U-²²⁶Ra是氡的母体核素, 在土壤、建材等介质中上述核素的高低决定着氡含量的多少, 但地表水中氡浓度与水中U-²²⁶Ra-Th浓度是否具有相关性一直没有得到公认。在文献[1]中认为, 地热水中的氡浓度与U、²²⁶Ra和Th的含量的关系并不明显, 氡在地热水中含量的多少, 并不是由水中其母体核素的含量这唯一因素决定的, 而文献[2]中有"它们(相关核素与氡浓度)之间具有相关性, 说明镭是氡的母体"的表述。

为了进一步调查天津市地表水中氡与U-²²⁶Ra-Th之间的相关性, 分析研究影响水中氡来源及其高低的重要因素, 选择具有代表性的地表水进行氡浓度和U-²²⁶Ra-Th进行分析, 探讨它们之间的关系。

1 调查对象

水资源短缺一直是摆在天津市经济社会发展面前的主要问题之一, 近几年来, 全市水资源总量平均为18.16 × 10⁸m³/a, 其中地表水约为10 × 10⁸m³/a, 地下水资源量约为8.32 × 10⁸m³/a, 地表水的开发利用率高达76%, 远超过了40%的临界值^[3]。根据需要选择北运河、子牙河、大清河、永定新河、蓟运河、潮白新河、青龙湾河、海河8条一二级河道地表水进行监测, 同时对面积较大的4个水库地表水进行监测, 作为"引滦入津"的天津市区及其区县所在地的居民饮用地表水, 选择于桥水库、尔王庄水库和宜兴埠泵站进行监测。

2 监测设备及其注意事项

水中U-²²⁶Ra-Th的分析由具备相应资质的单位完成。对地表水中氡采用德国SARAD生产的RTM1688-2测氡仪进行监测, 该仪器采用半导体探测器, 灵敏度为3/7cpm/(Bq/m³) (fast/slow), 探测下限为6.25 Bq/m³(周期60min, 置信度95%) RTM1688-2测氡仪该仪器是通过鼓泡法将氡子体鼓吹出来测量氡浓度。氡气在高压腔室内衰变后, ²¹⁸Po粒子在一段时间内带正电, 这些带电粒子被半导体探测器表面收集, 收集到的²¹⁸Po的粒子数目正比于腔室内氡浓度。

使用RTM1688-2测氡仪对水中氡浓度进行检测时, 通过鼓泡瓶, 将溶解于采样水中的氡气转移出来。将鼓泡瓶与测氡仪连接起来, 形成一个闭合气体回路, 测氡仪内部腔室中的空气, 通过仪器内置泵, 从采样水中鼓出气泡, 形成连续循环交换(见图 1), 利用水中的氡浓度与空气中的氡浓度, 当两者达到一个平衡时, 就可以通过测量空气中的氡浓度, 利用已设定的程序获得水中的氡活性浓度。

在使用RTM1688-2测氡仪进行测量水中氡时, 检查气路的密闭性, 在开始新的检测时需用新鲜空气净化15min以上; 在测量前用待测水样清洗鼓泡瓶2次; 尽量将采样水充满鼓泡瓶并避免晃动; 把鼓泡瓶盖拧紧, 将鼓泡瓶出气口连接仪器的进气口, 同样鼓泡瓶的入气口连接仪器出气口; 为避免造成氡的吸收效应和无法确定气体体积(干燥剂的微孔体积), 不使用干燥剂或者气体干燥设施; 为了得到一个可靠的、可重复还原的氡浓度测量值, 尽可能的保证每次测量工作在各个环节保持恒定一致。

所有的水样均放置3~4h在实验室完成测量, 将所得的数值以及其他参数输入相关软件进行计算水中氡浓度。

3 监测结果及其分析

根据表 1, 作图 2。

从图 2看出, 水中氡的母体核素U-²²⁶Ra与水中氡的变化趋势并不一致, 水中钍射气的母体元素Th与水中氡的变化趋势也明显不一致。由于氡微溶于水, 其溶解系数(液体中与空气中之比值)与温度、压力有密切关系。氡在水中的溶解度系数随温度升高而降低, 随压力降低而降低, 但温度在70℃以上, 溶解系数变化不大^[4], 因此水中的氡、钍射气的含量与溶解度的关系较为密切, 而与水中相关核素的含量关系并不密切, 对于水中氡、钍射气的来源应当做进一步的分析和探讨。

4 结论

土壤中²³⁸U和²²⁶Ra属于同一衰变系列, 在没有外部因素作用下, 两种核素处于放射性平衡, 即²³⁸U和²²⁶Ra的比活度相等^[5], U与²²⁶Ra的也是一个定值, 但在对26个地表水样品进行分析后发现, 水中氡、钍射气的浓度与U-²²⁶Ra-Th之间的变化趋势等不具有相关性, 与土壤中²³⁸U和²²⁶Ra的比活度相等不同。

因此在对地表水中的氡浓度、钍射气浓度以及U、²²⁶Ra、Th等浓度进行调查时, 应当分别进行监测分析。