氚(³H)是氢元素的一种短寿命同位素, 其半衰期为12.33a。环境氚主要有3个来源:天然氚、核试验产生的氚和核动力产生的氚。后两者合称为人工氚, 它是现在地球上氚的主要来源, 其产生以轻核聚变为主^[1]。据UNSCEAR估计^[2], 从20世纪50年代商业堆运行到1994年, 核电站释放的气态氚和液态氚总计约为1.3 ×10¹⁸ Bq, 随着全球核电生产的增长, 其对环境氚贡献的比重将愈来愈大。在各类核反应堆中CANDU型重水堆由于它自身的特点, 向环境排放的放射性核素中氚的量明显地高于其他类型核反应堆。因而, CANDU6型重水堆对环境氚含量的影响较大。在建的秦山三期工程采用从加拿大引进的CANDU6型重水堆, 因此核电站周围地区以及邻近城市, 如苏州市, 环境中氚的含量受到人们的极大关注。

由氚致人体的内照射剂量中, 约70%来自饮水^[3], 而空气和水体中的氚通过各种途径进入人体后, 可能会导致机体产生变化。在以往的研究中, 氚对机体的危害以造血系统与生殖细胞为主^[4]。因此本文对秦山周边部分地区的环境水(包括湖水、河水和自来水)进行了采样分析, 并初步对比了秦山地区和苏州地区环境水中氚含量的差异, 这对于了解秦山核电站的运行对周边地区环境水中氚含量的影响有重要意义。

1 材料和方法 1.1 样品采集 1.1.1 采样时间

2009年10月28日采集秦山地区水样(气温18℃, 阴), 2010年3月20日采集苏州水样(气温均为15℃左右, 小雨), 样品分为地表水(湖水、河水)和饮用水(自来水)。

1.1.2 采样地点

在苏州市(距离秦山核电站厂区约92km)的平江区、相城区、工业园区、吴中区以及新区分别采取湖水、河水和自来水; 而秦山核电站地区的湖水采样点设在夏家湾, 此处核电站的排水口较集中, 河水的样品来自核电站生活区(距离核电站厂区约7.8km)的主要饮用水河流, 自来水也来自核电站的生活区, 并且, 在每个采样地点的不同位置、层次上分别采取5个水样。

1.1.3 采样方法

将事先用去离子水洗净的纯净水瓶放入采样的水源里, 用样品水涮洗三次, 然后取样品水500ml, 在取湖水和河水时, 尽量取水体中层的水, 避免水面漂浮物和水底沉积物的污染。取好的水样密封、避光存放。

1.2 样品制备

将采集的水样加入适量的高锰酸钾蒸馏纯化以去除杂质, 取中段蒸馏出的水样8ml加入20ml的聚四氟乙烯瓶中, 再向其中加入闪烁液12ml后充分混匀。

1.3 样品测量

采用液体闪烁测量法测量。将制备好的待测样品避光12h后进行测量。测量仪器是PerkinElmer公司的Quantules 1220低本底液体闪烁分析仪, 仪器编号分别为325和222, 测量时间是300min。样品的制备和测量工作全部在秦山核电站的试验测试中心完成, 仪器探测效率已知, 均为定期校准。本底水为南极冰川水样, 其测量时间为1000min, 本底的计数率延用该中心以前的测量结果, 在仪器325和222上分别为0.823 Bq/L和0.865 Bq/L。

计算水中氚的放射性浓度公式为

(1)

式中:A为样品氚浓度, Bq/L; cmpA为样品的每分钟计数率; cmpB为本底每分钟计数率; Vs为测量所用样品体积, ml; E为仪器的探测效率; f为采样至测量时间的衰变校正系数。

1.4 统计学处理

采用t检验对数据进行统计分析。

2 结果和讨论

秦山核电站周边地区水体中氚含量列于表 1。由表 1可知, 秦山核电站周边地区水体中氚的含量以湖水最高, 平均为8.42Bq/L; 河水次之, 平均为1.16Bq/L(低于探测下限的值以1/2 LLD参与平均); 自来水最低, 全部低于探测下限。

秦山第三核电有限公司采用加拿大CANDU重水堆型, 以重水为中子慢化剂, 可以在运行中不停堆换料; 因此秦山第三核电有限公司的厂区环境的空气和水体中氚的含量高于周围环境。空气中的氚通过降雨, 又可以沉积在厂区周围的水体中。而本实验采集湖水水样的地点是在夏家湾湖塘, 该处处于秦山核电站排水口的下游, 所以相对来说水体中氚的含量会偏高一些。

实验所取的河水水样来自生活区的主要水源河流, 该处河水中氚的主要来源为降雨。其平均含量为1.16Bq/L, 远小于核电厂环境辐射防护规定^[5]。而自来水由于经过过滤、净化等处理, 水中氚的含量会有所下降, 在所测结果中均小于仪器的探测下限, 即小于2.57 Bq/L。

从表 2的结果中可以看出, 苏州市地表水和饮用水样品活度全部低于仪器的探测下限, 因而河水和湖水样品活度小于1.82 Bq/L, 自来水样品活度小于2.72 Bq/L(由于2010年1月秦山核电站进行了低本底液闪测量仪的标定, 所以2009年10月与2010年3月显示的仪器最低探测浓度有差异)。这一结果与1995 ~ 1996年上海、江苏等地自来水、江水、河水中氚的含量^[6]较为一致, 说明苏州地区的地表水未受到氚的污染。

取1.82 Bq/L为苏州地区地表水含量, 苏州地表水中氚的含量较秦山周围地区湖水含量低很多, 在统计学上有显著差异, P < 0.05。由于环境水氚浓度在枯水期略高于丰水期, 但差异无显著性^[6], 所以秦山地区和苏州市水样的取水时间不同, 不影响实验结果。综合附表 1和附表 2可以看到, 苏州和秦山地区河水中氚的含量差异不大, 且两地的含量均与1991-1993年我国江、河水中氚的含量相近^[7], 因而秦山核电站生活区的河水以及更远地区的水体几乎没有受到核电站排出氚的影响。但是本实验中, 秦山地区湖水中氚的含量, 平均为8.42Bq/L, 明显高于苏州湖水1.16Bq/L及l99l—1993年期间我国江苏周边湖库水氚浓度1.01Bq/L^[7]。由此可见, 秦山核电站的建立对其排水口周边地区湖库水中氚的含量是有影响的, 但经过水体的流动、稀释和自净作用, 处在相对较远地区的河、湖水中氚含量基本正常。

根据调查, 秦山核电厂运行前周围20km范围内饮用水中的氚含量为3.3 ~ 13.5Bq· L^-1, 并且运行前秦山核电厂周围环境水氚放射性水平为一般本底水平^[8], 各采样范围与对照地区的饮用水氚浓度差异无显著性(P > 0.05), 也与国内其他地区或其他国家的饮用水氚浓度相接近^[8-10]。对比本次试验的结果, 可见秦山核电站建立前后, 饮用水中氚的含量几乎没有差异, 因此对周边居民的饮水影响较小。

3 结论

在秦山核电站建立后, 苏州地区的地表水氚含量与1995 ~ 1996年上海、江苏等地自来水、江水、河水中氚的含量较为一致, 说明苏州地区的地表水未受到氚的污染。

秦山周围地区湖水中氚的含量最高, 但是仍然在国家规定的排放标准之内, 不会对当地及其他地区的地表水和居民饮用水造成大的影响。

苏州地区饮用水中氚含量与秦山核电站建立前、后秦山周围地区饮用水中含量基本一致, 说明秦山核电站的氚的排放并未影响当地及其他地区的居民的饮用水。