玻璃纤维滤纸型气溶胶中210Pb、210Po的同时测定方法

钟春明，黄宇琦

（核工业230研究所，湖南长沙 410007）

玻璃纤维滤纸型气溶胶中210Pb、210Po的同时测定方法

钟春明，黄宇琦

（核工业230研究所，湖南长沙 410007）

试验介绍了用铜箔自沉积镀片方法同时测定气溶胶中210Pb和210Po放射性活度。针对玻璃纤维滤纸型气溶胶提出了全溶法和浸洗法。并对两种方法测量结果进行比对，测量结果显示，全溶法测量结果比浸洗法结果高10%以上，测量结果准确度更高。

气溶胶；210Pb；210Po；玻璃纤维滤纸；方法

放射性核素210Pb和210Po是铀系（238U）天然放射性核素衰变链的中间产物。其中210Pb发生β衰变生成子体210Bi，半衰期为22.3年。210Bi为210Pb和210Po的中间产物，发生β衰变，半衰期为5.01天。210Po为α放射性核素，半衰期为138.4天［1］。

210Pb和210Po主要从土壤或水体中扩散至空气中，然后迅速和空气中的微尘粒子结合形成气溶胶颗粒，再通过干、湿沉降从空气中沉积于陆地表面或者进入湖泊、海洋。气溶胶中210Pb和210Po测量过程主要包括了滤纸采集、样品制备、样品测量以及样品校准等环节。气溶胶的采集可根据EJ／T 1036－1996《辐射工作场所空气取样的一般规定》进行采样［2］。目前，气溶胶中210Pb、210Po的测量方法主要α能谱法、总β计数法和γ能谱法等［3］。

根据王玉学、郭冬发、王哲等人所著《铜箔恒温自沉积总α、总β计数法快速联测岩石、土壤及沉积物样品中的210Pb、210Bi、210Po》中提出的联测方法［4］，针对气溶胶样品的特性加以改进并提出了气溶胶中210Pb、210Po同时测定方法。气溶胶中210Pb、210Po的测量方法为熔样后在特定的盐酸介质体系中进行镀片，在低本底α、β测量仪上进行总α总β测量。一般步骤可分为熔样、镀片、仪器测定。根据市面调查，对于大流量的空气采样，一般采用玻璃纤维滤纸（25 cm×20 cm）采样。由于玻璃纤维滤纸不能直接高温灰化并且一般的酸也难以熔融，本文提出了全溶法和浸洗法两种气溶胶提取方法并对测量结果进行比对分析。

1 试验部分

1.1主要仪器和试剂

1.1.1 仪 器

1.BH1216型低本底α、β测量仪（北京核仪器厂产）。

2.恒温振荡器。

1.1.2 试 剂

1.210Pb－210Bi－210Po平衡标准溶液（GBW04127 1.0 Bq／mL），0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl介质；GBW04123标准物质。

2.硝酸（ρ＝1.40 g／mL，分析纯）。

3.硝酸（1＋1）。

4.盐酸（ρ＝1.19 g／mL，分析纯）。

5.氢氟酸（ρ＝1.13 g／m L，分析纯）。

6.高氯酸（ρ＝1.68 g／m L，分析纯）。

7.抗坏血酸（分析纯）。

8.盐酸－氯化钠溶液（0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl）。

9.Φ20 mm铜箔（单面涂有环氧涂料）。

1.2试验方法

1.2.1 溶 矿

1.2.1.1 全溶法

将玻璃纤维滤纸气溶胶叠成小块放入100 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸（ρ＝1.40 g／m L）15mL，加入氢氟酸（ρ＝1.13 g／mL）30 mL，高氯酸（ρ＝1.68 g／mL）5 m L，在控温电炉上低温（150～200℃）加热溶解，若黑色物质（主要为有机物）较多，可适当增加氢氟酸和高氯酸的用量。高氯酸冒白烟将尽后即取下。稍冷，用0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液60 mL分次温热提取，再用30 m L 0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液冲洗聚四氟乙烯烧杯2～3次，提取液以及冲洗液全部转入100 m L容量瓶中，用0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液定容至100 mL。获得介质为HCl（0.5mol／L）＋NaCl（3.5mol／L）的测量液A 100 mL。

1.2.1.2 浸洗法

将剪成小块状（约2 cm×2 cm尺寸）的玻璃纤维滤纸气溶胶，放入100 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入高氯酸（ρ＝1.68 g／mL）10 mL，加入1.40 g／mL硝酸直至将滤纸浸过表面0.5 cm，在控温电炉上低温（150～200℃）加热浸取。20～30 min后，用1∶1硝酸将小块状滤纸依次洗出。若洗出的小块滤纸颜色依然较深，可反复浸取2～3次。浸出液继续在低温炉上蒸至约20 m L小体积后，向浸出液中加入氢氟酸（ρ＝1.13 g／m L）15mL，高氯酸（ρ＝1.68 g／mL）5 mL。高氯酸冒白烟将尽后即取下。稍冷，用0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液60 m L分次温热提取，再用30 mL 0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液冲洗聚四氟乙烯烧杯2～3次，提取液以及冲洗液全部转入100 mL容量瓶中，用0.5 mol／L HCl＋3.5 mol／L NaCl溶液定容至100 mL。获得介质为HCl（0.5 mol／L）＋NaCl（3.5mol／L）的测量液B 100 mL。

1.2.2 样品源的制备

将铜箔一面用砂纸打磨，避免其表面氧化膜妨碍自镀，并用HCl（0.5 mol／L）浸泡5 min，取出清洗待用。分取25 mL已制备好的测量液A和B，转入100 mL锥形瓶中，并加入0.50 g抗坏血酸，溶液黄色褪去后，均匀摇动。加入已预处理好的套有浮圈的铜箔一枚，将锥形瓶放入已恒温至90℃的水浴恒温振荡器中，在振速为140 r／min、振幅20 mm下，振荡制源80 min，并记录制源中间时刻T1。

取出铜箔，用蒸馏水仔细冲洗铜箔两面。将铜箔于室温下放置10 h，去除短寿命α、β型放射性核素对测量产生的干扰，同时晾干水份。测量前去掉浮圈。

1.2.3 对比源和刻度源的制备

1.2.3.1 对比源的制备

准确称取0.100 0～0.200 0 g GBW04123标准物质于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，按照（1.2.1）和（1.2.2）同样的步骤进行对比源的溶矿和刻度源制备。并记录制源中间时刻。

1.2.3.2 刻度源的制备

准确分取10.0mL210Pb－210Bi－210Po平衡标准溶液于100 mL锥形瓶中，按照（1.2.2）同样的步骤进行标准刻度源制备。并记录制源中间时刻。

1.2.4 测 量

将空白源、样品源、对比源和刻度源的活性面朝上，放在低本底α、β测量仪的不锈钢样品盘中心，测量总α计数率和总β计数率，记录测量中间时刻T2。1.2.4.1 试剂空白源、样品源和刻度源的最小测量时间的计算

试剂空白源、样品源和刻度源的最小测量时间，可分别按式（1）和式（2）进行估算：

式中：tc为对样品源或刻度源进行总α计数或总β计数所需要的最小测量时间／min；tb为对试剂空白源进行总α计数或总β计数所需要的最小测量时间／min；Nc为通过粗测样品源或刻度源后获得的含试剂空白和仪器本底的总α（Nα，x）或总β（Nβ，x）计数率／cpm；Nb为通过粗测试剂空白源后获得的总α（Nα，k）或总β（Nβ，k）计数率／cpm；E为预定的净计数率相对标准误差其中σ为净计数率标准误差）。

1.2.4.2 刻度系数的计算

仪器对210Bi、210Po的刻度系数见式（3）和式（4）：

式中：KBi为仪器对210Bi的刻度系数／Bq·cpm－1；KPo为仪器对210Po的刻度系数／Bq·cpm－1；Nα，S为通过刻度源获得的表征210Po活度的总α净计数率（刻度源总α计数率－空白源总α计数率）／cpm；Nβ，S为通过刻度源获得的表征210Bi活度的总β净计数率（刻度源总β计数率－空白源总β计数率）／cpm；ABi为刻度源中210Bi的活度／Bq；APo为刻度源中210Po的活度／Bq；λ1为210Bi的衰变常数／h－1；λ2为210Po的衰变常数／h－1；t′为刻度源制源中间时刻与测量中间时刻的时间间隔／h。

1.2.4.3 结果计算

样品中210Pb、210Po的放射性比活度计算公式分别见式（5）和式（6）：

式中：A210Pb为样品中210Pb的放射性比活度／Bq·m－3；A210Po为样品中210Po的放射性比活度／Bq·m－3；Nα为通过样品源获得的表征210Po活度的总α净计数率（样品源总α计数率－空白源总α计数率）／cpm；Nβ为通过样品源获得的表征210Bi（210Pb）活度的总β净计数率（样品源总β计数率－空白源总β计数率）／cpm；t″为样品源制备中间时刻与样品源测量中间时刻的时间间隔／h；V为气溶胶样品标准取样量／m3；n为镀片分取体积倍数。

2 结果与讨论

本次选取的气溶胶测量样品为衡阳市某铀矿冶炼厂周边辐射环境调查样品。在标况体积状态下，各样品取样体积均大于1 000m3，取样时间大于20 h，以保证样品的代表性。滤纸为25 cm×20 cm的玻璃纤维滤纸。每份滤纸平均分成12.5 cm×10 cm的两份滤纸，分别进行全溶法和滤纸浸洗法试验。气溶胶样品滤纸全溶法和浸洗溶出法210Po、210Pb测量结果见表1、表2，比对源GBW04123结果见表3。

表1 全溶法和浸洗法210Po测量结果对比

表2 全溶法和浸洗溶出法210Pb测量结果对比

表3 比对源GBW04123210Po、210Pb测量结果

由表1、表2数据可知，在测量气溶胶中210Pb、210Po用全溶法和浸洗溶出法时，全溶法测量结果普遍比浸洗法测量结果高10%以上。由于面积较大的玻璃纤维滤纸较难溶解，在使用浸洗法处理玻璃纤维滤纸时，210Pb、210Po的回收率难以保障，造成测量结果偏低。通过表3比对源GBW04123中210Pb、210Po测量结果可知，根据《铜箔恒温自沉积总α、总β计数法快速联测岩石、土壤及沉积物样品中的210Pb、210Bi、210Po》中的测量方法，测量气溶胶样品中210Pb、210Po同样可以得到很好的分析结果，能够满足一般测量精度要求。

3 结 论

1.本文通过对采用玻璃纤维滤纸采集的气溶胶中210Pb、210Po测量方法分析，提出了全溶法和浸洗法两种测量分析方法。通过分析结果对比，全溶法测量精度较高，210Pb、210Po测量结果比浸洗法测量结果高10%以上。

2.铜箔恒温自沉积总α、总β计数法应用到气溶胶中210Pb、210Po测量分析时，测量结果可靠，精度较高。

3.由于市面上空气采样滤纸一般为玻璃纤维滤纸，玻璃纤维滤纸不可高温灰化，可用氢氟酸进行熔样提取。在熔样过程中，氢氟酸应分多次少量加入聚四氟乙烯烧杯中，以防反应过于激烈溅出。

4.为提高测量结果的准确性和可追溯性，在气溶胶采样过程中，应准确记录采样完成时的时间日期。

［1］ 潘自强.电离辐射环境监测与评价［M］.北京：原子能出版社，2007.

［2］ EJ／T 1036－1996，辐射工作场所空气取样的一般规定［S］.

［3］ 王玉学，郭冬发，王哲，等.210Pb、210Bi和210Po测试技术研究进展与现状［J］.铀矿冶，2014，（4）：242－251.

［4］ 王玉学，郭冬发，王哲，等.铜箔恒温自沉积总α、总β计数法快速联测岩石、土壤及沉积物样品中的210Pb、210Bi、210Po［J］.铀矿地质，2013，29（3）：179－192.

M ethods for Sim ultaneously M easuring of210Pb and210Po in the Fiberglass Filter Parer Type of Atmospheric Aerosol

ZHONG Chun-ming，HUANG Yu-qi
（ResearchInstituteNo.230，CNNC，Changsha410007，China）

Methods for simultaneouslymeasuring radioactive intensit of210Pb and210Po in atmospheric aerosol on Cu foil is studied in this paper.And it aimed at the fiberglass filter parer type of atmospheric aerosol to propose the completely sample melting method and immersion cleaning method.Two methods and the measurement results are compared，themeasurement show that the completely sample meltingmethod results is higher 10%than immersion cleaningmethod results，and the accuracy of themeasurement results is higher.

atmospheric aerosol；210Pb；210Po；fiberglass filter parer；method

TG115.3＋1

：A

：1003－5540（2016）06－0077－04

2016－10－18

钟春明（1986－），男，工程师，主要从事分析检测、辐射环境监测工作。