在全省辐射环境监测中, 水样监测分析主要以环境地表水为主——长江、淮河、太湖及田湾核电站周围海域水。由于核电厂、核武器以及使用放射源等人类活动越来越频繁, 受污染的水系也越来越多。铯-137能同时放射出β射线和γ射线, 且能量较大, 其外照射和内照射的潜在危害性都是不可忽视的。所以, 铯-137被列为环境监测核素之一。目前国家已颁布的限制标准为, 在各种水质中铯-137浓度不得超过3.7× 10⁴Bg/L。

铯在水中是以离子的形态存在的。沉淀法利用溶液中铯离子与某些试剂反应生成难溶化合物或结晶沉淀的特性, 选择某种化学试剂从溶液中将铯沉淀出来, 以达到分离铯的目的。磷钼酸铵沉淀法, 利用磷钼酸铵(AMP)中的NH4+和Cs+的交换, 生成络合物来沉淀铯, 有效吸附率达95%以上。

用GB6767-86放射化学分析方法, 在测量中, 发现水样通过磷钼酸铵吸附沉淀铯后, 用氢氧化钠溶解, 溶解液很浑浊, 且有粘性。解析抽滤过程很困难, 分析结果的化学回收率也很低。

水样中, 当pH < 3, 铯的吸附是以络合为主。查证有关文献资料得知, 水中的粘土矿物和有机质对铯也有吸附作用, 有物理吸附和化学吸附两种, 主要是化学吸附, 而且不易解析。

工业废水和生活污水的排放, 以及农药、化肥的使用造成水环境的成份越来越复杂, 水质富营养化趋势越来越明显。实验室采集的水样品, 其水味、水色、透明度都大不如前, 水质明显降低了。土壤的淋溶、渗透, 有机物质的增多, 即使水样经加酸处理、静置澄清数日后也很难清澈透亮。

所以, 可进行高温(低于450℃)灼烧, 分解有机质, 氧化粘土矿物, 改变其大分子结构。从而有利于后面的解析抽滤, 操作就容易多了。

1 处理方法试验

具体操作步骤, 以GB6767-86放射化学分析方法为准^[1]。

改进补充:6.3虹吸弃去上清液, 剩余沉淀和溶液全部转入250ml蒸发皿中, 在低温电热板上小心蒸干, 放入低于450℃的马弗炉中灼烧1h, 冷却。

以下按6.4步骤顺沿。

加碱溶解沉淀后, 有的样品溶液呈深蓝色。

样品用水稀释至约300ml, 加10g固体柠檬酸, 搅拌溶解后加10ml硝酸, 再加0.8g磷钼酸铵, 磁力搅拌30min。在这个过程中, 样品的深蓝色会渐渐褪去。深蓝色是钼以混合价态所形成的一系列氧化物和氢氧化物混合型化合物钼蓝。

在硝酸和柠檬酸介质中, 随着溶液pH值的变化, 钼的化合态在改变, 最终以络合物磷钼酸铵铯的形式存在, 样品呈现原有的黄色沉淀^{[2, 3]}。

粘土矿物多为复杂的大分子结构, 有较大的比表面积、微孔结构、较强的吸附能力, 对一价金属离子铯有显著选择性^[4]。高温氧化后, 可改变为小分子结构, 易于抽滤去除。

有机质多为含C、H、O、N、P的高分子有机物, 其分子在各个方向上带有很多活性基团, 如苯羧基、酚羟基等, 基团之间以氢键结合成网络, 使得分子表面有许多孔, 对铯离子主要是离子交换吸附和络合(或螯合)吸附^[5]。高温下分解气化, 可从样品中去除。

2 结果与分析

高温处理后, 解析过程易于进行了, 对分析结果的影响有多大?由于样品的特殊性, 铯-137含量低, 分析周期长。所以, 一个样品需取50L水进行分析, 收集比较数据时间更长。

2.1 高温处理对化学回收率和结果的关系的影响

通过数据比较, 由表 1不难发现:处理后样品的化学回收率明显得到提高, 样品的铯-137含量也提高了。

2.2 高温处理对加标回收率的影响

样品测量结果的准确度, 通过加标回收率可以判定。由表 2可见, 经过高温处理的样品, 加标回收率显著提高了。

3 结论

需要注意的是, 马弗炉的温度不得超过450℃, 否则铯会挥发。样品经高温处理后, 对放化分析过程和结果都有显著贡献——操作过程更顺畅, 化学回收率和加标回收率都有提高, 结果更准确。