近年来,随着核能和核技术应用的日益广泛,以及福岛核电站事故的影响,人们对放射性环境污染问题越来越重视。为了掌握徐州市环境样品中总α、总β放射性水平,建立本地环境样品水平的基线值,为政府决策提供可靠的基础数据,以保障人民群众身心健康和社会经济的可持续发展,根据《江苏省食品安全风险监测方案》、《江苏省食品放射性污染风险监测工作手册》的要求,徐州市开展环境样品中的总α、总β放射性水平监测。
1 材料和方法 1.1 样品采集按照《江苏省食品安全风险监测方案》的要求,2015-2016年共监测样品13类85份,包括①环境地表辐射剂量:使用热释光剂量计测量,每个监测周期(90 d)设置10个探测器元件置于徐州市疾控中心距地面2 m高的树干上②沉降灰:使用不锈钢采集桶(面积0.25 m2)采集,采集桶置于徐州市疾控中心建筑物屋顶(10 m内无高达建筑物、树木、烟囱)③气溶胶:使用HI-Q型大气采样器采集,采样地点同沉降灰;④饮用水:于丰水期和枯水期采集徐州城区所有水厂的出厂水和水源水;⑤食品:包括生鲜乳、蔬菜、银杏叶、粮食、家畜家禽肉类、鱼虾蟹贝、奶粉、干果、脱氧剂,所有样品均为徐州本地生产。
1.2 样品的测量 1.2.1 测量仪器中核(北京)核仪器厂BH1216Ⅲ型二路低本底α、β测量仪,经中国计量科学研究院检定,以中国计量科学研究院提供的241Am粉末作为α标源(比活度为10.2 Bq/g); 以中国计量科学研究院提供的KCl粉末作为β标准源(比活度为14.4 Bq/g)。北京核创HR 2000D型热释光剂量读出器,经中国计量科学研究院检定,探测器元件的材料为LiF(Mg, Cu, P)片剂,生产厂家为北京光润意通辐射监测设备有限公司第一分公司,探测器元件的分散性为3%。
1.2.2 总α、总β计算公式$ A = \frac{{\left( {{n_x} - {n_0}} \right)W}}{{\varepsilon FmV}} $ |
式中:取样量V(L), 残渣总量W(mg), 测量取样量m(mg),样品源α或β的计数率nx(计数/s), α或β的本底计数率n0(计数/s), α或β的计数效率ε,α或β的放射回收率F。
1.3 监测方法按照《江苏省食品安全风险监测方案》、《江苏省食品放射性污染风险监测工作手册》的要求对样品进行监测,样品类型、监测频次和项目见表 1。按照《职业性外照射个人监测规范》(GBZ 128-2016)的要求对环境地表辐射剂量进行监测。参照《生活饮用水标准检验方法放射性指标》(GB/T 5750.13-2006)的要求对样品进行总α、总β放射性水平测量。
每年参加中国疾控中心或省疾控中心组织的放射性比对工作,江苏省疾控中心每年4月、7月抽取各监测点水源水、蔬菜样品灰样各1份抽检和对比测量,以保证监测数据的准确性。
1.5 统计分析采用SPSS 19.0进行统计分析,监测资料采用F检验和t检验进行分析。
2 结果 2.1 环境地表辐射剂量监测结果2015-2016年徐州市环境地表辐射剂量比较稳定, 环境地表辐射剂量随季节变化不明显,每个季度的平均辐射水平为(203±15.8)μSv, 对比连云港和南京的监测数据[1],徐州与其他两地环境地表辐射水平每季度均在200 μGy左右[1]相一致,对三地4组监测数据使用F检验,F=0.77,P>0.05, 三地环境地表辐射剂量无显著性差异,徐州2015年和2016年的地表辐射剂量也无显著性差异。徐州市1995年环境地表辐射剂量为987 μSv/a[6], 2016年为831 μSv/a,徐州地表辐射较2016年监测结果较1995年降低了16%,见表 2。
通过与连云港和无锡的监测结果[1-3]比较后发现,沉降灰总β放射性水平的峰值,徐州市2015年为第三季度,2016年为第一季度,连云港2008年为第二季度,2014年为第三季度,无锡2015年为第三季度,2016年为第四季度,表明徐州市沉降灰总β放射性水平可能不存在季节周期性变化,与周边城市的监测结果表现相一致。沉降灰总同α放射性水平同总β一样并未呈现季节周期性变化。两个年度的监测结果经F检验,总(F=0.75,P>0.05),总β(F=3.3,P>0.05),两个年度的总α、总β放射性水平均无显著性差异, 见图 1。
徐州市2015-2016年的气溶胶总α、总β放射性水平监测结果均低于仪器检出限(总α检出限为0.0001 Bq/m3, 总β检出限为0.0003 Bq/m3),与周边城市的监测结果差异较大[1-3]。
2.4 饮用水的放射性水平监测结果监测水样24份,其中水源水4份、地面水厂和出厂水5份,地下水厂出厂水15份。水源水的总α水平为0.01~0.06 Bq/L, 总β水平为0.02~0.27 Bq/L,2015-2016年地面水厂和地下水厂水样的放射性水平监测结果符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)总α≤0.5Bq/L、总β≤1.0 Bq/L限值的要求。对2015-2016年与2004-2005年[5]的监测数据(见表 3)使用t检验,地面水厂总α水平(t=4.06, t>t0.05/2, 27=2.052, P < 0.05),地面水厂总β水平(t=2.89, t>t0.05/2, 27=2.052, P < 0.05),可认为两组数据总α、总β均数差异均具有统计学意义,经均数比较后,可以推断地面水厂2015-2016年总α水平和总β水平均低于2004-2005年;地下水厂总α(t=2.26, t>t0.05/2, 37=2.026, P < 0.05),地下水厂总β水平(t=5.68, t>t0.05/2, 37=2.026, P < 0.05),可认为两组数据总α、总β均数差异均具有统计学意义,经均数比较后,可以推断地下水厂2015-2016年总α水平和总β水平均低于2004-2005年。
为了评估徐州市居民通过饮水造成辐射暴露的健康风险,可通过以下公式计算居民通过饮水所致辐射暴露的年均有效剂量:AEV=A×C×V[9]。其中,A(Bq/L)为饮用水中某种放射性核素的活度浓度,C(mSv/Bq)为成人摄入某种放射性核素的剂量转换系数(成人通过饮用水摄入总α的剂量转换系数为3.58×104mSv/Bq[10-11]), V(L/a)为成人的年均饮水量(WHO推荐的成人年均饮水量为730 L/a[4])。结合2015-2016年所有水厂的总α水平为(0.05±0.02)Bq/L,经计算得出2015-2016年徐州市居民通过饮水所致辐射暴露的年均有效剂量在(0.0131±0.0052)mSv/a之间。
2.5 食品的放射性水平监测结果2015-2016年徐州市牛乳的总α比活度平均值为0.10 Bq/L,总β比活度平均值为45.4 Bq/L, 其他食品的总α、总β比活度监测结果见表 4,两年监测结果平均值的中位数:总α比活度为0.89 Bq/kg,总β比活度为53.6 Bq/kg,与周边城市的监测结果较为接近[2-3]。综合两年的监测结果看出,总α比活度最高的是河蚌,其次是银杏叶,与连云港监测结果一致[2],谷物、肉类的含量都很低,一般小于1 Bq/kg, 与全国调查结果一致[8]。总β比活度最高的是银杏叶,在肉类、淡水鱼、芹菜中含量也较高,其中茎菜(芹菜)高于其他类型蔬菜(根菜、叶菜),与连云港监测结果一致[2], 而贝类并未呈现周边城市的高含量现象[2-3]。
按照《江苏省食品安全风险监测方案》、《江苏省食品放射性污染风险监测工作手册》的要求,徐州市作为一般地区监测,虽然辖区内无核电站,但田湾核电站距离徐州辖区最近处仅80公里左右,开展环境样品的总α、总β放射性水平监测工作具有十分重要的意义。通过近几年的监测工作,得到了大量基础数据,一方面可以及时掌握徐州市各类环境样品的放射性水平,另一方面也为徐州市建立了各类环境样品放射性水平的基线值,为日后评估突发核事件对徐州市造成的影响提供了重要依据。
经调查发现徐州市1995年监测环境地表辐射剂量时使用瞬时测定法,监测仪器为FD-71辐射仪,而2016年使用累积测量法,使用TLD(热释光个人剂量计)和HR2000D型热释光剂量读出器进行监测。比较发现,2016年TLD测量结果较1995年FD-71测量结果低16%,与有关文献TLD值室外比FD-71值低15%[7]的结论基本一致,说明两者的差异可能为监测仪器和方法不同所导致,2016年环境地表辐射剂量可能与1995年并无明显差异。
通过分析徐州市近几年以及周边城市的沉降灰中放射性水平监测数据发现,沉降灰中放射性水平可能不存在季节周期性变化,为什么随着时间会出现大的波动,具体跟哪些因素有关,还需要做进一步的研究。
徐州市近几年饮水中的总α、总β放射性水平较10多年前有所降低,监测结果符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求,居民通过饮水所致辐射暴露的年均有效剂量在0.1 mSv以下,可认为徐州市居民不会通过饮水而造成有害的健康效应。虽然徐州市饮用水总α、总β放射性水平近几年的监测结果符合国家标准以及WHO的现行水质准则,但饮水安全作为保障居民健康的重要内容,饮用水的监测工作仍然不能放松。
食品总α、总β比活度监测结果发现,食品的放射性水平监测结果较周边城市无明显差异,银杏叶的总α、总β含量均处于较高水平,由于银杏树在徐州分布范围很广,徐州市辖区内的邳州市和新沂市更是全国银杏树的主要集中分布区之一,因此监测银杏叶的总α、总β放射性水平是十分有必要的,并且可将银杏叶做为徐州市环境应急监测的采样样本。
为积累更多环境样品放射性水平的基础资料,还应逐步扩大监测范围并增加监测项目,如在徐州地区设置更多的环境地表辐射剂量的采样点,使监测数据能更好的代表徐州市地表辐射水平,增加环境土壤样品的监测,使环境样品的监测种类更具全面性。
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