阳江核电站邻近海域的总α、总β放射性比活度水平

吴梅桂，赵 峰，赵 力，谷河泉，周 鹏，李冬梅，娄全胜

(国家海洋局南海环境监测中心，广东 广州 510300)

自然环境中天然存在的以及人类活动产生的放射性核素多数是发射α、β射线的放射源。总α是指除氡以外的所有天然和人工放射性核素的α辐射体总称，总β是指除3H 外的所有发射β粒子的同位素。总α、总β测量结果本身虽不能确切给出样品中核素的种类及含量，但对于分析核素已知条件下，该方法具有筛选作用[1]。此外，总α、总β放射性分析因其测量周期较短、成本低，对样品的总放射性水平能快速进行评价，故在辐射环境分析中被广泛采用，对积累环境辐射水平数据、总结环境辐射水平变化规律、判断环境中放射性污染有重要的实际意义[2]。

随着核工业的发展、反应堆与核电站的建立以及放射性同位素的广泛应用，总α、总β放射性的测量问题越来越多地受到关注，涉及辐射防护、环境监测、食品卫生以及放射性医疗、气象、考古等诸多领域[3]。总放射性测量在事故应急中应用较多，尤其是用于食品或水样的早期污染判断中，也是核与辐射应急监测的首先之一。目前总α、总β放射性监测仍作为多数核设施的常规监测项目[4]。关于海水中总α、总β放射性测量，东海[5-6]、黄海[7-8]、南海[9-14]均有涉及。

阳江核电站邻近海域濒临南海且海域开阔，对该海域在放射性监测预评价方面的调查研究近年来逐渐增多[15]。本次调查采样时间为2012—2013年，测定阳江核电站运行前周边海域海水、沉积物和生物体中总α、总β放射性比活度水平，期望能够为科学评价阳江核电站运行后海洋生态环境变化以及周边环境放射性水平的监测工作提供基础数据，为快速初判可能发生的核与辐射突发事件，及时上报信息提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 站位布设

本调查站位布设以阳江核电站入水口和排水口为基准点，设置海水、沉积物共同站位12个，生物站位3个。具体站位布设如图1所示。

图1 阳江核电站邻近海域海水、沉积物、生物样品采集站位Fig.1 Stations for seawater, sediments and organism sampling in adjacent sea area of Yangjiang Nuclear Power Plant

1.2 样品采集

本研究海水和沉积物样品采样时间为2012年12月28日和2013年3月28日。海水采集表层水(0.0～0.5 m)，用5 L塑料桶采集，每升海水加入1 mL浓盐酸保存在聚乙烯桶内，运回实验室处理。沉积物样品均用抓斗式采泥器采集，取表层(0.0～2.0 cm)样品不少于1.0 kg，用塑料袋封装后，冷冻保存。

本研究生物样品采集时间为2013年5月3日—5日，在设定站位周边(东平镇、闸坡镇和下川岛，如图1)收集鱼类、虾类和贝类各3种，重量不少于10.0 kg，用塑料袋封装后，冷冻保存运回实验室。

1.3 海水中总α和总β的测定

考虑到海洋环境系统的特殊性，本研究采用共沉淀方法，有效克服蒸发浓缩法对于海水体系和含盐体系的不适用性[16]。量取3 L海水，采用BaSO4和Fe(OH)3共沉淀方法富集海水中的大部分放射性核素，通过布氏漏斗过滤收集沉淀、灼烧、冷却称重、研磨、转入测量盘，加入无水乙醇润湿铺匀，红外灯下烘干，置于干燥器中冷却至室温，利用低本底α/β测量仪同时测定总α和总β计数，测量时间6 h。总α测量采用相对比较测量法，使用铀标准溶液(10 Bq/mL)作为标准源；总β测量采用相对测量法，采用优级纯氯化钾制备标准源[17]，厚度与样品源相同。

1.4 沉积物和生物体中总β的测定

沉积物样品运回实验室，晾干后磨细、混匀、80目过筛备用；生物样品运回实验室后鉴种、烘干、炭化、灰化、冷却称重，计算灰鲜比，研磨并80目过筛备用。

准确称取0.500 g过筛后的样品，置于不锈钢盘中，滴入少量无水乙醇润湿，用小玻璃棒仔细铺匀，红外灯下烘干。最后将样品转移至低本底α/β测量仪，测量时间4 h。沉积物和生物体的总β放射性以优级纯氯化钾制备标准源[17]。

1.5 放射性比活度的计算

① 总α的比活度计算公式如下。

(1)

式(1)中：A为海水中总α放射性比活度(Bq/L)；η表示仪器计数效率(%)；I表示样品源的净计数率(cps)；W1为待测水样的总灰重(mg)；W为测量用样的总灰重(mg)；V表示待测水样的体积(L)。

② 总β的比活度计算公式如下。

海水：

(2)

沉积物：

(3)

生物体：

(4)

式(2～4)中：B1、B2、B3表示海水、沉积物、生物体中总β放射性比活度[Bq/L、Bq/kg (干重)和Bq/kg (湿重)]；M表示生物样品的灰重在鲜重的占比(‰)。

2 结果与讨论

2.1 海水中总α和总β放射性比活度

2012年12月调查海域表层水温在18.6～19.6 ℃之间，平均值为19.0 ℃；盐度在30.241～31.058之间，平均值为30.813；2013年3月调查海域表层水温在21.4～22.0 ℃之间，平均值为21.6 ℃；盐度在28.051～29.818之间，平均值为29.091。表1给出了2012年12月和2013年3月调查海域表层海水总α和总β放射性比活度。

表1 阳江核电站邻近海域海水中总α和总β放射性比活度

2.1.1 海水中总α比活度 2012、2013年阳江核电站邻近海域表层海水中总α放射性比活度变化范围分别为0.101～0.191、0.083～0.205 Bq/L，平均值分别为0.133、0.134 Bq/L。2012年与2013年调查海域表层海水总α放射性水平相当，且变化趋势相似，均呈现由陆向海方向先降低后升高的趋势，总α最高值均出现在S3站位。刘怀等(1987)测得珠江口海域总α比活度范围为0.060～0.150 Bq/L，平均值为0.100 Bq/L[9]。苏喜玲等(1989)测得珠江口海域总α比活度范围为0.080～0.166 Bq/L，平均值0.122 Bq/L[12]。本研究测得的值与上述2个结果较为相近。

2.1.2 海水中总β比活度 2012、2013年阳江核电站邻近海域表层海水总β放射性比活度平均值分别为0.047、0.038 Bq/L，变化范围分别为0.034～0.059、0.029～0.044 Bq/L。

2012年调查海域表层海水总β放射性比活度略高于2013年，且变化趋势不同，2012年均呈现由陆向海方向先降低后升高趋势，2013年则呈现核电站以西海域由陆向海方向先降低后升高，核电站以东海域由陆向海方向升高趋势。

在放射性常规监测中，采用BaSO4和Fe(OH)3共沉淀方法测定海水中的总β放射性水平既不包含3H，也不包含40K。而天然海水中的总β放射性90%以上都是由40K提供。在核应急监测中，去40K后的海水中总β放射比活度，能更好的反映核事故中总β放射水平。以下所列均为去钾总β。

据有关文献报道，东海大陆架海水中总β的平均放射性比活度为0.063 Bq/L[15]，厦门港海水中总β的平均比活度为0.060 Bq/L[18]， 渤海海水中总β的平均比活度为0.100 Bq/L[19], 珠江口海水中总β的比活度为0.052～0.144 Bq/L，平均值为0.078 Bq/L[9]，青岛近海海域海水中总β的比活度为0.027～0.083 Bq/L，平均值为0.054 Bq/L[8]，大亚湾海域海水中总β的比活度为0.029～0.073 Bq/L，平均值为0.051 Bq/L[14]。与上述海域比较，阳江核电站邻近海域海水中总β的平均比活度处于较低水平(表2)。

表2 我国部分海域海水总β平均放射性比活度

2.2 沉积物中总β放射性比活度

2012、2013年阳江核电站邻近海域表层沉积物中总β放射性比活度平均值分别为829、811 Bq/kg(干重)，变化范围分别为641～1 125、689～870 Bq/kg (干重)。

图2给出2012、2013年沉积物中总β的分布图，2012年调查海域沉积物中总β最高值出现在S2站位，2013年调查海域沉积物中总β最高值出现在S4站位，两次调查海域沉积物中总β都基本呈现由近岸向外海逐步降低的趋势。

海洋沉积物中总β放射性的主要来源是由40K、铀、钍的β衰变子体等天然放射性和少量人工β放射性(如90Sr、137Cs)组成[20]。在核电站以及其他核设施和核事故区域人工放射性同位素对沉积物中总β的放射性含量有显著影响,在远离这些区域的地方,沉积物中总β放射性的含量主要受天然放射性同位素的制约。根据有关海域沉积物中总β放射性的变化,就可以快速监测海洋环境的放射性污染[7]。

关祖杰等(1994)测得香港海域沉积物总β放射性比活度变化范围为940～1 360 Bq/kg (干重)，平均值为1 120 Bq/kg (干重)[21]。李恒等(2009)测得青岛近海海洋沉积物总β放射性比活度变化范围为820～1 080 Bq/kg (干重)，平均值为930 Bq/kg (干重)[8]。相较而言，本调查所测总β放射性比活度水平较低。沉积物中总β放射性比活度、分布与沉积物的矿物组成、有机质含量、生源物质的放射性比活度以及人工放射性污染源等紧密相关[7]，为了更好的理解和对比沉积物总β比活度，还需要后续研究矿物组成、有机质含量等因素对总β比活度分布的影响。

2.3 生物体中总β放射性比活度

放射性核素进入海洋环境后，发生了一系列物理、生物和化学的变化过程。这些放射性核素随海流、风浪而稀释扩散，或被海洋生物吸收积累在体内，或沉降到海底被沉积物吸附，或被悬浮物吸附，从而不同程度地形成海洋生物体的辐射剂量。海洋生物吸收放射性物质的问题一直受到人们的重视，因为它们从环境中吸收和积累放射性物质，从而成为海洋放射性污染物质的携带者和传播者，通过洄游或漂流将污染物质带到非污染海域。同时经动物摄食和食物链传递，放射性核素可能进一步在高营养级生物中富集[22]。

2013年阳江核电邻近海域生物样品总β的放射性比活度范围为：16.1～74.7 Bq/kg (湿重，下同)，平均值为39.4 Bq/kg，其中鱼类的总β比活度平均值为64.6 Bq/kg，虾类的总β比活度平均值为36.8 Bq/kg，贝类的总β比活度平均值为16.7 Bq/kg，呈现鱼类>虾类>贝类的分布趋势(表3)。

图2 2012和2013年阳江核电站邻近海域表层沉积物中总β比活度分布Fig.2 Gross β in sediments in adjacent sea area of Yangjiang Nuclear Power Plant in 2012 and 2013

表3 阳江核电站邻近海域生物中总β比活度

海洋生物对放射性核素的吸收和浓集受环境和生物因素的双重影响。环境因素包括温度、盐度、藻类的光照、pH、放射性核素的浓度及理化特征等。生物因素有年龄、个体重量、生活习性、种类组成、食物摄入途径、生理状态等等。

应该特别指出，生物体的不同组织、器官等不同部位对放射性元素的浓集能力往往有较大差别。一些海洋生物放射性核素的测定结果相差很大，即使同一个种类也会存在同样问题。除了没有规范的方法外，分析中的误差也是造成数据差异的主要原因[22]。

3 结语

通过对2012、2013年阳江核电站邻近海域海水、表层沉积物和生物样品的总α、总β放射性比活度的研究发现：阳江核电站邻近海域海水总α、总β放射性比活度以及沉积物中的总β放射性比活度水平接近或低于国内相关文献报导值, 属正常本底水平；阳江核电站邻近海域生物样品中总β放射性比活度呈现鱼类>虾类>贝类的分布趋势。