?？谑写髿庵?10Po比活度及其公眾內(nèi)照射劑量研究

邢福宏，畢娟娟，周 云

（海南省輻射環(huán)境監(jiān)測站，?？?571126）

210Po 為天然α 放射性核素，α 粒子能量為5.3 MeV，半衰期為138.4 d，它屬于極毒放射性核素，廣泛分布于自然界，是人類天然輻射本底的重要組成部分。空氣氣溶膠中的210Po 主要來自大氣中222Rn 的衰變，222Rn 是一種放射性惰性氣體，主要源于地殼中226Ra 的衰變，極易從土壤中析出。210Po 可通過氣溶膠的形式進入人體，并主要分布于人體軟組織，不易排出體外[1-2]，是天然放射性核素中對人體劑量貢獻較高的核素之一。本文通過監(jiān)測海口市大氣氣溶膠的210Po 放射性活度水平，估算其所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量，研究結(jié)果對于治理環(huán)境，控制污染源，保護公眾健康顯得尤為重要。

1 監(jiān)測方法

氣溶膠210Po 分析目前國內(nèi)尚無現(xiàn)成的國家標準或行業(yè)標準，故參考《食品安全國家標準 食品中放射性物質(zhì)釙-210 的測定》（GB 14883.5—2016）和生態(tài)環(huán)境部輻射環(huán)境監(jiān)測技術中心的分析方法，即樣品預處理前加入釙-209 作為示蹤劑，經(jīng)“硝酸-硫酸-高氯酸”酸體系溶解富集后形成鹽酸體系，在純金屬銀片上進行自沉積。

1.1 樣品采集

采樣點位于海口市紅旗站（自動監(jiān)測站），采樣時間為2021年1月至2021年12月，采樣設備為超大流量顆粒物采樣器，采樣流量為800 m3/h，樣品采集頻次為1 次/月。

1.2 樣品前處理

首先取氣溶膠濾膜一部分（采樣體積大于500 m3），剪碎放入250 mL 燒杯；往燒杯中加入1.0 mL209Po示蹤劑，加入1 mL 濃硫酸，加入15 mL 濃硝酸，置于水浴鍋中加熱蒸發(fā)至近干，加濃硝酸重復處理一次，使得濾膜樣品加熱浸溶成膨松狀。接著，加入3～5 mL 高氯酸，置于電熱板上加熱，并使用玻璃棒不斷攪拌，直至不冒白煙或者白煙稀少。冷卻后加入5 mL 濃鹽酸，置于水浴鍋中加熱，并使用玻璃棒不斷攪拌，直至濃鹽酸蒸發(fā)至干，重復一次。加入0.5 mol/L 鹽酸，分2 次水浴加熱浸取，過濾，棄去殘渣，控制濾液體積為60～70 mL。利用銀片對210Po 選擇性高的特點，釙能夠得到很好的純化富集。然后，控制濾液酸度為0.5 mol/L，在溫度為90 ℃，攪拌速度為600 r/min 的條件下連續(xù)自沉積1～2 h。最后，銀片置于α 譜儀連續(xù)測量48 h。

1.3 儀器設備

儀器選用Canberra 公司α 譜儀，探測器類型為鈍化離子注入平面硅，探測器面積分別為450 mm2、600 mm2、900 mm2、1 200 mm2，分辨率分別不大于18 keV、22 keV、25 keV、32 keV，效率分別不小于12%、15%、20%、24%。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣氣溶膠中210Po 的含量

2021年，?？谑写髿庵?10Po 監(jiān)測結(jié)果比活度的范圍為0.04～0.32 mBq/m3，平均值為0.13 mBq/m3。比活度水平月變化趨勢如圖1所示，可見4—9月比活度比較低，范圍為0.04～0.13 mBq/m3；10—12月和1—3月比活度比較高，范圍為0.10～0.32 mBq/m3；比活度水平月變化較大，最大比值可達到8 倍。季節(jié)變化規(guī)律非常明顯，總體呈現(xiàn)夏秋季低、春冬季高的特點。曹鐘港等[3]指出，杭州市大氣中210Po 也呈冬高夏低的季節(jié)變化規(guī)律，即5—9月處于降低階段，10月至翌年4月處于上升階段；全球的變化規(guī)律亦基本一致，即7—8月處于較低水平，11—12月處于較高水平。

圖1 2021年氣溶膠釙-210 比活度水平月變化趨勢

?？谑形挥诤Ｄ鲜”辈?，屬于熱帶季風氣候，風向的季節(jié)性很強，夏季風（4—9月）東南風因熱帶海洋暖氣團向北擴張而形成，天氣多炎熱潮濕，雖然夏秋季天氣高溫炎熱，氡的析出率較高，但是其間臺風、暴雨比較多，大氣中氣溶膠被雨水沖刷到地表，大大減小大氣中的210Po 含量。蘇玲玲等[1]研究了降雨對210Po 比活度降低的影響，發(fā)現(xiàn)持續(xù)的降雨（暴雨天氣）對大氣中釙-210 的沖刷作用比較明顯，所以這期間受海洋性氣團的作用，210Po 含量隨之降低；冬季風（10月至翌年3月）東北風因極地大陸冷氣團向南伸展而形成，天氣干燥而少雨清冷。張靜等[2]研究認為，陸地氣團中222Rn 活度濃度比海洋氣團高，陸地氣團為2～10 Bq/m3，而海洋氣團約為0.1 Bq/m3，可見秋冬季受到大陸性含有高值的222Rn 氣團的影響比較明顯，增加了大氣中210Po 濃度。

大氣中210Po 主要來源于大氣中222Rn 的衰變，2021年?？谑写髿庵须北然疃确秶鸀?～14 Bq/m3，均值為11 Bq/m3，?？谑写髿庵?10Po 和氡的季節(jié)變化規(guī)律基本一致。氡的比活度受到氡析出率影響，張靜等[2]指出，222Rn 的陸地平均析出率為1 300～1 800 Bq/（m2·d），海洋平均析出率為17 Bq/（m2·d），可知大氣中的222Rn 主要是從地球表面陸地析出的。?？谑薪孛嫣?22Rn/210Po 的比例約為8.5×104。

2.2 與國內(nèi)其他地區(qū)水平比較

我國部分地區(qū)近地表氣溶膠210Po 比活度水平如表1所示，海口市氣溶膠210Po 比活度和廈門市、深圳市比較接近，但低于其他地區(qū)，全球近地面大氣210Po 的參考值為0.05 mBq/m3。曹鐘港等[3]研究認為，大氣中210Po 比活度較高，這與我國能源消耗以燃煤為主有密切關系。210Po 隨煤燃燒后的飛灰排放，而飛灰中含有較多的210Po。海口市基本沒有燃煤企業(yè)、磷化工企業(yè)和煤礦開采企業(yè)，所以大氣氣溶膠中210Po水平總體較低。

表1 我國部分地區(qū)近地表氣溶膠210Po 比活度

2.3 210Po 所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量

呼吸攝入天然放射性核素是公眾接受內(nèi)照射的來源之一，根據(jù)大氣氣溶膠中210Po 的含量，計算其所致公眾內(nèi)照射劑量是非常必要的。參考國際輻射防護委員會提供的肺模型和呼吸模型，根據(jù)《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871—2002）給出的待積有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)和推薦的計算方法，即可計算出該地區(qū)大氣210Po 所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量。對于大于17 歲的公眾來說，吸入210Po 所致內(nèi)照射的待積有效劑量系數(shù)為3.3×10-6Sv/Bq。人一天呼吸的氣體體積約為23 m3，根據(jù)該標準進行計算[5]，210Po 所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量范圍為1.1～8.9 μSv/a，平均值為3.6 μSv/a。

3 結(jié)論

?？谑写髿庵?，210Po 比活度范圍為0.04～0.32 mBq/m3，平均值為0.13 mBq/m3，210Po 比活度和氣候變化關系密切，受海洋暖氣團和大陸冷氣團交替變化影響較大，總體呈現(xiàn)夏秋季低、春冬季高的特點。海口市氣溶膠210Po 比活度和廈門市、深圳市比較接近，而低于我國北方地區(qū)。大氣中主要的放射性核素是氡及其短壽命子體，而210Po 含量僅為它們的0.8‰。210Po 所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量范圍為1.1～8.9 μSv/a，平均值為3.6 μSv/a，小于公眾照射年有效劑量1 000 μSv/a，年平均值約占公眾照射年有效劑量的3.6‰，可見大氣氣溶膠中210Po 所致公眾內(nèi)照射的待積有效劑量較低。