为贯彻落实《北京市水污染防治工作方案》，对全市典型乡镇级集中式饮用地下水源水总α、总β放射性水平进行监测，分析其分布特征，从而探明北京市乡镇地下水源地水中总放射性水平，掌握北京地区乡镇饮用水中放射性指标基线数据，为保障地下水质量、完善水质健康风险评估机制、制定地下水污染防治管理决策提供技术支撑。

1 材料与方法 1.1 主要仪器与试剂

烧杯、蒸发皿、量筒、干燥器：国药集团化学试剂有限公司；SX2-6-12TP电阻炉：济南精锐分析仪器有限公司；MS204TS/01分析天平：Mettler-Toledo公司；不锈钢样品盘（φ60 mm）、LB770低本底αβ测量仪：德国Berthold公司。²⁴¹Am标准粉末源、KCl标准粉末源：Eckert&Ziegler Analytics；²⁴¹Am电镀源、⁹⁰Sr-⁹⁰Y电镀源：德国Berthold公司；硝酸溶液，浓硫酸、无水乙醇：国药集团化学试剂有限公司。

所用试剂除特别注明者外均使用符合国家标准的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度的水。试剂中的放射性必须保证空白样品测得的计数率低于探测仪器本底的统计误差。

1.2 样品采集

样品来自全市12个行政区共100个固定水源井，共采集215件地下水样。每份样品采集体积为5 L，同时采集质控样品，包括平行样和运输空白样。样品采集按照HJ/T 61—2001《辐射环境监测技术规范》^[1]、HJ/T 164—2004《地下水环境监测技术规范》^[2]采样相关要求进行。

1.3 样品处理及测量

样品前处理，制样测量参照EJ/T 1075—1998《水中总α放射性浓度的测定 厚样法》^[3]、EJ/T 900—1994《水中总β放射性测定 蒸发法》^[4]进行。

1.4 结果处理

总α、总β分别按照式 1）、2）计算

${C_\alpha } = \frac{{\left( {{R_\alpha } - \left. {{R_{\alpha 0}}} \right)} \right.}}{{\left( {{R_s} - \left. {{R_{\alpha 0}}} \right)} \right.}} \times \frac{{{a_s}}}{{1000}} \times \frac{m}{V} \times 1.02$

(1)

${C_{_\beta }} = \frac{{{R_\beta } - {R_{\beta 0}}}}{{E \times R \times M}} \times \frac{m}{V}$

(2)

式中，C_α、C_β分别为总α、总β放射性浓度，Bq/L；R_α、R_β分别为样品源的α、β总计数率，cps；R_s 为标准源的总计数率，cps；R_α0、R_βo分别为α、β本底计数率，cps；a_s为标准源的比活度，Bq/g；V为水样体积，L；m为V升水样灼烧后的总残渣质量，mg；1.02为每升水样中外加20 mL（1∶1）硝酸后的体积换算系数；E为仪器的β计数效率，cps·Bq⁻¹；M为测量的残渣重量，mg；R为回收率。

回收率按照式 3）计算

$R = \frac{1}{n}\sum\limits_{i = 1}^6 {\frac{{{N_i}}}{{d{m_0}{E_i}}}} $

(3)

式中，n为水样份数，N_i为掺入KCl的第i个水样与原水样计数率之差，cps；d为KCl中K-40比活度，Bq/g；m₀为掺入KCl的量，g；E_i为从第i个水样获得的样品源的探测效率，cps·Bq⁻¹。基于实验结果，R取0.90。

探测限分别按照式 4）、5）计算

$LL{D_\alpha } = \frac{{4.65 \times \sqrt {\dfrac{{{R_{\alpha 0}}}}{{{t_0}}}} }}{{\left( {{R_s} - \left. {{R_{\alpha 0}}} \right)} \right.}} \times \frac{{{a_s}}}{{1000}} \times \frac{m}{V} \times 1.02$

(4)

$LL{D_{_\beta }} = \frac{{4.65\sqrt {\dfrac{{{R_{\beta 0}}}}{{{t_0}}}} }}{{E \times R \times M}} \times \frac{m}{V}$

(5)

式中，LLD_α、LLD_β分别为总α、总β放射性浓度的探测下限，Bq/L；t₀为本底的测量时间，s；其他量同前。结果本实验室低本底αβ测量仪的方法探测下限，总α为（0.008～0.036）Bq/L，总β为（0.008～0.044）Bq/L。

依据GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》^[5]放射性指标指导值总α放射性0.5 Bq/L、总β放射性 1.0 Bq/L进行评价。

1.5 质量控制

工作人员进行统一培训，测量分析人员持证上岗。分析仪器定期进行检定，并定期做本底、效率测量和泊松分布检验。

1.6 统计分析

采用SPSS 27.0软件进行统计分析，当计量资料不服从正态分布时采用中位数-四分位数间距M（Q）表示，当样本数少于4时采用中位数-全距M（R）表示；不同时期不同地区地下水总放射性水平比较采用非参数秩和检验。检验标准α=0.05。当重复测量中出现小于探测限LLD的净计数，按其实际测量值参与统计。

2 结　果 2.1 不同年度总放射性水平

12个行政区乡镇级地下水总α、总β放射性水平分别列于表1、2。分析不同年度全市乡镇级地下水总体情况，2018年丰水期总α放射性水平0.045（0.054）Bq/L，范围为（0.001～0.185）Bq/L，总β放射性水平为0.046（0.036）Bq/L，范围为（0.002～0.261）Bq/L；2019年丰水期总α放射性水平为0.051（0.050）Bq/L，范围为（0.002～0.210）Bq/L，总β放射性水平为0.049（0.049）Bq/L，范围为（0.003～0.200）Bq/L。2018年与2019年丰水期全市乡镇级地下水总放射性水平分布差异无统计学意义（总α：Z = −0.553，P > 0.05；总β：Z = −0.622，P > 0.05）。

2.2 不同地区总放射性水平

丰水期各行政区总放射性水平分布差异有统计学意义（P < 0.05）。两两比较分析12个行政区之间的差别。结果发现，2018年总α放射性水平顺义区最高，密云区、大兴区、顺义区高于延庆区、平谷区和通州区，差异有统计学意义（ P < 0.05）；总β放射性水平密云区最高，显著高于其他各区，差异有统计学意义（ P < 0.05），延庆区最低，明显低于昌平区，差异有统计学意义（ P < 0.05）。

2019年总α放射性水平也是顺义区最高，显著高于其他各区，差异有统计学意义（P < 0.05）；总β放射性水平也是密云区最高，通州区最低，明显低于其他各区，差异有统计学意义（ P < 0.05）。

3 讨　论

文献[6]报道北京市丰水期地下饮用水总α放射性水平为（0.005～0.580）Bq/L，总β放射性水平为（0.007～0.460）Bq/L，本次调查北京地区地下饮用水总α放射性水平为0.050（0.052）Bq/L，范围为（0.001～0.210）Bq/L，总β放射性水平为0.048（0.038）Bq/L，范围为（0.002～0.261）Bq/L，结果显示，目前北京市地下饮用水总放射性水平与以前报道^[7]的总体水平略有变化。我国现行标准GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》关于总α、总β 放射性指导值分别为0.5 Bq /L、1.0 Bq /L。尽管北京市各区地下水总放射性水平波动较大，但近年总体情况都低于GB 5749—2006规定的指导值，在正常的范围内。

地下水是重要的饮用水水源，因水资源匮乏或地表水污染，全国有三分之二的城市依靠地下水作为供水水源^[8]。地下水由于其埋藏特点，相比地表水，与外界交换较少，相对不易污染。水中的总放射性主要受补给与排泄影响。地下水补给来源主要有大气降水、河水入渗补给、河渠入渗补给、侧向径流补给等。通过补给与排泄，地下水获得、消耗放射性核素，保持不断循环交替^[9]。2018年北京市丰水期降水量为504 mm，2019年丰水期降水量为337 mm，丰水期降水量接近常年（488 mm）。2018年、2019年入境水量（8.19亿m³、6.08亿m³）和出境水量（20.65亿m³、18.07亿m³）基本持平^[10]。因此对于同一地区同一监测点位来说，地下水的总放射性水平在这2年基本持平，分布差异无统计学意义。

地下水中的总α放射性主要来源于天然U、Th和²²⁶Ra，总β放射性主要来自长寿命核素⁴⁰K等。通常地下水所流经和储存的岩石类型中放射性核素含量高，则流经的地下水中其含量亦高，如沉积岩地区地下水中铀含量平均值为（2 × 10⁻⁷～5 × 10⁻⁶）g/L，岩浆岩地区地下水中为（4 × 10⁻⁶～7 × 10⁻⁶）g/L，铀矿床地下水中可高达（n × 10⁻⁴）g/L^[11]。分析12个行政区总放射性水平分布情况，处于密怀中隆断区的怀柔区、密云区，北京凹陷的顺义区总放射性水平整体较高，其原因可能与当地地质结构有关。密怀中隆断区有大量深成、浅成侵入岩体（岩浆岩）和大面积的变质岩系出露，顺义区以沉积岩分布为主^[12-13]，地下水在其形成过程中，溶入了围岩中的天然放射性核素，增加了水体中的放射性含量。文献报道我国部分地区井水样品总α、总β 浓度监测结果显示，内蒙古、新疆地区较高，个别样品（总α 1.11 Bq/L，总β 1.02 Bq/L）超标，广东地下水总放射性总体较高，这与内蒙古、新疆、广东地区岩浆活动频繁，矿产资源丰富尤其是稀土类伴生放射性矿产较多有关^[14-16]。与本工作监测结果规律基本相同。

本次进行的乡镇级集中式饮用水水源地放射性水平调查，覆盖了北京市12个行政区在用的乡镇级地下饮用水水源，较好的反映了本市乡镇地下饮用水总体放射性水平，对及时发现人为活动所致的环境污染具有重要意义，为加强对饮用水的水质监测、监督和管理等提供技术支撑。