黑龍江省水源水及末梢水中總放射性水平調(diào)查與評(píng)價(jià)

趙 宇，張 毅，仲偉明，鄭曉華

(黑龍江省疾病預(yù)防控制中心，哈爾濱 150030)

1 材料與方法

1.1 調(diào)查對(duì)象

本次調(diào)查末梢水以黑龍江省地礦部門與各地質(zhì)部門對(duì)黑龍江省水源水質(zhì)調(diào)查中水源水本底較高地區(qū)為采樣點(diǎn)，取自來(lái)水廠處理后的末梢水。水源水為居民直接飲用的地下水源水地區(qū)的不同深度的地下水源水。樣品收集后，依據(jù)GB5750等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行規(guī)范處理。取大約3 L左右的水樣進(jìn)行濃縮與蒸干灼燒，取適量殘?jiān)M(jìn)行總α與總β放射性測(cè)量。測(cè)量后，依據(jù)殘?jiān)派湫曰疃?，?duì)水中的總α放射性和總β放射性的比活度進(jìn)行測(cè)量。取5 L樣品，利用硫酸鋇共沉淀的方式將其制作成為待溶液，將其封裝到擴(kuò)散管內(nèi)放置大約14 d進(jìn)行平衡，測(cè)定鐳-226和鐳-228的比活度。

1.2 儀器與測(cè)量方法

總α與β的測(cè)定。樣品經(jīng)馬弗爐灰化后，取約200 mg水樣殘?jiān)鶆蜾佊跍y(cè)量盤內(nèi)，通過(guò)MDS-9604型四通路流氣式低本底αβ測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)定。其α放射性本底計(jì)數(shù)的平均值約≤1.0 min-1，探測(cè)效率(2π)≥85%；β放射性本底計(jì)數(shù)的平均值經(jīng)計(jì)算得出≤1.0 min-1，探測(cè)效率≥40%；α對(duì)β的混道≤1%，β對(duì)α的混道約為0%；探測(cè)效率的穩(wěn)定性控制在±5%的范圍內(nèi)，β探測(cè)效率的穩(wěn)定性大約是在±10%的范圍內(nèi)。

226Ra的測(cè)定主要使用硫酸鋇共沉淀射氣法。測(cè)量所用設(shè)備為高純鍺譜儀。譜儀型號(hào)為GEM40P4-76-SMP，生產(chǎn)廠家為美國(guó)ORTEC公司。高純鍺探頭相對(duì)于NaI(Tl)晶體(3″×3″)的探測(cè)效率為43%，相對(duì)于Co-601332keV全能峰的能量分辨率為2.17 keV，積分本底為130.67 cpm(50.04～200 007 keV)。測(cè)量時(shí)探測(cè)器置于壁厚10 cm、內(nèi)腔直徑290 mm、高409 mm的7500AD型低本底鉛室內(nèi)。采用全能峰效率曲線法進(jìn)行樣品中放射性核素放射性比活度分析測(cè)定。所使用標(biāo)準(zhǔn)源為水體源，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院進(jìn)行效率刻度并出具證書。本底樣品、標(biāo)準(zhǔn)源和待測(cè)樣品的測(cè)量時(shí)間均為1 d。

相應(yīng)設(shè)備定期接受計(jì)量檢定部門的檢定，保證設(shè)備滿足測(cè)量要求。

2 結(jié)果與討論

總α放射性比活度。黑龍江省水源水的α均值大約是在(1.12±0.79)×10-2BqL-1，范圍大約是在(0.00～3.20)×10-2Bq-L-1。從具體采樣時(shí)間來(lái)觀察均值，豐水期大約是(0.96±0.63)×10-2Bq-L-1，枯水期與豐水期相比要稍微較低。通過(guò)與飲用水調(diào)查結(jié)果相比，末梢水的總α放射性活度的濃度低于深井水與礦泉水，造成這一現(xiàn)象的主要原因是自來(lái)水廠經(jīng)過(guò)了沉淀與過(guò)濾等一系列處理措施，逐步實(shí)現(xiàn)了水中總α的放射性的凈化。

總β放射性比活度。稱取大約小于最大取樣量的樣品粉末，將其比較均勻地鋪設(shè)到樣品盤內(nèi)，制作成樣品源，利用MDS-9604型四通路流氣式低本底αβ測(cè)量?jī)x來(lái)進(jìn)行測(cè)量。儀器經(jīng)過(guò)KCI源矯正，其實(shí)際測(cè)量效率大約是28%(4π)，要保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證KCI源厚度質(zhì)量與樣品源之間的一致性，探測(cè)限是n×10-3Bq.L-1。

不同水源與深度地下水放射性。地面水除卻226Ra之外，總α與總β都要比地面水和地下水的總體均值要高；地面水經(jīng)過(guò)水廠處理之后，除了β之外，各項(xiàng)水平也出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，但并不是很明顯；1 km以上的深井地下水的放射性低于總體均值，特別是鈾含量多數(shù)無(wú)限接近于測(cè)定下限，各種核素含量也是以100～500 m深度的地下水為最高。經(jīng)水廠處理后的自來(lái)水中的226Ra出現(xiàn)了顯著降低現(xiàn)象。

3 質(zhì)量控制

按照自來(lái)水放射性比活度相對(duì)較低的特點(diǎn)，要保證測(cè)量準(zhǔn)確性，可借助濃縮后測(cè)量方式，使用硫酸鋇沉淀法及蒸干法等濃縮方法。硫酸鋇沉淀法是十分可靠的方式，蒸干法則是對(duì)國(guó)家飲用水質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一種方式。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)方式的統(tǒng)一，于1988年開(kāi)始普遍使用蒸干法，其有著較高的可靠性和準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于生活飲用水與水源水中總α的放射性濃度測(cè)量。

固定人員測(cè)定，定期利用241Am監(jiān)督源或KCI標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行設(shè)備效率刻度。

實(shí)際分析過(guò)程中，一旦出現(xiàn)了任何異常值，要對(duì)其進(jìn)行重復(fù)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了中國(guó)疾病預(yù)防控制中心組織的放射性核素γ 能譜分析能力考核和總α總β放射性測(cè)量能力考核，考核結(jié)果均為合格。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)，以確保水樣分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與合理性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度(U=2，k≥95%)保持在允許的實(shí)際誤差范圍內(nèi)，符合質(zhì)量控制相關(guān)要求。

4 討論

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水源水處理后的放射性監(jiān)測(cè)值低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放射性指標(biāo)限度，黑龍江省各地區(qū)采集的末梢水樣品中的總α總β放射性符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)要求。地下水源水相對(duì)于末梢水，其總α放射性比活度結(jié)果較高且波動(dòng)較大，即豐水期高于枯水期，總β放射性比活度趨勢(shì)相反，為豐水期低于枯水期。其原因主要是由于黑龍江省豐水期氣溫相對(duì)較高，水體流動(dòng)性增加，豐水期地下水水量充沛，將巖體中的氡及其子體等氣體溶解，并將巖體中含α衰變的釷、鐳等母體核素沖刷至地下水體中?？偊碌姆派湫员然疃容^低，這主要由于豐水期水量增加，導(dǎo)致水中40K濃度被稀釋。地下水中的β放射性主要為巖石和土層中的天然放射性核素40K貢獻(xiàn)，在一段時(shí)間內(nèi)水庫(kù)土壤中的40K會(huì)維持在一個(gè)恒定的量上，其中β放射性波動(dòng)幅度與水量差異具有一定相關(guān)性，從另一個(gè)角度佐證了上述設(shè)想。

建立總β與總α放射性比活度比值的年度監(jiān)測(cè)曲線是初步預(yù)警居民飲用水是否受到人工放射性核素污染的一種有效地方式。在未受到污染的情況下，水源水中的βα比值較為穩(wěn)定，在遭受人工放射性污染后，βα?xí)休^為顯著的變化。其可以作為對(duì)水源放射性污染及時(shí)報(bào)警的一種重要監(jiān)測(cè)手段。通過(guò)這種監(jiān)測(cè)方式對(duì)地下水放射性污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)有著較高的實(shí)用性，總放射性監(jiān)測(cè)設(shè)備在縣區(qū)級(jí)疾控中心等單位將進(jìn)行普及性配置，對(duì)一些并未配備測(cè)量譜儀的單位及地區(qū)來(lái)說(shuō)更具實(shí)際意義。

雖然各類應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)中確定了一些污染信號(hào)核素及指標(biāo)核素的相關(guān)監(jiān)測(cè)，但對(duì)于總α與總β放射性的監(jiān)測(cè)作用仍不可輕視。特別是一些縣區(qū)級(jí)疾控中心并沒(méi)有配備譜儀的條件，可以將總α與總β放射性限值作為是否開(kāi)展放射性核素分析與評(píng)價(jià)的重要判定標(biāo)準(zhǔn)，并向市或省級(jí)作出及時(shí)的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

5 結(jié)語(yǔ)

研究發(fā)現(xiàn)，黑龍江省經(jīng)過(guò)水廠處理之后的末梢水中，總α放射性和總β放射性基本符合我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。直接供飲用的地下水源水中的放射性比活度呈現(xiàn)季節(jié)性變化，豐水期總α放射性比活度要高于枯水期，豐水期總β放射性比活度低于枯水期。