放射性核素可以通过食入、吸入和皮肤渗入三种途径进入人体，食入为主要途径，通过呼吸道和皮肤进入的较少，食入途径中食物贡献约占94%～95%，饮用水占4%～5%，环境中放射性核素进入人体的主要途径之一就是通过食物的摄入^[1-3]。²¹⁰Po是天然铀系衰变子体，属于极毒性核素，是人类受到天然本底辐射的重要组成部分，它可以通过食物链转移进入人体，UNSCEAR2000报告中指出，世界居民因食入所致的平均待积有效剂量中²¹⁰Po占比为59.1%^[4]。蔬菜是居民年食用量最多的食品，调查蔬菜中的²¹⁰Po含量就显得尤为重要。

1 材料与方法

Tran Thi Van等人对越南红河三角洲食材的研究中，采集了根茎类和叶菜类两类蔬菜，并对两种状态（烹饪和未烹饪）的蔬菜进行了测量，发现烹饪后的根茎类蔬菜²¹⁰Po含量均小于探测限（5 mBq/kg，干），未经烹饪的根茎类蔬菜²¹⁰Po含量为(12.9 ± 1.1) Bq/kg（干），所造成的年剂量贡献为6.32 μSv，叶菜类²¹⁰Po含量为(22.3 ± 6.71) Bq/kg（干），年剂量贡献为68.5 μSv，可以看出在烹饪后²¹⁰Po含量减少了很多，且叶类蔬菜²¹⁰Po活度浓度及年剂量贡献都要高于根茎类蔬菜^[5]。Maria Assunta Meli对意大利膳食中的果菜类、叶菜类和其它类蔬菜进行了测量，活度浓度均值分别为0.013、0.129、0.017 Bq/kg（鲜），叶菜类的活度浓度范围在0.007～0.651 Bq/kg（鲜），年剂量贡献为9.36 μSv（成人），可以看出叶菜类²¹⁰Po含量还是要明显高于其它类蔬菜^[6]。M.S. Al-Masri等人对叙利亚南部的农作物进行了研究，结果表明²¹⁰Po从土壤到植物叶片的传递因子较大，高于根茎与果实，因此蔬菜叶片中²¹⁰Po含量较高，高于其他食材，这是造成叶菜类蔬菜的²¹⁰Po含量和所致内照射剂量高的主要原因^[7]。Chang Woo Lee等人对韩国的叶菜类、根菜类和果菜类几种蔬菜进行了研究，发现空气中的²¹⁰Po沉积在叶类蔬菜的可食用部分，导致叶类蔬菜中²¹⁰Po含量最高，因此所致年有效剂量也最高，为16.9 μSv^[8]。于凤义等人对北京市主要蔬菜中的²¹⁰Po含量进行了测量，七种蔬菜的²¹⁰Po含量在6.27×10⁻² Bq/kg～3.80×10⁻¹ Bq/kg（鲜），且菜叶比菜茎的²¹⁰Po含量高出5倍之多^[9]。李鹏翔等人估算了常见的四种蔬菜所造成的年剂量约为27.3 μSv，剂量贡献仅低于粮食^[10]。

本研究以此为研究背景，共采集14种食用量高的蔬菜进行测量，通过市场采购蔬菜样品，以湿式消解和银片自沉积的方法进行样品处理，使用半导体α谱仪对处理好的银片进行测量，测得²¹⁰Po和²⁰⁹Po的计数，对样品中²¹⁰Po进行活度浓度及所致内照射剂量的估算，对比分析各类蔬菜的²¹⁰Po含量以及与国内外相关数据的差别。

1.1 样品处理

蔬菜清洗后取可食用部分进行切碎处理，放入搪瓷托盘进行称重，其质量为鲜样质量，之后将其置于烘箱调温100℃进行烘干，至完全烘干取出，其重量为干重，以此计算样品的干鲜比η，计算公式如下：

$ {{\eta }} = \dfrac{{{{{m}}_2} - {{{m}}_0}}}{{{{{m}}_1} - {{{m}}_0}}} $

(1)

其中，m₀是空白搪瓷盘的重量，kg；m₁为烘干前蔬菜鲜样与托盘的总重，kg；m₂为烘干后蔬菜干样与托盘的总重，kg。

处理好的干样密封于塑封袋内并进行低温干燥保存，留做²¹⁰Po分析。

1.2 主要试剂与仪器

²⁰⁹Po标准溶液，用1 mol/L盐酸溶液进行稀释，经测定活度为3.18 × 10⁻² Bq/g。双氧水、浓盐酸（12 mol/L），并配制6 mol/L、3 mol/L、0.5 mol/L盐酸、抗坏血酸、浓硝酸（12 mol/L）、去离子水等，均为分析纯化学试剂。数控电热烘箱（0～120℃），电子分析天平（0.001～420 g），数显电热板（0～400℃，最小调控温度1℃）。八道半导体α谱仪，本底计数 < 2计数/d，探测效率在18.7%～22.5%范围内。银片剪成20 mm的圆形备用。

1.3 湿式消解与银片自沉积

目前国内外对²¹⁰Po测量使用的方法也基本是湿式消解和金属自沉积结合的方法，虽然回收率不太稳定，但相比较而言在其他方面的可操作程度比较好。湿式消解属于氧化分解法，该方法的优点在于依靠氧化剂的氧化特性来对含有机物多的样品进行处理，达到分解有机质的效果，适用性强、挥发损失小且处理速度快。

在相关文献及国标中，使用的都是硝酸-高氯酸-盐酸进行湿式消解，在一些文献中，将高氯酸替换为双氧水，因为同属于氧化剂，高氯酸的危险性较高，操作中会存在很多不安全因素，而双氧水的氧化性虽然没有高氯酸强，但操作中会更加方便，在处理多个样品时具有很大的优势。林广云等人的研究中^[11]，对不同的湿式消解体系（HNO₃ + H₂O₂；HNO₃ + HClO₄；HNO₃ + H₂SO₄ + HClO₄）预处理陈皮样品结果进行了对比，几种处理方式的结果差别不大，基本一致，回收率都在90%以上，由于本研究所测样品蔬菜中有机物不是很多，因此不需要选用氧化性过强的氧化剂进行处理，本实验考虑到高氯酸的危险性，做了相关替换，使用的氧化剂为双氧水。

电子天平称取5 g左右干样，搅碎后放入干净烧杯，滴加²⁰⁹Po标准溶液1 ml（3.18 × 10⁻² Bq/g），称重确定加入量，之后缓缓加入20 ml浓硝酸，并不断搅拌，在电热板上加热消解，电热板温度控制为90 ℃左右，不时滴加H₂O₂进行氧化，至溶液无反应时盖上盖子加热蒸干。冷却后加入12 mol/L浓盐酸12 ml，浸没并置于电热板加热消解，直至溶液呈无色澄清状，蒸发至干。之后分别加入6 mol/L盐酸，3 mol/L盐酸，多次过滤，滤液在加热板继续蒸发至干，加入0.5 mol/L盐酸60 ml，搅拌溶解，冷却至室温，加入1 g抗坏血酸做掩蔽剂，消除三价铁离子及其他重金属离子的干扰。投入打磨好的银片，置于恒温水浴搅拌装置中自沉积5 h，水浴温度控制在90 ℃左右，搅拌频率100 r/min，结束后取出银片并用蒸馏水将冲洗干净，在室温下晾干。

1.4 ²¹⁰Po活度浓度计算

使用α谱仪对镀好的银片进行测量，测量时间为4天，得到²⁰⁹Po和²¹⁰Po的计数，根据公式（2）计算前处理放化回收率r（%），根据公式（3）计算样品中²¹⁰Po的活度浓度A₂₁₀（Bq/kg）：

$ r=\dfrac{{n}_{209}}{{\varepsilon }\cdot {C}_{209}} $

(2)

其中，n₂₀₉为所测银片上²⁰⁹Po计数率，s⁻¹；ε为刻度仪器探测效率时，刻度源的计数效率，C₂₀₉为加入的²⁰⁹Po示踪剂活度（Bq）。

$ {{{A}}_{210}} = \frac{{\left( {{{n}} - {n_b}} \right) \cdot 1000 \cdot {{\eta }} \cdot {e^{\lambda t}}}}{{{{r}} \cdot {{\varepsilon }} \cdot {{m}}}} $

(3)

式中，A₂₁₀为样品中²¹⁰Po的活度浓度，Bq/kg；n为样品总计数率，s⁻¹；n_b为仪器的本底计数率，s⁻¹；1000为质量转换系数；η为样品干鲜比；m为分析样品量，g（干样）；e^λt为²¹⁰Po的衰变修正因子；t为从银片制好到放进α探测器的时间间隔，s；λ为²¹⁰Po的衰变常数，s⁻¹。

2 结果 2.1 活度浓度水平

经过测量，14种蔬菜中的²¹⁰Po活度浓度结果见表1，与中国辐射水平^[12]中的数据进行对比，数据均在合理的测定范围。

在此次所调查的14种蔬菜中，范围在8.34 × 10⁻³～1.27 Bq/kg（鲜），可以看出活度浓度差别还是比较大的，横跨三个数量级，除了香菇，其他13种蔬菜的活度浓度水平均在中国辐射水平的参考范围之内，且与世界典型值^[4]（蔬菜：0.1 Bq/kg，鲜）处于同一水平或更低。在《食品中放射性物质限制浓度标准》中，给出的蔬菜中²¹⁰Po限制浓度为5.3 Bq/kg^[13]，此次测量值均在此范围内，且除了香菇其他蔬菜的测量结果均远小于此值。

叶菜类的四种蔬菜活度浓度范围在1.30×10⁻²～1.74×10⁻¹ Bq/kg，根茎类的两种蔬菜活度浓度范围在1.77×10⁻²～3.51×10⁻² Bq/kg，果菜类六种蔬菜范围在8.34×10⁻³～6.19×10⁻² Bq/kg，叶菜类蔬菜的²¹⁰Po含量最高这一点也与国内外相关研究结果相符。菌类的香菇的活度浓度为1.27 Bq/kg，高于其他几类蔬菜，与中国辐射水平给出的蔬菜活度浓度参考值有出入，原因在于香菇属于菌类，表面空隙较多较密，对干湿空气沉积²¹⁰Po吸收较多，因此²¹⁰Po含量较其他蔬菜类高一些，造成所测活度浓度较高。国外的Dagmara 等人对菌菇中的²¹⁰Po含量进行了相关测定^[14]，采集了波兰东北部森林地区的16个蘑菇，他们的研究结果表明，在蘑菇中²¹⁰Po含量范围在3.38～16.7 Bq/kg（干），以干鲜比选取0.1来计算，²¹⁰Po含量范围在0.34～1.67 Bq/kg（鲜），所致年有效剂量为2.03～10.02 μSv/a，高于²¹⁰Pb（1.60～4.63 μSv/a）。李春东等人关于食用菌对金属吸附作用的相关研究中^[15]，说明了食用菌由于自身特点，可以吸附环境中的多种重金属，从而降低环境污染，维持生态平衡，而植物往往只能对一两种重金属有吸附作用，因此在香菇中所测到的²¹⁰Po含量较高也在情理之中。

以成年男性居民为标准人进行估算，每年经蔬菜摄入的²¹⁰Po约为24.3 Bq/a，在现行国标《食品中放射性物质限制浓度标准》中规定成人²¹⁰Po年摄入量限值为2200 Bq/a^[13]，而《公众成员的放射性核素年摄入量限值》中规定的成人²¹⁰Po年摄入量限值为830 Bq/a^[16]，此次测量值未超过规定的²¹⁰Po年摄入量限值。武权等人对我国四个地区（天津、成都、镇江和太原）的成年男子摄入原生放射性核素所致内照射剂量进行了计算，结果表明，这四个地区成年男子²¹⁰Po的年摄入量为91.6 Bq/a，不存在显著差异^[17]。在欧洲，²¹⁰Po年摄入量小于135 Bq/a，日本较高，在175～252 Bq/a。

2.2 内照射剂量估算

内照射剂量估算有直接法和间接法两种方法，相关研究一般使用间接法进行估算，即直接通过测量食品中放射性核素的活度浓度并根据食用量进行计算^[18]。膳食组成参考近几年各地区数据进行综合整理，根据相关GB 18871—2002中的剂量转换因子（公众成员食入单位摄入量所致待积有效剂量：成人1.2 μSv/Bq），估算经这些蔬菜摄入²¹⁰Po的剂量贡献，公式如下：

$ E={{I}}\cdot P $

(4)

式中：E为食入²¹⁰Po所致待积有效剂量，µSv；I为蔬菜中²¹⁰Po的年摄入量，Bq/a；P为成人食入²¹⁰Po的剂量转换因子，μSv/Bq。

14种蔬菜中²¹⁰Po活度浓度及所致内照射剂量见表2，消费量根据近几年统计数据^[19-22]进行估算，选取最大值，可以算出每年居民人均蔬菜消费量为182.5 kg，14种蔬菜取平均值进行估算。

14种蔬菜所致待积有效剂量为29.2 μSv/a，国内外相关研究中的数值差别不大，且本研究中加入了剂量贡献最高的香菇，只考虑居民常食用的叶菜类、根茎类和果菜类几类蔬菜，我国居民的平均摄入水平要低于其他国家，再考虑到蔬菜经烹饪后²¹⁰Po含量损失较大，因此蔬菜的²¹⁰Po剂量贡献远比该估算要小得多，不会对居民健康水平造成影响。

对于食入摄入量来说，世界居民所受平均待积有效剂量的98.8%来自²¹⁰Po（59.1%）、²¹⁰Pb（19.5）、²²⁶Ra（5.6%）、²²⁸Ra（14.6%）这四种核素，联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）给出经食入所致内照射剂量约为0.29 mSv/a，中国辐射水平给出这四种核素所致年有效剂量为315 μSv^[12]。诸洪达等人对我国成年男子经膳食摄入的天然放射性核素进行了估算，结果表明这四种核素的年待积有效剂量分别为163 μSv/a、74.5 μSv/a、7.7 μSv/a、39.9 μSv/a^[23]，共285.1 μSv/a，食入途径的天然放射性核素总共所致内照射为289.0 μSv/a。本研究中蔬菜摄入的²¹⁰Po所致内照射剂量约为29.2 μSv/a，远低于这些参考水平，近几年居民膳食结构发生变化，且食品卫生得到了进一步保障，此外，本次调查的样本类别数较小，因此会出现计算结果总体偏小的情况。

3 讨论

此次调查市售蔬菜中²¹⁰Po水平及所致内照射剂量均在合理范围内，不会对居民的健康产生影响，但可以看出，随着居民生活水平的不断提高，膳食结构得以发生变化，从而导致这些核素的摄入量和剂量贡献的份额发生了变化，其中最显著的是²¹⁰Po所致年有效剂量越来越高，重要性提高，这个值得今后多加关注。