小清河流经山东省5个市地18个县市区, 地势平坦, 水流缓慢, 沿河有化工、建材、有色金属等排污企业800多家, 此外还有些使用放射性同位素的医疗和科研单位, 1996年日均排污水量达85.5万吨, 远远超过了小清河河水的自净能力, 导致水质恶化, 水中悬浮物较多, 严重影响了沿河的生态环境和经济发展。为配合山东省"九五"期间最大的水利建设项目"小清河干流治理工程", 掌握小清河干流放射性水平, 于1997~ 1999年对小清河水中的悬浮物放射性水平进行了分析调查。

1 研究方法 1.1 样品采集及预处理

在小清河干流设立6个采样点, 在枯水期和丰水期各采样一次。在河水面下20 cm处取水样200 L。所采水样经自然沉淀, 虹吸出上清液后, 所得悬浮物离心, 分离出上清液并除去砂石等杂物, 转移至蒸发皿中文火蒸干, 研磨, 100目过筛备用。

1.2 分析方法

采用国家颁布的标准方法^[1]对各核素进行测量。总α、总β用相对饱和法在BH1216低本底测量装置上进行测量。²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs、⁴⁰K是用CIAE-MMCA8000型HPGe -γ谱仪测量, 把样品转移至测量杯中密封21 d以上, 然后测量。

2 结果与分析 2.1 小清河河水中悬浮物的放射性水平

小清河河水中悬浮物的放射性水平见表 1。表 1中列出了每个测量项目的范围、平均值及标准误。

从表 1可以看出小清河河水悬浮物中总α、总β的平均比活度分别与黄河水系水中悬浮物总α、总β的平均比活度10.29 ×10² Bq·kg^-1, 7.11×10²Bq·kg^-1接近^[2]。从波动范围来看, 小清河河水中悬浮物总α比活度范围部分处在黄河水系水中悬浮物总α范围(2.82~18.28)×10²Bq·kg^-1[2]以内。小清河河水中悬浮物总β比活度范围处在黄河水系水中悬浮物总α范围(2.79~11.69)×10²Bq·kg^-1[2]以内。

小清河河水悬浮物²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs的平均比活度分别低于黄河水系水中悬浮物²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs的平均比活度6.40 × 10¹Bq·kg^-1, 4.92×10¹Bq·kg^-1, 33.50 ×10^-1 Bq·kg^-1[2]。从波动范围来看, 小清河河水中悬浮物²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs比活度波动范围分别处在黄河水系水中悬浮物²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs比活度波动范围(3.49~11.53)×10¹Bq·kg^-1, (1.48~12.49)×10¹Bq·kg^-1, (4.10~163.00)×10^-1Bq·kg^-1[2]以内。

小清河河水悬浮物⁴⁰K、²³⁸U的平均比活度分别高于黄河水系水中悬浮物⁴⁰K、²³⁸U的平均比活度2.87×10²Bq·kg^-1, 1.62 ×10¹Bq·kg^-1[2]。从波动范围来看, 小清河河水中悬浮物⁴⁰K、²³⁸U比活度范围分别处在黄河水系水中悬浮物⁴⁰K、²³⁸U比活度范围(0.27~9.84)×10²Bq·kg^-1、(0.29~4.61)×10¹Bq·kg^-1[2]以内。

2.2 小清河枯水期和丰水期悬浮物放射性水平比较

小清河枯水期和丰水期悬浮物比活度见表 2。经统计学^[3]处理(t检验), P < 0.05者有总α、⁴⁰K和¹³⁷Cs, P>0.05者有总β、²³⁸U、²³²Th和²²⁶Ra。可知总α、⁴⁰K和¹³⁷Cs的放射性水平在枯水期和丰水期差异有显著性; 总β、²³⁸U、²³²Th和²²⁶Ra的放射性水平在枯水期和丰水期差异无显著性。在测量数值上来看, 一般是丰水期高于枯水期, 这与水中丰水期和枯水期放射性水平规律相同^[4]。

2.3 有关核素的相关分析

小清河悬浮物中几种核素相关分析见表 3。从表 3中可以看出, 总α-²³²Th相关, 其它不存在相关关系。

2.4 小清河河水有关核素的分配系数

小清河河水中悬浮物的分配系数见表 4。以单位质量悬浮物中核素比活度(Bq· kg^-1)与单位体积水中相应核素的比活度(Bq·L^-1)相比所得的比值称为分配系数。由表 4得知各种核素在小清河水中悬浮物的分配系数以总α、²³²Th、²²⁶Ra较高, 分别为3.52×10⁴, 2.71 ×10⁴, 0.87 ×10⁴, 而⁴⁰K、总β、²³⁸U、¹³⁷Cs较低, 依次为5.25 × 10³, 3.17×10³、2.83×10³, 2.83 ×10³。这是因为²³²Th在自然界中大多以难溶性化合物形式存在, ²²⁶Ra在低浓度时极易被吸附, 在悬浮物中较高。⁴⁰K、¹³⁷Cs的大多数化合物易溶于水, ²³⁸U在水中主要以易溶于水的铀酰离子形式存在, 在水中较高。由于小清河河水中总β主要由⁴⁰K所贡献, 在悬浮物中所占份额较低。

3 讨论

(1) 小清河河水中悬浮物的放射性水平处在正常本底范围以内, 没有受到放射性污染, 其放射性水平一般是丰水期高于枯水期。

(2) 小清河河水一般污染较重, 悬浮物成份较为复杂, 有细菌、泥沙、粘土、腐殖质等, 以及受到水体的物理、生物、化学因素的影响, 导致各种核素在悬浮物的比活度的相关性较差。各核素本身具有的化学性质是影响分配系数的主要因素, 这决定了各核素在悬浮物中的分配系数大小各不相同。