90Sr是主要的裂变产物之一。由易裂变核素235U、233U和239Pu裂变产生的90Sr份额分别为5.9%、6.8%和2.1%。环境中的90Sr主要来源于20世纪50年代的全球大气层核武器试验,其后主要由反应堆运行产生[1]。在放射性锶的同位素中以90Sr危害最大,主要是因为其物理半衰期(28.6a)和生物半衰期(49.3a)较长,会取代钙持久沉积在造血的骨骼系统中。放射性生态学研究发现,相比于其它放射性核素,放射性锶在环境介质中具有较高的迁移性[2]。因此,90Sr放射性水平调查一直是环境放射性水平研究和环境影响评价的重点对象。
防城港核电厂作为西部地区和少数民族地区首个运行的核电基地,其一期工程建设了两台CPR 1 000核电机组,一、二号机组分别于2016年1月1日和2016年10月1日投入商业运行。为了解防城港核电厂周围环境放射状况,评估核电厂运行后对周围环境的辐照影响,开展90Sr放射性水平调查十分必要并且具有重要意义。
1 材料与方法 1.1 采样与布点本次调查的环境介质包括大气环境、陆地环境介质及其食物链、水环境介质及其食物链,调查范围以防城港核电厂为中心半径约15 km(监测点位分布见图 1),调查时间为2016—2018年。按照《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61—2001)及《全国辐射环境监测方案》开展调查,共调查17个环境介质,采集276个样品。样品名称、采样点数和采样频率列于表 1。
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图 1 监测点位分布图 |
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表 1 样品名称、采样点数和采样频率 |
大气沉降物采用沉降物采样器采集,连续每季度采集一季度沉降物。雨水样用19.8 cm×45.2 cm自动雨水采样器采集,连续每季度收集一季度的雨水,记录每月雨水总量;饮用水从水库或自来水龙头采集,每季度采集一次;地下水用水泵从指定监测井内采集,每半年采集一次;地表水及海水在指定地方采集,每半年采集一次。水样均盛装在聚乙烯瓶内,经酸化后送至实验室测量。土壤、岸边沉积物、底泥按指定地点采集表层土或淤泥,每年采样一次,分析前经过称重、烘干、研磨、过筛等处理。生物样按指定时间、地点和品种采集,取可食部分,洗净、称鲜重,按规定程序烘干、碳化、灰化,计算鲜灰比,送实验室测量。
1.2 分析原理和方法本次调查采用的分析方法及仪器见表 2。90Sr采用萃取色层法测定,其主要原理为:涂有二一(2-乙基已基)磷酸酯(简称HDEHP)的聚三氟氯乙稀色层柱从pH=1.0的样品溶液中定量吸附钇,使钇与锶、铯等低价离子分离。再以1.5M硝酸淋洗色层柱,清除钇以外的其他被吸附的铈、钷等稀土离子,并以6M硝酸解吸钇,实现90Y的快速测定。或者把通过色层柱后的流出液(pH=1)放置14d后,再次通过色层柱,分离和测定90Y,水样中的90Sr浓度根据其子体90Y的β活度来确定。
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表 2 监测仪器和方法 |
质量保证措施严格按照质量管理体系要求,所选用的方法现行有效,并通过了国家认监委的资质认定。用于刻度放射性测量仪器的标准源、标准溶液和标准物质,均由中国计量科学研究院等权威计量部门提供和检定。低本底α/β计数器按照《辐射环境监测技术规范》的要求,进行泊松分布检验和长期可靠性检验,并绘制质控图,为数据结果的准确可靠提供保证。定期进行空白样测定;随机抽取10%~20%样品作平行样测定;随机抽取10%~20%样品进行加标回收率测定,不定期添加“盲样”作对照分析,控制分析结果的准确度。参加生态环境部组织开展的“全国辐射环境监测技能竞赛”,以及与其他实验室开展比对活动。对监测过程实行全过程质量管理,保证结果的准确可靠。
2 结果 2.1 样品测量结果统计调查数据按照品种分组,分别计算算术平均值和单次测量标准差,表示该介质90Sr活度浓度和其离散程度。低于探测限的数据,取探测限的二分之一值参与统计,计算平均值和标准差。各环境介质中90Sr活度浓度调查结果列于表 3。
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表 3 防城港核电厂周围环境介质中90Sr活度浓度 |
监测结果显示,2016—2018年5个监测点的大气沉降物中90Sr活度浓度范围为0.151~3.78 mBq/m2·d,雨水中90Sr活度浓度范围为0.317~6.48 mBq/L;监测结果与设在南宁的广西标准站对照点(2016—2018年范围:沉降物0.88~2.03 mBq/m2·d,雨水0.193~3.43)mBq/L处于同一水平。
2.3 水体中90Sr活度浓度从表 4可以看出,饮用水、地下水、地表水、海水中90Sr活度浓度基本处于同一水平,活度浓度在 < 0.350~4.59 mBq/L之间。其中,地表水和海水中90Sr活度浓度与运行前本底调查结果[3]及对照点在同一活度浓度范围内,饮用水和地下水90Sr活度浓度与对照点相比无明显差异,海水中90Sr活度浓度低于《海水水质标准》(GB 3097—1997)规定的限值(4 Bq/L)。
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表 4 2016—2018年防城港核电厂周围环境水体中90Sr活度浓度 |
土壤、岸边沉积物、潮间带土、底泥中90Sr活度浓度变化不大,90Sr活度浓度均值分别为0.677Bq/kg、0.435Bq/kg、0.671Bq/kg、0.470Bq/kg。土壤中90Sr活度浓度为0.160~3.62 Bq/kg,处于运行前本底调查结果范围(LD~8.15Bq/kg)内[3];底泥中90Sr活度浓度为0.180~0.736 Bq/kg,处于运行前本底调查结果范围(LD~3.31Bq/kg)内[3]。
2.5 陆生植物中90Sr活度浓度表 3所列的调查结果显示,不同品种的陆生植物中90Sr活度浓度有一定差别,其中松针最高,均值为2.78Bq/kg·鲜。陆生植物松针、大米、青菜中90Sr活度浓度与1995—2006年我国部分地区植物样品中放射性水平(部分省、自治区、直辖市采集的松针样品中90Sr平均比活度为4.29 Bq/kg·鲜,大米为0.17 Bq/kg·鲜,青菜为0.18 Bq/kg·鲜)相比[4],属正常放射性水平范围。
2.6 海洋生物中90Sr活度浓度海洋生物中90Sr活度浓度相对陆生生物较低,植物中90Sr活度浓度要比动物中相对较高,红树林中90Sr活度浓度均值为0.296 Bq/kg·鲜,高于虾(0.0862 Bq/kg·鲜)和牡蛎(0.0660 Bq/kg·鲜)中90Sr活度浓度。红树林和牡蛎中90Sr活度浓度与运行前本底调查结果处于同一水平(0.158~0.209 Bq/kg·鲜、0.032~0.171 Bq/kg·鲜)[3]。
2.7 与其他地区比较表 5列出了防城港核电厂周围环境介质中90Sr活度浓度与其他地区比较的情况,数据表明,防城港核电厂周围环境中沉降物、饮用水、地表水、海水、土壤、海洋底泥和潮间带土、稻米、红薯叶、松针、虾和牡蛎中90Sr活度浓度与我国其他地区调查结果相近。
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表 5 与国内其它地区环境样品中90Sr活度浓度比较 |
通过对防城港核电厂周围环境中90Sr放射性水平的调查与分析,得出沉降物与雨水中90Sr含量与对照点处于同一水平;水体中90Sr含量与对照点处于同一活度浓度范围,其中地表水和海水中90Sr活度浓度与运行前本底调查结果处于同一水平;土壤、岸边沉积物、潮间带土、底泥中90Sr活度浓度与运行前本底调查结果处于同一水平;陆生植物松针、大米、青菜中90Sr活度浓度与1995—2006年我国部分地区植物样品中在同一水平,属正常本底范围;海洋生物中红树林和牡蛎中90Sr活度浓度与运行前本底调查结果处于同一水平。防城港核电厂周围环境中沉降物、饮用水、地表水、海水、土壤、海洋底泥和潮间带土、稻米、红薯叶、松针、虾和牡蛎中90Sr活度浓度与我国其他地区调查结果相近。
根据调查结果分析,防城港核电厂运行以来,周围环境中90Sr放射性水平在正常范围内波动,并未发现异常。防城港核电厂运行平稳,暂未发现对周边居民和环境产生放射性危害。
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