湖北地区地表水中总α、总β放射性分布特征研究

罗　宇，　董　冲，　杨亚新,　张　叶

(1.东华理工大学，江西 南昌 330013；2.湖北省核工业地质局，湖北 孝感 432100；3.东华理工大学 教育部核技术应用工程研究中心，江西 南昌 330013)



湖北地区地表水中总α、总β放射性分布特征研究

罗宇1，董冲2，杨亚新3,张叶1

(1.东华理工大学，江西 南昌 330013；2.湖北省核工业地质局，湖北 孝感 432100；3.东华理工大学 教育部核技术应用工程研究中心，江西 南昌 330013)

摘要：采集湖北地区的22个地表水水样，采用蒸发法，测量水样中总α、总β放射性水平，并依据相关标准，对测量数据进行了分析研究。研究结果表明，枯水期水样，总α、总β放射性水平分别为(0.008±0.007)～(0.058±0.009) Bq/L、(0.017±0.003)～(0.312±0.024) Bq/L；丰水期水样，总α、总β放射性水平分别为(0.011±0.006)～(0.037±0.016) Bq/L、(0.103±0.027)～(0.389±0.082) Bq/L。成人饮用监测水样所致年有效剂量在0.006～0.022 mSv/a，远低于世界卫生组织推荐值0.1 mSv/a；工作区地区地表水在枯水期和丰水期的放射性水平均未超过国家生活饮用水卫生标准限值。所测地表水不用采取任何降低其中放射性污染物的措施就可作为饮用水水源。

关键词：地表水；总α；总β；丰水期；枯水期

罗宇，董冲，杨亚新,等.2016. 湖北地区地表水中总α、总β放射性分布特征研究[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(1)：48-52.

Luo Yu，Dong Chong，Yang Ya-xin, et al.2016. Distribution of gross α and gross β radioactivity in surface water of the area of Hubei[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(1):48-52.

水是生命之源，水中一般含有放射性核素，如果饮用水中放射性核素的富集度较高。将会对人体造成内照射危害，因此有必要对饮用水的放射性进行检测。

对饮用水的放射性进行检测时，首先可以测量水中总α、总β放射性 (刘庭立等，2014; 尹亮亮等，2011)，然后再根据其测量的结果判断是否需要进一步分析具体放射性核素(World Health Organization, 2011)。

我国实施的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)(2006A)和《食品安全国家标准包装饮用水》(GB 19298—2014)(2014)将总α、总β放射性检测列为常规项目之一，其指导限值分别为0.5 Bq/L和1.0 Bq/L，与世界卫生组织推荐限值相同(World Health Organization, 2011)。为了解湖北地区地表水水源的放射性水平，保证公众安全，本次工作对其中总α、总β进行监测，并估算可能所致的年有效剂量。

1实验方法

实验方法主要参照《生活饮用水标准检验方法—放射性指标》(GB/T 5750.13—2006)(2006B)。

1.1实验原理

将采集的水样经酸化、蒸发浓缩、转化为硫酸盐态，于350 ℃灼烧。获得残渣，研磨，转移至样品盘中制成样品源，采用经已知比活度的标准源刻度好的低本底α、β测量仪对样品的放射性水平进行检测。

1.2采集样品与准备

本次实验于枯水期(3月)和丰水期(8月)分别采集了湖北省地区的22个地表水水样。水样采集点如图1所示。采集水样装入聚乙烯桶中，并按每升水加入(20±1) mL比例的浓硝酸，低温保存。

取一定量已加浓硝酸的水样(3月、8月水样分别为2 L、3 L)于5 L烧杯，置于电热板上微沸加热浓缩到50 mL左右；冷却并转移至蒸发皿(已称重)中，加入1 mL浓硫酸，在红外灯下蒸干，转移到300 ℃电热板上，直至无浓烟冒出；转入马弗炉中，经350 ℃高温灰化1 h，冷却称重、研磨残渣；取160 mg(样品盘口直径40 mm)残渣粉末，利用无水乙醇作溶剂均匀铺盘，并置于红外灯下烘干，存于干燥皿中，待低本底α、β测量仪测量。

本次实验，枯水期水样和丰水期水样使用的仪器分别：湖北方圆环保科技有限公司的FYFS-400X、北京核仪器厂的BH1216Ⅲ型的低本底α、β测量仪(表1)。最小可探测活度浓度(MDA)(Currie, 1968)：

(1)

(2)

式中，V为水样体积(L)；T为样品测量时间(与本底测量时间相同，min)；ε为探测效率；CB为本底计数率(cpm)。本次实验，3月份水样体积为2 L，样品测量时间为28 800 s；8月份水样体积为3 L，样品测量时间为18 000 s。

图1　水样采集点示意图Fig.1　Water sampling point schematic diagram

型号参数一路二路三路四路αβαβαβαβFYFS-400X本底计数率/(CPM)0.0381.950.0081.3420.0151.7560.0421.931探测效率/%6.3928.266.7828.446.1129.306.7129.34最小可探测活度浓度/(Bq·L-1)0.0060.0090.0030.0070.0040.0080.0060.009BH1216Ⅲ本底计数率/(CPM)0.0131.4320.0151.712××××探测效率/%9.1830.228.8836.62××××最小可探测活度浓度/(Bq·L-1)0.0020.0060.0030.005××××

2测量结果与分析

(1)本次实验水样中总α、总β放射性活度浓度测量结果见表2。枯水期水样监测结果：总α放射性活度浓度最大值(0.058±0.009) Bq/L(W11)，最小值(0.008±0.007) Bq/L(W4)，平均值(0.030±0.008) Bq/L；总β放射性活度浓度最大值(0.312±0.024) Bq/L(W3)，最小值(0.017±0.003) Bq/L(W7)，平均值(0.094±0.010) Bq/L。丰水期水样监测结果：总α放射性活度浓度最大值(0.037±0.016) Bq/L(W8)，最小值(0.011±0.006) Bq/L(W13)，平均值(0.022±0.008) Bq/L；总β放射性活度浓度最大值(0.389±0.082) Bq/L(W21)，最小值(0.103±0.027) Bq/L(W9)，平均值(0.185±0.044) Bq/L。

(2)枯水期和丰水期水样中总α、β放射性活度浓度的最大值、最小值均不在同一水样采集点。枯水期与丰水期水中的总α放射性活度浓度分别为(0.030±0.008) Bq/L、(0.022±0.008) Bq/L，基本处于同一水平值；而丰水期水中总β放射性活度浓度为(0.185±0.044) Bq/L是枯水期浓度(0.094±0.010) Bq/L的1.9倍，造成此结果可能是由于产生α粒子的核素主要存在土壤和岩石中，丰水期恰是湖北地区的雨季，雨水将土壤和风化后岩石中的核素带入河中。

(3)本次水样总α、总β放射性活度浓度全年均值(枯、丰水期均值计算而得)分别为(0.026±0.00 8)Bq/L、(0.140±0.027) Bq/L，符合李德平(1988)的长江水系水中总α、总β放射性水平年均值范围0.011～0.274 Bq/L、0.041～0.299 Bq/L。

(4)本次水样中总α、总β放射性活度浓度测量结果都符合国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中规定的限值。

表2　水样的总α、总β放射性活度浓度测量结果

3年有效剂量的估算与评价

人体通过饮水产生的内照射的年有效剂量计算公式(Sajo-bohus et al, 1997; Turhan et al, 2013)如下：

AED=AC×DC×WC×2

(3)

式中：AED为年有效剂量(μSv/a)；AC为总α放射性比活度浓度(mBq/L);WC为成人年摄入水量(730 L/a)(World Health Organization, 2011)；为成人通过消化途径摄入的年有效剂量转换系数(对于总α放射性为3.58×10-4mSv/Bq)(USA-Environmental Protection Agency, 1988)。

水中总α、总β放射性测量并不测量具体α、β放射源，但通过(3)式估算，年有效剂量范围0.006～0.022 mSv/a，平均0.014 mSv/a，远远低于世界卫生组织(WHO)推荐的年饮用含有放射性同位素的饮用水辐射剂量0.1 mSv/a(World Health Organization, 2011)，如表3所示。

表3　总α、总β放射性活度浓度及年有效剂量

4结论

通过以上分析讨论，水样测量结果表明，工作区地区地表饮用水中总α、总β放射性活度浓度全部符合国家标准，采用饮水产生的内照射的年有效剂量估算模型估算成人年有效剂量远低于国际卫生组织推荐限值。因此，所测地表水不用采取任何降低其中放射性污染物的措施就可以作为饮用水水源。

参考文献

常宪平，崔宝荣，周慧霞，等．2012．北京市丰台农村地区成年居民日均饮水量调查[J]．预防医学情报杂志．28(06)：421-425．

李德平．1988．长江水系放射性水平调查及评价[M]．北京：原子能出版社：3-15．

刘庭立，张怀强．2014．江西某地区水中总α,总β放射性测量及评价[J]．东华理工大学学报：自然科学版，37(3)：299-302．

尹亮亮，吉艳琴，申宝鸣，等．2011．我国饮用水中总α、β放射性数据评价[J]．中国辐射卫生，20(1)：1-4．

中国国家标准化管理委员会．2006A．GB 5749-2006．生活饮用水卫生标准[S]．

中国国家标准化管理委员会．2006B．GBT 5750.13-2006．生活饮用水标准检验方法 放射性指标[S]．

中国国家标准化管理委员会．2014．GB 19298-2014．食品安全国家标准包装饮用水[S]．

Currie L A. 1968. Limits for qualitative detection and quantitative determination[J]. Anal. Chem., 40(3):586-593.

Sajo-Bohus L, Gómez J, Capote T, et al. 1997. Gross Alpha Radioactivity of Drinking Water in Venezuela[J]. Environ. Radioactivity, 35(3):305-312.

Turhan S, Özcitak E, Taskin H, et al. 2013. Determination of natural radioactivity by gross alpha and beta measurements in ground water samples[J]. Water Research, 47(9):3104-3108.

USA-Environmental Protection Agency. 1988. Federal Guideline Report No. 11. Limiting Values of Radionuclide Intake And Air Concentration and Dose Conversion Factors For Inhalation, Submersion And Ingestion, 11, EPA-520/1-88-020[R]. Washington, DC, USA:21-30.

World Health Organization. 2011. Guidelines for drinking-water quality, fourth edition[M]. Geneva:World Health Organization:152-161.

Distribution of Gross α and Gross β Radioactivity in Surface Water of the Area of Hubei

LUO Yu1，DONG Chong2，YANG Ya-xin3，ZHANG Ye1

(1．East China University of Technology，Nanchang，JX 330013，China；2．Nuclear Industry Geological Bureau of Hubei Province，Xiaogan，HB 432000，China；3.Engineering Research Center of Nuclear Technology Application，Ministry of Education， East China University of Technology，Nanchang，JX 330013，China)

Abstract：22 surface water samples of the area of Hubei were collected. The gross α and gross β radioactivity levels of the samples were measured by using the evaporation method, and the data was analyzed in accordance with the relevant standards. (1) The samples of dry season, the gross α and gross β radioactivity levels are 0.008 ± 0.007 ～ 0.058 ± 0.009 Bq/L, 0.017 ± 0.003 ～ 0.312 ± 0.024 Bq/L, respectively; The samples of wet season, the gross α and gross β radioactivity levels are 0.011 ± 0.006 ～ 0.037 ± 0.016 Bq/L, 0.103 ± 0.027 ～ 0.389 ± 0.082 Bq/L, respectively. (2) Annual effective doses range from 0.006 to 0.022 mSv/a by drinking the measured water. Annual effective doses are far below 0.1 mSv/a which is a limiting value recommended by the World Health Organization; The surface water radioactivity levels in the dry season and wet season are in line with the national standards. Therefore, the measured surface water without taking any measures to mitigate radioactive contaminants can be used as drinking water sources.

Key Words：surface water；gross α；gross β；dry season；wet season

中图分类号：X591

文献标识码：A

文章编号：1674-3504(2016)01-0048-05

doi:10.3969/j.issn.1674-3504.2016.01.008

作者简介：罗宇(1990—)，男，硕士研究生，研究方向：辐射防护及环境保护，E-mail：237228233@qq.com。

基金项目：国家自然科学基金项目(41174089)

收稿日期：2015-11-08