一起沉積下來[5]，銅片對(duì)210Bi的沉積效果是銀片的2～3倍[6]，因此選擇銀片作為自沉積210Po的鍍片。前人研究發(fā)現(xiàn)，溶液酸度對(duì)210Po沉積影響不大，在0.5 mol/L鹽酸濃度時(shí)，出現(xiàn)小的峰值，因此以此濃度作為沉積溶液酸度[7]。早年關(guān)于釙的自沉積研究，在室溫條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，溶液中210Po的殘留率隨時(shí)間的增長而減小，2 h即可沉積一半以上[3]。而沉積溫度越高，沉積速率越快[7]。綜合考慮酸度、效率和環(huán)保，水浴溫度在90 ℃，保持2 h沉積即可完成實(shí)驗(yàn)。

5 總結(jié)

目前，現(xiàn)行的關(guān)于210Po分析的國家標(biāo)準(zhǔn)及研究報(bào)道比較少，國內(nèi)應(yīng)用的分析技術(shù)都沒有取得特別大的創(chuàng)新。無論國內(nèi)還是國外的技術(shù)，大部分的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段。在處理環(huán)境樣品時(shí)，情況比較復(fù)雜，處理過程比較繁瑣。新環(huán)境中的210Po的分析方法緊缺，更簡便、快速、可行、可靠、實(shí)際的210Po分析技術(shù)需要相關(guān)人員不斷探索開發(fā)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王莉莉，張曄，陸月萍，等.水中210Po分析[J].輻射防護(hù)通訊，2013，33（1）：8-11.

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[3]柳蘊(yùn)剛，徐長林，孫樹正.釙的自沉積研究[J].原子能科學(xué)技術(shù)，1983（2）.

[4]Case G N，McDowell W J.An improved sensitive assay for polonium-210 by use of a background -rejecting extractive liquid scintillation method[J].Talanta，1982，29（10）：845-848.

[5]祝小惠，於國兵，聞德運(yùn)，等.微波消解法快速測(cè)定氣溶膠中210Po[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2016，36（2）：201-204.

[6]T M BEASLEY，C L OSTERBERG.Spontaneous De-

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