人类的饮用水水源主要来自于地下水和地表水两个方面,放射性核素通过各种途径溶解在水源水中。如果水源水中的放射性水平过高,人们长期饮用,会导致过量的长半衰期放射性核素在人体内不断蓄积,使人体受到过量的放射性照射。因此,对水体进行放射性水平监测十分必要和重要。目前,国际上和国内对饮用水水源的放射性监测主要是总α、总β活度浓度的测量。
1 材料与方法 1.1 主要仪器与试剂测量仪器为BH 1227型四路低本底α、β测量仪,以中国计量科学研究院提供的241Am粉末作为α标准源; 以中国计量科学研究院提供的40K粉末作为β标准源。
1.2 样品的采集包括三类水体。第一类水体是饮用水。第二、三类分别是天然降水和地表、地下水。
1.2.1 饮用水的采集用来进行测定放射性的饮用水水样,选取的是沈阳市9个市区(铁西区、沈河区、和平区、沈北新区、东陵区、于洪区、大东区、皇姑区及苏家屯区)的自来水供应系统的管网末梢水。
1.2.2 雪水的采集下雪时,在周围无遮挡物的地面上铺一张干净的塑料纸,等待雪停后将塑料纸上的雪转移到容器中,加热使雪融化。
1.2.3 雨水的采集将采样容器置于建筑物顶上。收集了沈阳市区4 ~ 5月份的雨水。放置采样容器时,容器上缘至少离地表 1 m高,以防止地表杂质溅入容器对水样造成干扰。
1.2.4 河水的采集采集河水时,取水点选在距离岸边至少1.0 m,水面以下0.5 m处。
1.2.5 地下水(井水)的采集从连接着自备井的水管网接取水样。所有水样,在取水后均向容器中加入适量硝酸(按每1 L水样加入20 ml硝酸),使水样的pH值维持在1 ~ 2,放置24 h,进行测量。
1.3 检测方法按照(GB /T 5750-2006) 《生活饮用水标准检验方法放射性指标》 [1]的要求进行水样的处理和测量。
2 结果 2.1 沈阳市区水体中总α、总β放射性水平的测定结果结果(见表 1、表 2和表 3)表明,沈阳市区各类水体的总α放射性水平在(0.162 ± 0.004) × 10-2 ~ (8.943 ± 0.061) × 10-2 Bq·L-1之间; 总β放射性水平在(0.3149 ± 0.0086) × 10-1 ~ (1.201 ± 0.0246) × 10-1Bq·L-1之间。
根据WHO的规定,总α包括除氡以外的所有能发射α粒子的同位素,而总β则包括除3H以外的所有能发射β粒子的同位素。其制定的饮用水放射性标准中,规定饮用水总α放射性活度不得超过0.5 Bq·L-1,总β放射性活度则不得超过1.0 Bq·L-1[2],其目的是在于确保每人在每日消耗2L水的情况下,受到的年照射剂量当量在0.1 mSv·a-1以下。我国在最新的《生活饮用水卫生标准》中沿用了这一标准[3]。
3.1 沈阳市区饮用水的放射性水平从表 1可以看出,沈阳市区饮用水中总α、β放射性活度浓度分别在0.5 Bq·L-1和1.0 Bq·L-1以下,符合世界卫生组织制定的饮用水放射性标准。但是总放射性指标只是为了进行水源筛选而推荐的参考水平[2],不能作为绝对的标准; 总放射性测量只是作为一种筛选测量,并不能给出与其有关的放射性核素的资料,不能得出具有剂量学意义的相关结论。
沈阳市区的饮用水放射性指标均在规定限值以下,符合国家标准,但各个区之间的放射性水平波动比较大,例如:东陵区与铁西区的水样,二者的饮用水总β放射性水平相差近3倍之多。分析原因: ①沈阳市区各个区的自来水厂所选取的水源不同,不同的水源其周围环境中的放射性物质分布亦不同,经过水体的冲刷,其进入水体中的放射性核素的量也就产生了一定的差异。因此,从饮用水的来源上,其本身所具有的天然放射性就不同。②来源相同的水源水,其水体中所含的各种放射性核素在处理纯化过程中的去除率也不同; Jiménez A等[4]通过对采用不同工艺处理水样,将其处理前与处理后的结果对比分析得出:在处理过程中提高水样的矿物盐含量,可达到有效去除水样中226Ra的目的,但此法对水样中的90 Sr的去除无太大作用; 此外,通过降低水样中的重金属离子,可达到去除某些放射性核素的目的,例如:处理过程中降低水样中铁的含量,对降低水样中239 Pu和240 Pu的浓度有一定作用。但目前对于饮用水水源的处理纯化技术还不完善,在处理纯化过程中有一些放射性核素仍无法被有效去除或降低其浓度,因此对于饮用水的处理过程中如何有效去除放射性核素的措施需进一步被完善和改进。
3.2 沈阳市区天然降水的放射性水平放射性核素在大气中也存在。在降雨、降雪过程中,雨水、雪水会将大气中的放射性核素冲刷到地面,一般来说,雨水中的放射性核素的量越多,则大气中的放射性核素的浓度越高。因此,通过对雨、雪水中的总α、总β放射性活度浓度的测量,可以了解沈阳地区大气中放射性水平的高低。
沈阳市区雨水的总放射性水平较低,可能是由于此次降雨是在之前已经有几次较小的降雨,空气清洁度比较高,悬浮在空气中的放射性核素有一定程度上减少,因此所得的水样中所含的放射性核素也较少,导致其总放射性水平测量结果偏低,甚至低于有些区的饮用水总放射性水平。雪水的总放射性水平相对于雨水的总放射性水平明显偏高,这主要是由于本次实验的雪水是在久旱之后的情况下收集的,降雪过程中,大气中的高浓度放射性核素沾染在雪晶体表面导致的。
3.3 沈阳市区地表、地下水的放射性水平本次实验还对沈阳市区内的地表、地下水选择性做了测量。对于地表水,此处只测量了河流枯水期河水的总放射性水平。根据Özlem Selçuk Zorer等[5]做的关于本迪马希河河水总放射性的研究,河流枯水期河水的总放射性水平高于其丰水期的水平。因此,我们可以将河流枯水期河水的总放射性水平作为其放射性水平的上限。
浑河和新开河河水的总α、β放射性水平均落在饮用水放射性水平的区间内,但处于区间内的较高水平。原因可能是:所取水样为河流浅水区的水,与河流中心位置的河水相比,其所含放射性核素更少,因此所测得的放射性水平偏低。地下水的总α放射性水平明显高于饮用水的水平,而总β放射性水平也高于多个区饮用水的水平,原因在于地下水本身所含有的矿物盐较多,也未经过任何处理,因此其放射性水平较高。
[1] |
中华人民共和国卫生部.GB /T 5750.13-2006生活饮用水标准检验方法放射性指标[S].北京: 中国标准出版社, 2006.
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[2] |
WHO.Guideline for Drinking Water Quality.Vol.2 Health Criterion and Other Supporting Information[R].WHO.
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[3] |
中华人民共和国卫生部.GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S].北京: 中国标准出版社, 2006.
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[4] |
Jiménez A, De La Monta a RM. Effect of water purification on its radioactive content[J]. Water Research, 2002(36): 1715-1724. |
[5] |
Özlem Selçuk Zorer, Hasan Ceylan, Mahmut Doğru. Gross alpha and beta radioactivity concentration in water, soil and sediment of the Bendimahi River and Van Lake (Turkey)[J]. Environ Monit Assess, 2009(148): 39-46. |