人类所接受的环境中的辐射照射包括人工辐射源产生的人工辐射, 以及最主要的天然辐射(包括宇宙辐射、地球辐射外照射及人类日常所摄入食物和吸入放射性气体的内照射)。这些天然和人工的放射性核素会经过一系列变化而最终进入食源性动植物内, 并通过一系列途径进入人体。所以, 通过对苏州市超市出售的生物源性食品进行放射性水平的监测, 可以了解环境放射性水平, 也可以更进一步的防治可能产生的污染和及时保护生活环境和人民群众身体健康。

1 材料与方法 1.1 样品选取

于八月下旬在市场上购买苏州居民经常食用的有代表性的生鲜食品, 包括肉类(猪肉、鱼), 叶菜(韭菜), 水生蔬菜(茭白)和块茎类蔬菜(土豆)。

1.2 样品预处理 1.2.1 鱼

除去不可食的内脏等部分, 将其分为鱼肉和鱼骨两部分。分别洗净、晾干、称鲜重, 切块后于电热鼓风干燥箱内110℃烘干, 电磁炉内无明火炭化, 马福炉内350℃灰化至白色, 研细混匀, 置于干燥的广口瓶中, 于干燥器内冷却至恒重。

1.2.2 其他生物样品

选取可食部分, 洗净、晾干、称鲜重, 切碎后于电热鼓风干燥箱内110℃烘干, 电磁炉内无明火炭化, 马福炉内350℃灰化至白色, 研细混匀, 置于干燥的广口瓶中, 于干燥器内冷却至恒重。

1.3 测量仪器

总α、总β测量使用美国ORTEC公司生产的低本底α, β能谱仪。测量仪可以同时测量8个样品, 探测器采用注入型硅探测器, ADC为2048道。电脑采用的能谱获取软件为MAESTRO for Windows。

1.4 测量方法

用中等厚度相对测量法测定样本的放射性活度。取保存的样品200mg均匀铺于样品盘中, 放入低本底仪器中测量。用²⁴¹Am和分析纯KCl(中国计量科学研究院提供)做标准源, 仪器在测量前已用α、β标准源刻度过并测量过本底。

1.5 计算方法

总α放射性活度浓度计算方法如下:

总β放射性活度浓度计算方法如下:

式中:C_α-总α活度浓度(Bq/kg干重), N_样-样品的计数率(cpm), N_本-本底的计数率(cpm), N_241Am-与样品等重的²⁴¹Am的计数率(cpm), N_KCl与样品等重的⁴⁰KCl的计数率(cpm), C_β-总β活度浓度(Bq/kg干重), m-生物样品灰重(g), w-生物样品鲜重(kg), 14.3为1gKCl所含的⁴⁰KCl的活度, 12.6为1g²⁴¹Am活度。

1.6 统计学处理

均数, 标准差均由SPSS13.0统计软件进行计算。

2 结果 3 分析与讨论

表 1数据表明, 总α放射性水平比较为:鱼骨头>韭菜>茭白>鱼肉>猪肉>土豆, 而总α放射性水平比较为:鱼肉>韭菜>土豆>猪肉>茭白>鱼骨头。

根据GB14882 -94《食品中放射性物质限制浓度标准》^[1]导出生物中的总α的放射性控制水平为10Bq/kg, 减钾总β放射性控制水平为50Bq/kg, 一般植物中⁴⁰K占总β的80% ~ 90%。所有食品样品的放射水平符合GB14882 -1994《食品中放射性物质限制浓度标准》, 均正常可食, 对健康的影响处在本底水平。

根据全国土壤天然放射性浓度调查(1983 ~ 1990年)^[2], 江苏省的六种蔬菜(青菜、大白菜、西红柿、茄子、土豆和萝卜)中的U、Th和²²⁶Ra的含量分别1.64、0.64和4.44 ×10^-2Bq/kg, 以上三种主要的α放射体所贡献的α放射性水平为0.064Bq/kg, 肉制品(猪肉)的U、Th和226Ra的含量分别为2.65、0.28和4.75 × 10^-2Bq/kg, 总计的α放射性为0.0768Bq/kg。山东省的7种蔬菜(青菜、大白菜、小白菜、茄子、韭菜、西红柿和菠菜)的⁴⁰K平均含量为81.6Bq/kg, 范围在47 ~ 135Bq/kg。7种蔬菜中U、Th和²²⁶Ra所贡献的总α放射性水平为0.183Bq/kg。U、Th和²²⁶Ra所贡献的α放射性在总α的放射性中占主导地位, 而⁴⁰K所贡献的β放射性在总β中的比重可以占到80%至90%。根据调查中的数据可以估算出在生物样品中β /α的比值在10² ~ 10³数量级上, 本次实验的β /α的比值在正常范围内。

本次实验选取有苏州地区代表性的水生植物茭白和鱼类草鱼, 能粗略的反映出水生动植物的总α、总β放射性水平。其中水生动植物的总α放射性水平相差不大, 总β放射性水平鱼高于茭白。这是因为水生植物茭白在生长过程中仅能从周围环境中接受辐射而在体内积累放射性核素; 而草鱼等鱼类, 生长过程中, 不仅从周围环境中接受放射性粒子(如水的直接饮入及鳃部呼吸的滤水作用), 还能通过摄食悬浮动植物微生物而在体内继续积累这些生物的放射性核素量, 从而通过食物链“富集”了更多的放射性核素, 表现出较高的放射性水平。

总α放射性水平中鱼骨头>鱼肉, 而在总β放射性水平中鱼肉>鱼骨头, 可能是因为天然α放射性核素(如²²⁶Ra)在草鱼骨中较易积累, 另外如²¹⁰Pb也会有再分布到骨组织的现象, 而总β天然放射性核素(⁴⁰K)在草鱼肉中较易积累的放射性核素分布滞留规律所致。

把本次实验数据和文献资料进行比较^{[3, 4]}, 见表 2。

通过观察1983 ~ 1990、1991年、1994年和本次的总β放射性水平, 可以发现放射性水平成上升趋势。影响生物样品的β放射性水平升高的最主要因素是含钾化肥的大量使用, 现在在中国农村所使用的NPK联合化肥中含有大量的K元素和P元素, 化肥的大量使用使植物吸收和表面残留的⁴⁰K和³²P的量增加。本次测定的生物样品的总α值比1991年和1994年的数值要低。长期使用NPK肥料, 尤其是含有大量磷酸盐的肥料, 会显著增加土壤中U和Th两种元素的含量, 而²¹⁰Pb, ²²⁶Ra, ²²⁸Ra的含量则会有所下降^{[5, 6]}。本次测量中, 总β的显著增加, 可能除了与⁴⁰K和³²P的生物残留有关, 可能也和²³⁴Th和²³¹Th等β放射性核素的增加有关系, 但必须指出考虑到U和Th两种元素在土壤中可转移的量十分的少, 它们所做出的贡献还有待进一步实验证实。

4 结论

本次实验的对象主要是日常食用的食品, 食物中的放射性核素主要来源于土壤, 而土壤的放射性主要是来自原生的天然核素, 包括U、Th和Ac三个天然放射系; 另一个也会受到环境放射性物质的污染。由于天然放射系处在动态平衡当中(包括长期平衡和不成平衡)^[7], 环境中β /α比值保持相对的稳定, 如果比值发生显著改变, 这说明环境介质的改变。本次实验中采集的食品样品的放射性水平均在正常本底范围内, 食用较安全。