黄河是我国的第二条大河, 流经5464公里后, 从山东省垦利县泄人渤海。黄河在山东省的长度为617公里, 流域面积1.83万平方公里。黄河水含沙量为世界河流之最, 且水沙不平衡, 年际变化大, 年内分配不均。据水文资料^[1]统计, 济南洛口站最大流量可达11900米³/秒, 最小时可出现断流, 且有断流次数越来越多, 断流时间越来越长的趋向。平均每年径流量437亿米³, 输沙10.43亿吨, 平均含沙23.6kg/m³, 最大可达221kg/m³。为了解黄河水系的放射性水平及分布特点, 对其进行了调査研究, 并相应地作出了卫生学评价。

1 调查方法 1.1 采样

根据调査的目的及要求, 结合黄河水系的地理特征和水沙特点, 在山东段主干道设4个采样点, 即孙口、艾山、洛口和利津; 主要支流有大汶河, 分别在源头大汶口和其与黄河汇合处陈山口两点采样。此外还选取东平湖作为采样点, 样品按枯水期、丰水期分别采集一次, 水样为主流断面表层水, 同时采集底泥, 挑选主要鱼种, 采集了产于东平湖和黄河洛口的鲤鱼样品作为分析对象。

1.2 样品预处理

水样采集后放置, 根据黄河水的特点, 将水与其悬浮物通过自然沉淀进行分离, 分别作为水和悬浮物样品。鲤鱼洗净取可食部分, 烘干、炭化、灰化。底泥样品, 经过烘干、研磨、过筛(100目)后备用。

1.3 分析项目及测量方法 1.3.1 分析项目

包括有总α、总β、⁹⁰Sr、¹³⁷Cs、U、Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、²¹⁰Po、²¹⁰Pb和³H共11项指标。

1.3.2 测量方法

所采用的测量方法主要是化学法和γ谱法, 全部按照我国制定的环境辐射监测标准的分析方法^[2]进行的。

2 结果与分析 2.1 水中放射性水平及丰水期枯水期比较 2.1.1 水中放射性水平

水中放射性水平列于表 1

表 1显示水中总α平均比活度为0.021BqL^-1, 约为长江水的三分之一以及美国哥伦比亚河里奇特段的二分之一, 但范围基本与后二者相当^{[3, 4]}。

水中总β为0.204BqL^-1, 约是长江的两倍^[3], 波动范围与美国赫得森河1977年测得的结果基本相同^[5]。

⁹⁰Sr均值为0.0121BqL^-1, 范围0.0053~0.0161BqL^-1, 都与长江水基本一致^[3]。

¹³⁷Cs平均比活度是1.88 × 10^-3BqL^-1, 比长江髙近一个数量级, 而范围仍处在长江的变化范围以内^[3]。

水中天然铀的比活度为0.128BqL^-1, 约是长江水的5倍^[3]。波动范围较大, 但仍在世界淡水中铀浓度变化范围内^[6]。

水中Th的平均比活度为1.88×10^-4BqL^-1低于长江的6.1×10^-4BqL^-1[3]。但在世界淡水的变化范围(0.4~4)×10^-4BqL^-1内^[6]。

²²⁶Ra的比活度平均为2.5 × 10^-3BqL^-1, 低于长江水变化范围(0.64~4.90) × 10^-3BqL^-1[3], 处于世界淡水范围以内^[6]。

⁴⁰K均值为0.134BqL^-1, 在0.079~0.322 BqL^-1范围内变化。

³H的比活度为4.54BqL^-1, 变化范围2.80~5.60BqL, 低于长江水及美国的赫得森河水^{[3, 5]}。

水中的²¹⁰Po和²¹⁰Pb的比活度分别是3.50 × 10^-3BqL^-1及7.49 ×10^-4BqL^-1。

2.1.2 丰水期与枯水期比较

表 1还列出了各项放射性水平的丰水期及枯水期均值及其二者的比值。

表中显示, 丰水期放射性大于枯水期的有总α、总β、天然铀、天然钍和²²⁶Ra。丰水期小于枯水期的有¹³⁷Cs和²¹⁰Pb。二者大致相同的有⁹⁰Sr、⁴⁰K、³H、²¹⁰Po。上述现象表明, 虽然水对于各种放射性物质存在着明显的稀释作用, 但由于山东省地处黄河下游, 水中泥沙含量特别大, 这些泥沙都是由上游冲刷而来, 泥沙所载的放射性物质在水中会重新分配, 导致山东段黄河水中的放射性在丰水期与枯水期的变化未显出规律性。

2.2 水中悬浮物及底泥中放射性水平

根据黄河泥沙大的特点, 将水中悬浮物单独作为样品进行分析。并与底泥样品的分析结果对比, 见表 2。从表 2可以看出, 悬浮物中仅有⁴⁰K和⁹⁰Sr放射性水平低于底泥, 其它的均髙于底泥。值得提出的是, 悬浮物是用化学法测定的天然铀和天然钍, 而底泥是通过γ谱仪测量的铀-238, 钍-232, 但铀-238的活度约占天然铀的一半, 钍-232在天然钍占绝大部分^[7]。所以从数据上, 悬浮物中的铀、钍要髙于底泥, 特别是铀髙2个数量级。悬浮物中放射性水平髙于底泥, 是因为悬浮物中的固态微粒比表面较大, 对水中的放射性核素有着较强的吸附作用。

世界土壤典型值^[6]:²³⁸U为25(10~50) Bqkg^-1, ²³²Th为为25(7~50)Bqkg^-1。与之相比, 悬浮物中²³⁸U远远超出范围, ²³²Th略为超出, ²²⁶Ra在范围以内。而底泥中这3种核素均处在范围内, 仅是²³²Th达到范围的上限。对河水的悬浮物中放射性进行研究尚未见过报道。黄河是世界上含沙量最大的河流, 很有必要对其悬浮物中的放射性水平进行研究。

从表 2还可看出悬浮物中放射性水平枯水期明显大于丰水期, 通过t检验^[8]P < 0.01, 可见二者有非常显著差别。而底泥中放射性水平枯水期与丰水期的差别无规律性, 这是因为底泥是长年的沉积物, 既有枯水期的, 也有丰水期的。

2.3 鲤鱼肉中的放射性

黄河下游有不同鱼种, 但鲤鱼最有代表性, 故选择鲤鱼作为分析鱼种。由于样本较少, 本次研究只对娌鱼的可食部分鱼肉进行了分析测试, 结果见表 3。为便于对照, 表中还列出了长江鱼类的比活度范围^[3]。可以看出, 山东段黄河水系的锂鱼, 总α、Th及⁴⁰K的比活度髙于长江鱼类。而总β、¹³⁷Cs低于长江鱼类。U、²²⁶Ra处在长江范围以内。由于样品种类单一, 且样本量少, 只能从大体上说其放射性比活度基本上与长江鱼类处于相同水平。

3 剂置估算与卫生学评价 3.1 年摄入量

沿黄居民有不少是以黄河水为主要饮用水源的。年摄人量是根据饮水中的放射性物质比活度, 每年饮水总量计算而得。按照ICRP建议^[9]成人每人每天饮水2.2升。

水中测得的铀、钍虽然是天然铀、天然钍。但据文献[8]介绍, 自然界中的铀放射性主要来自²³⁴U和²³⁸U, 各占48.9%, 钍主要是²³²Th。据此计算出山东省沿黄居民饮水所致的放射性核素年摄人量。结果见表 4。

表 4显示山东省沿黄居民饮用黄河水系水所致放射性核素年摄入量以³H最髙, 达3645.6Bq, 占总摄人量的94.38%;⁴⁰K次之, 为107.5Bq, 占2.78%;再次就是²³⁸U和²³⁴U, 分别为50.3Bq, 各占1.30%;其它核素的年摄人量均较小, 不足0.1%。

3.2 剂量估算

剂量估算是评价由饮水摄人的放射性核素对人体辐射危害的依据。根据UNSCEAR1982年报告书^[6], 人体内⁴⁰K处于平衡状态, 剂量与摄人无关, 报告书提出成年男子⁴⁰K所致年有效剂量为18μSv, 此处采用这一数值, 不再对进行剂量估算。

由各放射性核素的年摄人量, 再按每贝可核素所致有效待积剂量当量值^[10]计算出剂量当量, 结果见表 5。

从表 5可以看出, 黄河水系山东段居民每年由饮水所致有效待积剂量当量以²³⁴U和²³⁸U为最髙, 分别为3.57μSv和3.17μSv, 二者占总剂量贡献的三分之二; 其次是²¹⁰Po和²¹⁰Pb, 分别为1.24和0.84μSv, 二者约占总剂量贡献的20%;再就是²²⁶Ra 0.62μSv, ⁹⁰Sr 0.35μSv, ²³²Th 0.11μSv, ³H 0.06μSv, ¹³⁷Cs 0.02μSv, 这后5种核素的剂量贡献约占11.7%。

4 结论 4.1

通过本次调査研究, 基本上掌握了黄河水系山东段水体中, 水的悬浮物及底泥中的放射性物质的水平、分布状况及变化规律。

4.2

黄河水系山东段水中放射性物质水平处于正常本底范围, 饮用是安全的, 常年饮用黄河水的居民每年饮水所致有效待积剂量当量为9.985μSv。