表1
黄河是我国第二大河, 流程全长5 464公里, 流域面积75.24万平方公里, 流域内有耕地2.7亿亩, 总人口1.3亿。为确保黄河流域居民用水安全, 有必要调查黄河水系的放射性水平, 了解其水中放射性物质的分布特点和地区差异, 并做出卫生学评价。
1 调查内容与方法 1.1 调查内容根据黄河水系的地理特点, 在黄河干流、支流和与之沟通的湖泊和水库设调查点66个, 在1992年3~ 5月枯水期和7~ 10月丰水期采集水样、水沉淀、河底泥、岸边土壤和鲤鱼, 分析测量项目有总α、总β、90Sr、137Cs、U、Th、226Ra、3H、40K、210Po、210Pb。
1.2 样品预处理与分析测量方法黄河水中含沙量较多, 采水后静置一段时间, 将水和水沉淀分离, 水沉淀、底泥和岸边土壤分别在110℃烘干和研碎, 60目过筛。鲤鱼去鳞、鳍、鳃和内脏, 用蒸干法将肉与骨刺分开, 烘干, 450 ℃灰化。黄河水系各种样品的总α、总β、90Sr、137Cs、U、Th、226Ra、3H、40K、210Po和210Pb采用国家颁布的标准方法和国内通用的经典方法分析测量[1, 2] (底泥、土壤样品用γ能谱仪分析, 铀、钍数据为238U、232Th的结果, 其他样品使用化学法, 铀钍数据为天然U、Th结果)。
2 结果分析 2.1 黄河水系水中放射性水平见表 1~3。
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表 1 黄河水系水中放射性水平Bq·L-1 |
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表 2 黄河水系干流、支流、湖泊和水库水放射性水平 |
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表 3 黄河水系枯水期和丰水期水中放射性水平(Bq·L-1) |
表 1说明, 黄河水系水中总α平均比活度与美国纽约州赫得森河水11.1×10-2 Bq·L-1相接近[3]。水中总β平均比活度比1984年长江水系水1.06 ×10-1 Bq·L-1高一倍多[4]。而与1979 ~ 1980年长江水(0.014~ 1.18 Bq/ L)相接近[5]。水中90Sr平均比活度与1979 ~ 1980年长江水系水9.99 ×10-3 BqL-1相接近[5]。其范围与世界大陆河流范围(3.7 ~ 37)×10-3 Bq·L-1的上限值接近, 但比下限值低[6]。水中137Cs平均比活度为1980年哥伦比亚河水0.37×10-3 Bq·L-1的3倍多[7]。水中U平均比活度为世界大陆河水2.54×10-2 Bq·L-1的3倍多[8, 9], 其范围与1980年北京地表水(0.76~ 20.29)×10-2 Bq·L-1相接近[10]。水中Th平均比活度为日本十大河流水均值10.9 ×10-4 Bq·L-1的1/ 3[11]。水中226Ra平均比活度为美国河水1.11 ×10-4 Bq·L-1的1.5倍[9]。水中3H平均比活度是中国江河水10.5 Bq·L-1的1/ 2, 较核试验前淡水中3H 0.4 Bq·L-1高10倍多[13]。水中40K平均比活度为1984年长江水0.49 ×10-1 Bq·L-1的3倍多[4]。水中210Po平均比活度与福建省江河水4.81 ×10-3 Bq·L-1相接近[14]。水中210Pb平均比活度仅为福建省江河水5.82 ×10-3 Bq·L-1的1/5。
表 1还说明, 黄河水系水中总α、137Cs和40K比活度范围分别比1984年长江水系水相应核素(1.1 ~ 27.4)×10-2 Bq·L-1、(0.03~ 2.71)×10-3 Bq·L-1和(0.15 ~ 1.28)×10-1 Bq·L-1都大[4]。水中Th、226Ra和3H比活度范围比1984年长江水系水相应核素(0.8~ 43.6)×10-4 Bq·L-1、(0.4~ 25.7)×10-3 Bq·L-1和(1.9~ 19.2 Bq·L-1)都小[4]。水中210Po比活度范围比美国河水(0.35~ 1.85)×10-3 Bq·L-1大[15]。水中210Pb比活度范围比辽宁省河水(0.1~ 10.7)×10-3 Bq·L-1小[16]。
表 2说明, 黄河水系干流、支流和湖泊与水库水中Th和137 Cs平均比活度分别相接近。统计学检验表明黄河水系支流水中总α和40K平均比活度都非常显著地大于干流水。而干流水中226Ra和3H平均比活度都显著地大于支流水。
表 3说明, 黄河水系枯水期水中90Sr、U、Th、3H和40K与丰水期水相应核素相接近。统计学检验表明, 黄河水系枯水期水中总α、总β、137Cs、210Po平均比活度与丰水期水中相应核素差异有非常显著性(P < 0.01), 丰水期水中226Ra平均比活度与枯水期水相应核素差异有非常显著性(P < 0.01)。
2.2 黄河水系水沉淀中放射性水平(表 4)|
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表 4 黄河水系水沉淀中放射性水平(Bq·kg-1) |
统计学检验表明, 黄河水系水沉淀中总α平均值显著地大于总β平均值。水沉淀中90Sr平均比活度为137Cs的4倍多。水沉淀中U、Th和226Ra平均比活度处于同一数量级。
2.3 黄河水系底泥中放射性水平(表 5, 6)|
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表 5 黄河水系底泥中放射性水平(Bq·kg-1) |
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表 6 黄河水系干流、支流和湖泊与水库底泥中放射性水平(Bq·kg-1 |
黄河水系底泥中总α平均比活度为1984年长江水系底泥中总α15.3 ×102 Bq·kg-1的1/ 2, 底泥中的总β平均比活度与1884年长江水系底泥中总β 7.57×102 Bq·kg-1相接近[4], 地壳中226Ra平均比活度为7.40 ×101 Bq·kg-1[7], 是黄河水系底泥中226Ra平均比活度的2.5倍(表 5)。统计学检验表明, 黄河水系支流底泥中137Cs、238U和232Th平均比活度都显著地大于干流底泥中相应核素的平均比活度。
2.4 黄河水系河岸土壤中放射性水平(表 7)|
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表 7 黄河水系河岸土壤中放射性水平(Bq·kg - 1) |
黄河水系河岸土壤中137Cs、238U、232Th和226Ra平均比活度依次分别比我国陆地土壤中相应核素10.15 Bq·kg-1、3.85 ×101 Bq ·kg-1、5.46 ×101 Bq·kg-1和3.76×101 Bq·kg-1都低[17], 河岸土壤中137Cs平均比活度为汉江沿岸土壤中137Cs平均比活度1.78 Bq·kg-1的1/ 3。[18]河岸土壤中137Cs比活度范围比台湾省土壤中137Cs比活度范围1.9 ~ 11.1 Bq·kg-1低[19]。河岸土壤中238U和232Th平均比活度与范围依次分别和世界土壤中相应核素2.5 ×101(1.0 ~ 5.0)×101 Bq·kg-1和2.5 ×101(0.7~ 5.0)×101 Bq·kg-1相接近[20]。
2.5 黄河水系鲤鱼中放射性水平(表 8)|
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表 8 黄河水系鲤鱼肉中放射性水平(Bq·kg -1) |
黄河水系鲤鱼肉中90Sr和137Cs平均比活度分别比长江干流鲤鱼肉中相应核素0.43 ×101 Bq·kg-1和1.58 ×10-2 Bq·kg-1大[21], 鲤鱼肉中U平均比活度为江西省淡水中鲤鱼肉中U平均比活度0.37×10-1 Bq·kg-1的5倍[22], 鲤鱼肉中Th平均比活度与河南省淡水中鲤肉中Th比活度3.72 ×10-2 Bq·kg-1相接近[23]。
3 讨论 3.1表 1说明, 黄河水系水中137Cs、226Ra、210Po和210Pb平均比活度处于同一数量级, 水中90Sr和U平均比活度比上述核素高1个数量级, 水中Th平均比活度最低, 水中3H平均比活度最高。黄河水系水中各种放射性核素比活度都低于国家对露天水源的限定值[24]。
3.2统计学检验表明, 黄河水系水沉淀中137Cs、90Sr和226Ra平均比活度都显著地大于底泥中相应核素, 这可能与水中悬浮物对上述核素的强烈吸附有关。
3.3黄河水系水、水沉淀、底泥和土壤中137 Cs/ 90Sr比值从0.069到0.24差异很大, 这可能与90Sr不易被土壤束缚, 而137Cs在土壤中几乎不迁移有关。226Ra和U平衡时其比值为0.34× 10-6, 黄河水系水和水沉淀中226Ra/U的比值分别为1.48 ×10-8和8.92×10-7, 说明226Ra和U在水和水沉淀中处于不平衡状态。
3.4黄河水系水中总α — U和总β — 40K有正相关关系, 黄河水系枯水期底泥中总α —238U和总β — 40K也呈正相关关系, 丰水期底泥也是如此。
3.5黄河水系各种放射性核素在底泥中的分配系数以232Th最高为1.69×105, 238U的分配系数最低为6.78 ×102, 说明232Th难溶于水, 沉积于河底的份额较多, 238U在水中易形成可溶性络合物溶解于水中, 沉积到河底的份额较少。
3.6黄河水系鲤鱼肉的浓集因子以总β、Th和40K较高, 分别为2.40×102, 1.36×102和9.44×102, 鲤鱼肉中U的浓集因子最低为3.25, 上述浓集因子与1984年长江鲤鱼肉的浓集因子相接近[4]。
4 剂量估算按照居民每天饮用2.2升黄河水, 水中234U和238U各占天然铀活度的48.9%和48.9 %为依据, 使用ICRP 30号出版物给出的每摄入1 Bq核素所致居民全身的有效待积剂量当量的参数进行剂量估算[25]。结果列于表 9, 可知黄河水系水中234U和238U所致居民的有效待积剂量当最高, 其次是水中210Po和210Pb所致剂量, 其他几种核素的贡献都比较小, 9种核素所致有效待积剂量当量总和为8.64 μSv。
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表 9 饮用河水所致居民有效待积剂量当量(μSv) |
黄河水系水中各种放射性核素比活度都低于国家对露天水源的限定值[24], 鲤鱼中各种放射性核素比活度都低于我国食品中放射性物质限制浓度标准[26]。其他调查项目中各种放射性核素比活度也处于较低水平。黄河水系不同部位和不同采样时间的黄河水之间、水沉淀之间和底泥之间的一些放射性核素之间存在着显著差异。黄河水系水中一些放射性核素之间有正相关关系, 底泥中亦有这种现象。232Th在底泥中的分配系数最高, 238U在底泥中的分配系数最低。黄河水系水所致居民的有效待积剂量当量为8.64 μSv, 远低于我国“放射卫生防护基本标准”中规定的公众剂量限值[27]。
本调查工作得到青海省职业病防治院、甘肃省放射卫生防护监督监测所、宁夏回族自治区劳动卫生职业病防治所、内蒙古自治区放射卫生防护所、山西省卫生防疫站、陕西省卫生防疫站和河南省职业病防治所的大力协助, 在此一并致谢。
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