黑龙江省水源水及末梢水中总放射性水平调查与评价

2021-01-14仲伟明郑晓华

黑龙江科学 2021年18期

赵宇，张毅，仲伟明，郑晓华

(黑龙江省疾病预防控制中心，哈尔滨 150030)

1 材料与方法

1.1 调查对象

本次调查末梢水以黑龙江省地矿部门与各地质部门对黑龙江省水源水质调查中水源水本底较高地区为采样点，取自来水厂处理后的末梢水。水源水为居民直接饮用的地下水源水地区的不同深度的地下水源水。样品收集后，依据GB5750等国家标准方法进行规范处理。取大约3 L左右的水样进行浓缩与蒸干灼烧，取适量残渣进行总α与总β放射性测量。测量后，依据残渣放射性活度，对水中的总α放射性和总β放射性的比活度进行测量。取5 L样品，利用硫酸钡共沉淀的方式将其制作成为待溶液，将其封装到扩散管内放置大约14 d进行平衡，测定镭-226和镭-228的比活度。

1.2 仪器与测量方法

总α与β的测定。样品经马弗炉灰化后，取约200 mg水样残渣均匀铺于测量盘内，通过MDS-9604型四通路流气式低本底αβ测量仪进行测定。其α放射性本底计数的平均值约≤1.0 min-1，探测效率(2π)≥85%；β放射性本底计数的平均值经计算得出≤1.0 min-1，探测效率≥40%；α对β的混道≤1%，β对α的混道约为0%；探测效率的稳定性控制在±5%的范围内，β探测效率的稳定性大约是在±10%的范围内。

226Ra的测定主要使用硫酸钡共沉淀射气法。测量所用设备为高纯锗谱仪。谱仪型号为GEM40P4-76-SMP，生产厂家为美国ORTEC公司。高纯锗探头相对于NaI(Tl)晶体(3″×3″)的探测效率为43%，相对于Co-601332keV全能峰的能量分辨率为2.17 keV，积分本底为130.67 cpm(50.04～200 007 keV)。测量时探测器置于壁厚10 cm、内腔直径290 mm、高409 mm的7500AD型低本底铅室内。采用全能峰效率曲线法进行样品中放射性核素放射性比活度分析测定。所使用标准源为水体源，由中国计量科学研究院进行效率刻度并出具证书。本底样品、标准源和待测样品的测量时间均为1 d。

相应设备定期接受计量检定部门的检定，保证设备满足测量要求。

2 结果与讨论

总α放射性比活度。黑龙江省水源水的α均值大约是在(1.12±0.79)×10-2BqL-1，范围大约是在(0.00～3.20)×10-2Bq-L-1。从具体采样时间来观察均值，丰水期大约是(0.96±0.63)×10-2Bq-L-1，枯水期与丰水期相比要稍微较低。通过与饮用水调查结果相比，末梢水的总α放射性活度的浓度低于深井水与矿泉水，造成这一现象的主要原因是自来水厂经过了沉淀与过滤等一系列处理措施，逐步实现了水中总α的放射性的净化。

总β放射性比活度。称取大约小于最大取样量的样品粉末，将其比较均匀地铺设到样品盘内，制作成样品源，利用MDS-9604型四通路流气式低本底αβ测量仪来进行测量。仪器经过KCI源矫正，其实际测量效率大约是28%(4π)，要保证测量结果的准确性，保证KCI源厚度质量与样品源之间的一致性，探测限是n×10-3Bq.L-1。

不同水源与深度地下水放射性。地面水除却226Ra之外，总α与总β都要比地面水和地下水的总体均值要高；地面水经过水厂处理之后，除了β之外，各项水平也出现了下降趋势，但并不是很明显；1 km以上的深井地下水的放射性低于总体均值，特别是铀含量多数无限接近于测定下限，各种核素含量也是以100～500 m深度的地下水为最高。经水厂处理后的自来水中的226Ra出现了显著降低现象。

3 质量控制

按照自来水放射性比活度相对较低的特点，要保证测量准确性，可借助浓缩后测量方式，使用硫酸钡沉淀法及蒸干法等浓缩方法。硫酸钡沉淀法是十分可靠的方式，蒸干法则是对国家饮用水质量进行监测的一种方式。为了实现监测方式的统一，于1988年开始普遍使用蒸干法，其有着较高的可靠性和准确性，可应用于生活饮用水与水源水中总α的放射性浓度测量。

固定人员测定，定期利用241Am监督源或KCI标准源进行设备效率刻度。

实际分析过程中，一旦出现了任何异常值，要对其进行重复测定。实验室通过了中国疾病预防控制中心组织的放射性核素γ 能谱分析能力考核和总α总β放射性测量能力考核，考核结果均为合格。通过实验室间的比对，以确保水样分析结果的准确性与合理性。实验结果的扩展不确定度(U=2，k≥95%)保持在允许的实际误差范围内，符合质量控制相关要求。

4 讨论

调查发现，水源水处理后的放射性监测值低于国家标准规定的放射性指标限度，黑龙江省各地区采集的末梢水样品中的总α总β放射性符合国家卫生标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求。地下水源水相对于末梢水，其总α放射性比活度结果较高且波动较大，即丰水期高于枯水期，总β放射性比活度趋势相反，为丰水期低于枯水期。其原因主要是由于黑龙江省丰水期气温相对较高，水体流动性增加，丰水期地下水水量充沛，将岩体中的氡及其子体等气体溶解，并将岩体中含α衰变的钍、镭等母体核素冲刷至地下水体中。总β的放射性比活度较低，这主要由于丰水期水量增加，导致水中40K浓度被稀释。地下水中的β放射性主要为岩石和土层中的天然放射性核素40K贡献，在一段时间内水库土壤中的40K会维持在一个恒定的量上，其中β放射性波动幅度与水量差异具有一定相关性，从另一个角度佐证了上述设想。

建立总β与总α放射性比活度比值的年度监测曲线是初步预警居民饮用水是否受到人工放射性核素污染的一种有效地方式。在未受到污染的情况下，水源水中的βα比值较为稳定，在遭受人工放射性污染后，βα会有较为显著的变化。其可以作为对水源放射性污染及时报警的一种重要监测手段。通过这种监测方式对地下水放射性污染进行监测有着较高的实用性，总放射性监测设备在县区级疾控中心等单位将进行普及性配置，对一些并未配备测量谱仪的单位及地区来说更具实际意义。

虽然各类应急标准中确定了一些污染信号核素及指标核素的相关监测，但对于总α与总β放射性的监测作用仍不可轻视。特别是一些县区级疾控中心并没有配备谱仪的条件，可以将总α与总β放射性限值作为是否开展放射性核素分析与评价的重要判定标准，并向市或省级作出及时的监测预警。