浅谈总放射性的测定

浅谈饮用水中总α、β放射性的测定深圳招商供水有限公司张文艺随着放射性同位素在各个领域内的广泛应用，随着核反应堆、核电站的建立，随着人们对环境中弱放射性关注程度的提高，越来越多的测量弱α、β放射性的课题，摆在了人们的面前，需要我们去解决。

作为与人们生活和健康须臾不能分开的饮用水，人们对饮用水中的放射性状况自然更为关注。

水以其独特的属性存在于自然界，因此饮用水中的总α、β放射性的测定又有其特殊性。

下面就饮用水中的总α、β放射性的测定谈一下个人的浅解。

一、水中总α、β放射性的来源与危害：水的放射性主要来自岩石、土壤及空气中的放射性物质。

岩石、土壤中含有铀、钍、锕三个放射系及钾、铷等天然放射性核素，这些核素形成的各种水溶物可被流水带到饮用水中，不溶性的放射性物质也会随泥沙等固体微粒进入水体中。

同铀、钍系相比，锕系量很少，其在水中放射性浓度很低。

空气中含有的氚、氡射气及其子体，以及核试验、核工业污染进入空气中的各种人工放射性核素，可被雨雪、降尘带入水中。

射气在水中的溶解度随空气中射气浓度的升高而增加。

水中的放射性核素主要有铀钍系列及3H、40K等天然核素和少量90Sr、137Cs等人工核素。

它们随水进入人体产生内照射，除40K以外（因为钾在人体内的量受到体内平衡的严格控制），进入人体内的其它核素如果超过一定的限量，就会危害人体健康。

例如诱发致癌、白内障或其它放射病，或者对其后代有不良影响。

各种放射性核素进入胃肠道后的吸收情况是不同的，例如核素锶、铯、碘等在肠内可被充分吸收，而核素铈、钇等的吸收量却很小。

由胃肠道吸收的放射性核素，在体内的分布也是各不相同的，有的是全身均匀分布，有的则是主要浓集在某一器官。

例如镭、锶、钇等主要积聚在骨骼中，131I主要在甲状腺，238U、204Tl等主要在肾，137Cs 是全身的均匀分布。

人们如果饮用了被放射性物质严重污染的水，就可能危害机体。

二、监测方法的确定和检测仪器的选择：水中的放射性核素种类多，可以有几百种，而且不断在发生着变化，要对众多低含量的各种核素进行全面测定是极其困难的。

国内外有关科学工作者对水中的各种放射性核素早已作了大量调查研究，明确规定了水中各种核素的限制浓度。

根据已有资料，水中的核素绝大部分都低于限制浓度，只有在某些特殊情况下才可能有极少的核素达到或超过限制浓度，所以卫生监测没有必要对各种核素都作测定。

从统计意义看，一般水样只要总α放射性浓度小于0.1Bq/L，总β放射性浓度小于1Bq/L，则水中任何单一放射性核素（228Ra除外）均在限制浓度以下，只要符合下式：Σ某种核素浓度/某种核素的限制浓度≤1即可认为饮用这种水是符合放射卫生要求的。

只有当总α或总β超过这个界限时，才需要根据具体情况作核素分析。

所以在未知污染核素时，首先测量总α、总β（特别是总α），在多数情况下是饮用水放射性卫生监测的一条捷径。

由于一般水样的放射性浓度低，与仪器的探测限较接近，特别是α粒子，射程短、测量的计数率小、测量时间长等影响准确探测的因素较多，如果忽视了测量过程中的各种可变性，可能出现较大的误差。

所以饮用水的总放射性测量通常是弱放射性测量，必须采用低本底、高效率的α、β测量装置。

目前国内常用的测量仪器多为北京核仪器厂的BH1216、BH1217、进口美国TENELEC公司的LB-1000-2080、西安262厂的FJ-2623、FJ-2600等。

它们的共同特点是本底低、效率高，α、β射线都能同时测量。

本室所用的为北京核仪器厂的BH1217B型，该仪器探头灵敏面积大、探测效率高、本底低、混道小、稳定性好，数据的采集、管理和处理均由计算机完成，且备有一套完整的（包括国际和国内标准）测量饮用水中总α、总β的软件系统，比较适合于饮用水中总α、总β放射性的测定。

三、总α、β放射性的测定：总α、β放射性的测定方法在《生活饮用水标准检验法》、《生活饮用水卫生规范》和国际标准《水质-无盐水中总α测量-厚样法》（ISO9696-1992）、《水质-无盐水中总β测量-厚样法》（ISO9697-1992）中都有规定，三种标准中的方法各有特点。

本室使用的是国际标准测量法，理由有三：其一是结果可与国际接轨，便于比较；其二是本室使用的比较标准源是由中国计量科学研究院制备的粉末源，与国际标准测定方法中的标准源一致；其三是此方法简单，不进行放射性溶液的操作。

1、测量盘的准备：使用仪器附有的专用测量盘。

先将测量盘仔细清洗烘干后编号，然后随机测量10支测量盘，如果本底值基本相同，即保存待用。

待用测量盘不和高活度的放射源放在一起，防止被污染。

2、样品的采集和制备：用清洁的聚乙烯塑料桶采集5L水样，注意样品的代表性，用盐酸酸化样品，使PH至2—4；用量筒分次量取3L—4L水样（据经验残渣量定），倒入铺有透明塑料薄膜（聚丙烯吹塑膜）的方形搪瓷盘内，将此盘置于可调电热板上，微沸蒸干；蒸干后用塑料薄膜包住残渣，折叠成近似方形，放在50—75毫升的瓷蒸发皿（高温灼烧后且称量过）内进行碳化；将碳化后的样品残渣放入马福炉内灰化，在350℃左右灰化1小时，把样品灰化到白色为止；取出放置在干燥器内冷却，称量碾细后称取200毫克样品于清洁的测量盘上，用1：1酒精丙酮溶液铺样；晾干后放入烘箱内在70℃左右烘干，取出放入干燥器内，待测。

3、本底的测量：在弱放射性测量中，本底值是否准确是至关重要的。

仪器工作条件一经选定，就不要轻易改变，在作完短期稳定性试验，确定仪器稳定可靠后再开始测量。

从统计学的角度上看，测量本底的时间要足够长，本底值才准确。

本室坚持平时经常测本底，本底值为累计平均值。

在仪器状态出现较大波动，本底值出现异常时，本室采取临时测本底，测量时间为400分钟。

4、标准源的准备：本室使用的标准源是由中国计量科学研究院制备的粉末源：α标准源为241Am 粉末源；β标准源为KCl粉末源。

分别取一定量的粉末标准源仔细研磨，使它们成为小于100目的粉末状。

严格地取等量（本室取200毫克）粉末分别铺于清洁的样品盘内，每盘滴入少量的1：1酒精丙酮溶液，用环形针使样品盘内的粉末平整均匀，再置于烘箱内在70℃左右烘干，取出放入干燥器内，长期备用。

5、测量：α粉末标准源的测量：从干燥器中取出制备好的241Am粉末标准源，送入仪器内测量，每次100分钟，测量四次，共400分钟。

β粉末标准源的测量：从干燥器中取出制备好的KCl粉末标准源，送入仪器内测量，每次30分钟，测量四次，共120分钟。

样品源的测量：从干燥器中取出制备好的样品源，送入仪器内测量，每次100分钟，测量四次，共400分钟。

6、结果输出：其一：把粉末标准源和样品源的固定参数输入计算机，由计算机进行数据处理，形成结果，以表格的形式全部打印出来。

其二：手动计下检测数据（即标准源的计数、样品的计数），代入公式：C= （R b—R0）/（Rs—R0）×a s×M/1000×1.02/VC ——水的活度浓度（Bq/L）R b——样品观测计数率（cps）R0——本底的计数率（cps）Rs——标准源的观测计数率（cps）a s——标准源的比活度（Bq/g）M ——是从V升水样蒸干，灼烧后的总残渣质量（mg）V ——水样的体积（L）计算出水的活度浓度，填写相应的记录。

四、注意事项及相关讨论：1、为了使仪器经常处于良好状态，应注意，即使不测样品，也要经常开动仪器，使电子元器件及线路保持干燥。

测本底时一定要放入测量盘，如果不放测量盘测本底，那么在测量盘位置以下的α放射性也计入本底了，而这部分附加的本底不可能在样品计数中出现，从而会造成测量结果偏低。

2、常用的α标准源有：241Am粉末，纯U粉，239Pu电镀源，天然U电镀源，241Am电镀源等；，β标准源有：90Sr-90Y电镀源和KCl。

据中国计量科学研究院电离辐射处2000年全国性总α、β放射性测量比对结果，从整体上看，使用241Am粉末作α标准源，KCl作β标准源比对的结果与标准值更为符合。

3、使用比较法测总α、β放射性，粉末标准源的累计计数要大于样品源的累积计数，标准源的计数时间应长到使其相对误差远小于样品计数的相对误差，以致可以到忽略的程度。

这样既提高了结果的准确性，又简化了结果总误差的计算。

4、灰化一定时间后，打开马福炉，取出样品残渣检查灰化情况，若发现仍有黑色碳状物存在，可加几滴浓硝酸于样品的黑核上，以加快灰化速度。

加上硝酸后的样品必须再放在电炉上加热，使酸完全挥发掉，即不冒烟后再放入马福炉内继续灰化，直至样品全部为白色为止。

5、测量样品，放进粉末源时要轻推，取出时要慢拉，以防样品弹出落在测量室中。

对吸潮快的样品源，宜采用短时间交替测量，即测量——干燥再测量，这样就可避免吸潮多而明显降低计数效率。

甚至有的样品会因严重吸潮而发生凸起变形，这样在取出样品源时就可能有一部分样品被刮在测量室内而损坏探测器。

6、活度丢失：由于方法中要蒸发和灼烧，所以有部分核素会因此而丢失，如氡同位素、3H、14C和35S等。

因此，本方法所测得的总放射性不包括上述核素的活度。

7、超标问题：这是一个比较复杂的问题，一般说来，正常的环境水样其总α、β放射性是不应超标的。

但有些地区时常还是出现过环境水样的总α放射性大于0.1Bq/L。

据中国计量科学研究院的调查，在许多超标地区的水中天然铀含量较高，所以在正常情况下，如果出现总放射性超标现象，在核素分析中先做U分析，在减除了U的α粒子数后，再看总α放射性是否超标。

关于核素分析，在我们现今供水行业的水质监测中不做要求，所以上述内容仅作为咨讯，以供参考。

对许多供水企业的中小型化验室来讲，由于测定总α、β放射性的特殊性（样品预处理时间长，检测时间长，且通常在水中的含量极低），所以大多检测频次较少。

但作为一名水质检验人，应不以频次多寡论轻重，认真测定，用心分析是我们一贯坚持的。

中国计量科学研究院电离辐射处每年都进行全国性总α、β放射性比对活动（包括供水行业），可见权威检验机构对总放射性监控的重视。

愿与众多水质检验人在有关水中总放射性检测方面多进行技术交流，共同提高，力求在水质监测领域发挥更好的作用！。