自然界中每时每处都存在放射性物质与放射线。天然水平的放射线对人没有损害, 若人为地向自然环境排放放射性物质可致环境放射性水平高于天然本底, 甚而造成放射性污染。放射线是世界公认的致癌因素, 放射性污染可危害人类及其后代的健康^[1]。随着我国工业化和城镇化进程的加快, 近年来水体污染的相关报道增多, 尽管目前尚没有见到影响一定范围的放射性污染的报道, 但水环境中的放射性水平正日渐受到公众的关注和政府的重视^{[2, 3]}。在2012年中国环境状况公报中, 关于辐射环境已独立成章, 其中生活饮用水中的总α、β放射性活度已在国家标准中明确列为重要监测指标^[4]。衡阳市地处湘江上游, 工农业及人民生活用水全部来自湘江这条母亲河。因此, 了解衡阳市湘江水域总α、β放射性水平对保护环境、制定本地经济发展规划等具有重要意义。本文对湘江衡阳段水总α、β放射性指标进行了检测, 并就检测数据进行了放射卫生学分析及评价。

1 实验与方法 1.1 仪器与试剂 1.1.1 仪器

BH 1216型低本底α、β测量仪(北京核仪器厂)、电炉、马弗炉、远红外干燥箱、电子分析天平、瓷坩埚等。

1.1.2 试剂

硫酸、乙醇等, 均为分析纯。

1.1.3 标准源

已知比活度的²⁴¹Am标准物质、KCl标准物质, 均为优级纯。

1.2 样品采集

根据卫生学原理, 采样点选取对照点和控制点进行布设。控制点重点选择远离生活饮用水源且有可能存在污染的水口山附近, 对照点选择较少受到衡阳市境内放射性污染的憩山, 以及根据自然和社会等因素选择衡阳市内湘江沿岸不同地点, 每个采样点样本量3个。采样时间在一年(2012年3月- 2013年3月)内的丰水期(5、6月)和枯水期(11、12月)。采样点距离岸边≥1.0 m, 在水面下0.5 m, 均用专用采样壶、瓶收集。所采水样加入适量浓硝酸酸化至pH值保持在1~2, 静置24 h。

1.3 水样处理 1.3.1 灰化

取2 L经酸化的水样, 分次加进1 000 mL烧杯中, 置于可调温电热板上300℃加热, 水样蒸发至约少于50 mL时转移到预先洗净的瓷坩埚中, 用少量水样多次洗涤烧杯, 洗液全部收集到瓷坩埚中, 继续在电热板上加热蒸干。蒸干的水样残渣送入马弗炉灰化, 经多次预实验发现灰化加热条件为400℃, 加热时间为18 h, 待灰化完全。

1.3.2 样品源的制备

准确称量固体残渣总质量后, 取灰样100 mg放入已知重量的样品盘中, 用无水乙醇辅助铺样, 要求粉末均匀平整, 放入红外干燥箱100℃烘干12 h, 待冷却后置于干燥器中备测。

1.4 测量与计算 1.4.1 测量

采用BH 1216低本底α、β放射性测量仪(北京核仪器厂), 以优级纯²⁴¹Am和KCl分别作为总α、β放射性测量的标准源。测量方法采用中等厚度相对测量法^[5]。

1.4.2 计算

数据处理应用了相对测量原理, 即同一个BH1216低本底α、β测量仪对标准源和样品的探测效率相同。运用活度公式(1)和标准偏差公式(2), 计算得出衡阳段湘江各采水点水样总α、β放射性活度水平。

1)

2)

式中:C-为样品中总α、β放射性比活度浓度, Bq/L; R_b-为测量的样品中总α、β计数率, 计数/s; R₀-为测量的α、β本底计数率, 计数/s; ε-α、β标准源效率; V-水样体积, L; m-从V升水样蒸干, 灼烧后所得的总残渣量, mg; m_b-装入样品盘中被测样质量, mg; A-修正系数, 默认情况下, A=1;t_bt₀-分别为样品和本底测量的总时间, s。

2 结果与分析 2.1 湘江衡阳段水体总α、β放射性水平

依据上述公式计算得出各水样总α、β放射性比活度, 见表 1。

由表 1可知, 枯水期时段内, 水样的总α放射性水平0.0277~0.058 Bq/L; 水样的总β放射性水平0.0958~0.3742 Bq/L; 丰水期时段内, 水样的总α放射性水平0.0012~0.0068 Bq/L; 水样的总β放射性水平0.013~0.021 Bq/L。经方差分析, 各水样间差异无统计学意义(P > 0.05)。

2.2 水体放射性水平的时空分析 2.2.1 各采样点之间水体放射性水平的分析

图 1、图 2表明各采样点水样总α、β放射性活度基本处于相同水平, 仅采样点1(水口山附近)总α、β放射性活度值稍高, 因水口山位于衡阳市重要铅锌矿区, 也伴生了其他多种重金属, 因此增加了该地水样的放射性活度。与GB 5749-2006中水的放射性标准比较, 仍在正常范围内, 所以当地水体尚未受到人工放射性核素污染。

2.2.2 不同采样时段水体放射性水平的分析

枯水期与丰水期的总α、总β放射性活度值的比较见图 3、图 4。丰水期由于降水丰富, 水量增大, 水体中的放射性物质被稀释, 因而总α、总β放射性活度(浓度)要低于枯水期。枯水期内总α、总β放射性水平属于国标正常范围, 处于自然无污染状态。

3 结论

湖南省素有"有色金属之乡"之称, 而且大多数有色金属的开采冶炼也集中分布在湘江流域, 有色金属矿大多伴生一些放射性元素^[7]。因此, 进行湘江衡阳段水总α、β放射性水平的调查和评价对保护环境, 了解该地区环境放射性水平, 制定本地区经济发展规划都具有十分重要的意义。

由以上结果分析知衡阳段湘江水总α放射性水平为0.0012~0.058 Bq/L, 总β放射性水平为0.013 ~0.3742 Bq/L, 均低于GB 5749-2006生活饮用水卫生标准中总α比活度0.5 Bq/L和总β比活度1.0 Bq/L的放射性标准; 所以衡阳段湘江水体未受到人工放射性核素的污染。