水是地球极其宝贵的自然资源, 人类的生产生活时时刻刻都离不开水, 水是人类生存最为重要的物质元素。随着人们健康意识和环保意识的增强, 人们对生活饮用水中的放射性指标也越来越关注, 水中总α、总β放射性含量, 基本上能够反映出水体中放射性总体水平^[1], 可作为水质放射性污染监测的一个重要指标^[2]。

1 来源及对人体的危害

地壳是天然放射性核素的重要贮存库, 存在于岩石和土壤中的放射性物质, 由于地下水的浸润作用而进入水体, 是地下水中的天然放射性核素的主要来源。而地面水的放射性总体水平除天然本底因素外, 放射性废水的排放及大气中气载放射性物质的沉积、污染地面上的径流也会改变是地面水的放射性总体水平。进入新世纪, 随着人们对气候的变化愈加关注及一次能源的不断消耗, 作为低碳能源的核能得到了更多的应用, 所产生的放射性核废料如果处置不当, 会对环境造成污染。一般认为, 水中总α放射性的贡献主要来自U、Th、²²⁶Ra; 总β放射性核素主要是⁴⁰K。对于同一地区来说, 井水、泉水等地下水的总放射性水平要高于水库、河水等地面水^[3]。

放射性污染物进入人体后, 其放出的α、β射线伤害人体组织, 并积聚在人体内部, 会诱发贫血、恶性肿瘤等各种病症及对其后代造成不良影响^{[4, 5]}。α、β射线均属电离辐射, 其对公众健康产生的危害效应包括确定性效应﹑随机性效应﹑胚胎和胎儿效应﹑皮肤效应等四种^[6]。

2 监测结果

《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006)规定, 生活饮用水中总α放射性活度浓度的限值为0.5 Bq/L、总β放射性活度浓度的限值为1.0 Bq/L。总体的监测结果是我国各地饮用水中的总α、总β放射性水平基本低于标准限值规定的水平。采样监测量比较可观, 具有代表性的监测结果包括:青海省^[7]通过对1985年至2006年本省的泉水、井水、河水、水库水的监测发现, 泉水中有86.3%总α放射性活度浓度符合国家标准限值, 其他种类水源水中总α和总β放射性活度浓度均在国家标准限值以内。不同年份进行比较, 总α和总β其变化趋势没有统计学意义(P > 0.05);而不同种类的水之间进行比较, 泉水与井水、河水、水库水差异均有统计学意义(P < 0.01), 其他种类水源水之间差异无统计学意义(P > 0.05)。而且青海省不同水源水中总α、总β放射性水平在二十多年处于相对稳定状态。不同种类水源水中放射性活度浓度总α:泉水>河水>井水>水库水; 总β:泉水>井水>河水>水库水。总β放射性活度浓度地下水高于地面水。贵州省^[8]对2004~2006年间248个送检饮用水中总α和总β放射性活度浓度均值没有明显变化(P > 0.05), 3年间饮用水总放射性水平处于相对稳定状态; 同时送检饮用水中总α和总β放射性活度浓度在国家生活饮用水卫生标准限值范围内。广东省^[9]对省内饮用天然矿泉水的监测结果表明, 矿泉水中总α平均值为0.11 Bq/L, 总β平均值为0.18 Bq/L, 广东地区天然饮用矿泉水放射性含量水平比较低, 只有一个未达到《饮用天然矿泉水》国家标准, 占总数的1.7%。按照《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)国家标准, 有三个超标, 占总数的5.2%, 建议不宜作为生活饮用水使用。对本省地表水^[10]包括主要江河段和水库水的调查结果表明, 广东省地表水总α、总β放射性含量平均值分别为42 × 10^-3Bq/L和0.14 Bq/L, 其中水库水总α、总β放射性含量平均值分别是27 × 10^-3 Bq/L和72 × 10-3 Bq/ L, 江河段水体总α、总β放射性含量平均值分别为47 × 10^-3Bq/L和0.16 Bq/L。说明广东省地表水放射性水平是比较低, 但是江河段水体放射性水平比水库水放射性水平明显高, 说明人们的生产活动对江河水的放射性水平有一定的影响。

3 检测方法

2006年12月29日, 卫生部、国家标准化委员会批准发布《生活饮用水卫生标准》及检测方法国家标准。按照卫生检验专业要求, 并参考《美国水和废水标准检验方法》将水质检验项目分为13部分, 其中, 放射性检测指标有2个, 检测方法有3种, 标准编号为GB5750.13。

目前, 我国现行的生活饮用水卫生标准、瓶(桶)装饮用水卫生标准和饮用天然矿泉水标准都把总α、总β放射性列为必检项目, 规定了水中放射性浓度限值^[11-13]。测定生活饮用水中总α、总β放射性活度的标准方法主要有:国家标准《生活饮用水标准检验法》 (GB 5750-2006)、卫生部《生活饮用水检验规范》 (2001)和国际标准法(ISO 9696、ISO 9697)。然而由于所测量的目标物质均是具有α、β放射性的各种核素放射性活度的总和(即总α、总β), 而不是单一核素, 因此所有方法都不具有特异性。其中测量总α的方法有厚样法、比较测量法和标准曲线法, 测量总β的方法有薄样法。

4 影响检测结果的因素及控制措施

由于饮用水中放射性活度低, 接近或略高于本底水平, 测量时干扰因素多, 准确测量困难。根据生活饮用水总α、总β放射性的检测流程(水样蒸发→硫酸盐化→高温灼烧→样品源制备→本底测量→样品源测量), 检测结果主要受水样预处理、样品源制备、本底测量、样品源测量及水中融解固体的总量(残渣量)等方面因素影响, 为了减少这些影响, 应采取以下控制措施:

(1) 在水样预处理及样品源制备环节(包括:取样、浓缩、转换、洗涤、灼烧、灰化、称重等)操作必须认真仔细, 尽量减小误差。在水样的浓缩时, 温度不能过高(80 ℃左右), 以免因爆沸造成水样损失, 最好采用烧杯加热蒸发法或采用KDM可调控温电势套加热蒸发。而且样品需进行硫酸盐化, 硫酸盐化过程可在水样浓缩时进行, 以能和1.8 g碳酸钙完全反应来计算硫酸的加入量, 硫酸可稍过量, 但最初样品体积的选择以不超过1 g固体残渣为宜(若总固体量超过1g应相应增加硫酸用量);

(2) 在弱放射性测量中, 本底测量是否准确是至关重要的。装测量盘测本底, 选用一批专用测量盘, 仔细清洁烘干后, 分别测量本底值, 取本底值小且基本相同的测量盘置干燥器保存待用, 并选α本底计数率最小的测量盘作为专用本底盘, 总β本底则采用各测量盘的平均本底值。测量本底的时间要尽量长, 至少也要比测样时间长。一般采用测本底时间为1 000 min, 而测样和标准源的时间为400 min;

(3) 注意仪器计数效率与刻度。平时应经常测量仪器的本底和计数效率, 画出控制图。在测量样品前, 如果这两项数据均在控制范围内, 说明仪器工作正常。放射性测量中一般采用与样品源中放射性核素的有效能量相接近的标准源作比较测量。IS0 9696规定在²⁴¹ Am和²³⁹Pu之间优先选用前者。一般采用的α标准源为²⁴¹Am, β标准源为KCl。因为源的厚度严重影响粒子的计数率, 所以要用与样品源相同质量的标准源来刻度探测系统。因为一般所用的仪器是同时进行α、β测量, 故必须同时兼顾α、β的测量要求, 一般称取量为0.1 Amg(A为测量盘的面积, mm)则可满足测定。样品残渣一定要研细混匀。铺样可采用压样器压样和甲醇十丙酮(1 + 1)铺样两种方法。

为了保证向居民提供符合卫生要求的生活饮用水, 保障人民的身体健康, 防止超限值饮水对公众产生放射性危害, 引起不必要的内照射, 而产生远期效应。密切关注我国居民生活饮用水中的总放射性水平的变化情况是非常必要的, 因此这是一项需要长期连续坚持开展的监测工作。当居民饮用水中总α和总β放射性水平超过国家标准规定的限值时, 还需进行全面的核素分析以进一步确定应用水的安全性。