氚是我们所知的最弱的β发射体, 其半衰期为12.43a。氚的β射线的在空气中的最大射程约为5mm; 在水或软组织中的最大射程仅为0.005mm。而这个射程使得氚对于人体的外照射危害几乎为零。因此, 氚的危害仅在于其被人体吸入或摄入后所产生的内照射。

测量尿氚浓度普遍采用的是液闪计数法^[1-3], 但是对原尿样品的预处理上却存在着许多不同的方法。有氧化蒸馏法^[4]、亚沸腾蒸馏法^[5]、活性碳脱色法甚至直接测量法等。其中氧化蒸馏法、亚沸腾蒸馏法操作过程复杂且费时费力; 活性碳脱色法的脱色时间很长且脱色效果也不甚理想; 而直接测量法忽略了液闪的颜色猝灭效应其结果不可靠^[6]。因此上述方法都不适合开展大量样品的短时间处理分析。笔者采用常规蒸馏脱色和不脱色猝灭校正两种方法预处理尿样后进行液闪测量, 并统计分析两者测量结果, 为尿氚常规监测找到一种快速、方便而又可靠的制样和测量方法。

1 主要试剂和仪器 1.1 试剂

水溶性含³H薄片(活度3.41kBq, 标准偏差0.10%), 由芬兰Wallac公司提供; OptiPhase HiSafe3闪烁液, 闪烁纯, 美国Perkin Elmer公司产品; 高锰酸钾(纯度≥ 99.5%), 过硫酸钾(纯度≥ 99.5%), 氢氧化钠(纯度≥ 96.0%)上海试剂总厂提供; 无氚水(用去离子水代替)。

1.2 仪器

芬兰Wallac公司的Quantulus1220 UltraLow Level液闪计数器; 国产202A-S2型数显电热恒温干燥箱, 工作温度50~300℃; Sartorius公司的BP221S型电子天平(Max220g, d= 0.1mg)。

2 实验方法 2.1 采样

秦山二期小修期间水池边5名工作人员跟踪取样, 上班前和下班后各取样一次, 计5d, 停止在水池边工作后连续10d中午取样, 每次约留200ml尿样, 采样杯为广口带盖塑料杯。

2.2 制样方法

将这五个人的尿样分成AB两份, 分别用于自由氚水和全氚的测量。A样用高锰酸钾祛色蒸馏法处理:取30ml尿样加0.04g高锰酸钾和0.04g氢氧化钠震荡后蒸馏约20min; B样采用加过硫酸钾氧化回流蒸馏法:取30ml尿样加6g过硫酸钾氧化回流30min, 煮沸10~15min。制样时弃去前2ml蒸馏液, 取8ml蒸馏液和12ml闪烁液于20ml去钾玻璃瓶中, 震荡约3min, 放入液闪计数器样品室避光保存12h。蒸馏装置如下。

2.3 样品测量

首先刻度液闪仪器效率, 将配制好的无氚水和标准氚水样品放入液闪计数器内, 启动该仪器的操作软件, 设置好各项参数后进行测量。其中无氚水本底样品测2个循环, 每个循环测30min; 标准氚水测2个循环, 每个循环测30min。然后, 将120瓶制备好的尿样先作标记, 再陆续放入液闪计数器中测量, 每个样品测1个循环, 每个循环测30min。测量结束后, 启动该液闪仪器自带的"Easy View"分析软件, 在谱计算工作表内会显示包括cpm、dpm在内的各种测量分析结果, 同时在谱显示子界面出现每个测量样品的谱形。我们可以将所需数据转化成Excel格式后输出和保存。用公式(1)计算尿氚浓度:

(1)

式中:C为尿氚浓度, Bq/ml; N为尿样净计数率, min^-1; E为仪器对该样品的计数效率; V为尿样体积, ml。

3 实验结果 3.1 方法最低探测下限

常规蒸馏脱色法和不脱色猝灭校正法的最低探测下限由公式计算给出。式中, L_D为探测下限, Bq/L; R_b为无氚水样的本底计数率, s^-1; t_b为测量时间, s; E为仪器对氚的计数效率; V为尿样体积, L。测得R_b =0.0647, t_b=1800, E_蒸=16.6%, V=8×10^-3经上式计算得到常规蒸馏脱色法的最低探测下限为13.54 Bq/L。而不脱色猝灭校正法的最低探测下限则因人而异, 范围从15.68~188.87 Bq/L。由此可见, 在制样体积比和测量条件相同情况下, 蒸馏脱色法的最低探测下限是肯定低于不脱色法的。因为不脱色的尿样由于颜色杂质的猝灭效应降低了仪器的探测效率^[7]。图 2给出十个人用两种不同方法对氚的计数效率。

3.2 两种方法测量结果比较

对上述尿样分别用两种方法进行测定后, 结果列于表 1。假定两种方法测定结果的差值的总体均数μ=0, 对两组结果进行统计分析配对资料的t检验, 结果为:n=57, 结果差值的标准差S_d=0.6195, t=0.664。查t分布表知t (0.05, 56)=2.021, 故t < t (0.05, 56), 说明两种方法测定结果没有明显差异。

4 讨论

(1) 实验中几组尿样测量值出现低于探测下限的情况是由于该测量对象体内的尿氚浓度值接近于本底水平, 而且本实验所用的无氚水是由去离子水代替的, 而非2 400m下深井无氚本底水, 所以本底偏高。

(2) 从图 2可以看到, 用不脱色猝灭校正法算得每人的计数效率各不相同, 这是每个人尿液的颜色杂质猝灭效应不同所致。过低的计数效率会增大探测下限, 今后实验可通过延长测量时间、增加测量循环次数、适当降低尿样和闪烁液的制样体积比等措施提高氚计数效率, 降低探测下限。

(3) 在采用不脱色猝灭校正法时, 配制加标用氚水浓度应控制在50~10² Bq/g为宜, 因为加入标准氚水体积过大(稀释猝灭)和过小(系统误差)都会影响效率校正的准确度, 从而影响尿氚浓度值的推算。另外, 测量条件及环境条件在整个制样和测量期间应保持一致。

5 结论

经上述两种不同尿样预处理后测得的尿氚结果差异无统计学意义, 均可用于核设施工作人员及涉氚工作人员的常规检测。但不脱色猝灭校正法在操作上要比常规蒸馏脱色法更为简捷且省时省力, 适合对大量样本进行短时间的制样、测量、分析。而且从探测下限来说, 不脱色猝灭校正法可以满足辐射防护目的的尿氚监测和内照射剂量评价要求, 因此不脱色猝灭校正法可作为尿中氚含量常规监测的主要方法。