铀是一种广泛分布的锕系元素，具有3种天然同位素，即²³⁴U、²³⁵U和²³⁸U，它们的半衰期分别为2.45 × 10⁵年、7.04 × 10⁸年和4.47 × 10⁹年^[1]。在自然环境中，铀通常以二氧化铀（UO₂）、八氧化三铀 （U₃O₈）、铀酰离子（UO₂^{2 +} ）等化学形态存在于岩石、土壤或水环境^[2]。在地质和人为因素的作用下，铀容易向周边环境迁移、扩散，在降水、渗漏、风化等作用下进入地下或地表水系^[3-5]。人类通过饮用途径摄入铀后，铀及其化合物对机体的作用主要表现为化学损害和辐射损害2个方面。摄入的6价和4价天然铀化合物，不论是急性还是慢性中毒，都主要表现为对肾脏的化学损害^[6-7]。准确测定水中的铀含量，计算水中铀的剂量贡献，对放射性危害评价和公共卫生应急具有重要意义。本研究利用紫外荧光法测定了北京市地表水和饮用水中的铀含量，分析水中总α放射性水平与铀含量的相关性及评估通过摄入饮用水中的铀所致的待积有效剂量。

1 材料与方法 1.1 样品来源

水样的采集参照《生活饮用水标准检验方法 第2部分：水样的采集与保存》（GB/T 5750.2—2023）^[8]，采样时用流动水清洗采样器具3次。采集地表水前1周内当地无降雨，采样点距离岸边10 m，并于水面以下0.5 m处采样。采集饮用水时，先放掉水管中的积水，取末端自来水。每个水样取2件，各1 L。样品来自北京市16个固定采样点，共35件，其中地表水19件，饮用水16件，其中地表水为北京市内的河湖水和水库水。

1.2 测量仪器

水中铀的测量仪器为杭州大吉光电仪器有限公司生产的WGJ-Ⅲ微量铀分析仪，荧光增强剂的荧光增强倍数不小于100倍，最低检出限0.02 μg/L。铀标准溶液为中国计量科学研究院提供，浓度1.00 μg/mL。

总α放射性测量仪器为中国计量科学研究院生产的LB6008六路α、β测量装置，测量前采用α标准粉末源刻度效率，标准粉末源为中国计量院提供的²³⁸U粉末，比活度为26.6 Bq/g。

中国计量科学研究院每年定期对上述设备进行检定，仪器均在有效检定周期内使用。

1.3 方　法 1.3.1 紫外荧光法测铀

按照《生活饮用水标准检验方法第13部分：放射性指标》（GB/T 5750. 13—2023）^[9]采用紫外荧光法测量水样中铀浓度，取5.00 mL水样于石英比色皿内，放入仪器测量位，测定荧光强度N₀，再向水样中加入荧光增强剂，使之与水样中铀酰离子生成一种简单的络合物，测定荧光强度N₁，再向样品内加5 μL的铀标准溶液，测定荧光强度为N₂，计算水样中铀浓度。

1.3.2 总α放射性测量

按照《生活饮用水标准检验方法第13部分：放射性指标》（GB/T 5750. 13—2023）厚源法^[9]对水样品进行测量。取1 L水样加入硝酸20 mL，酸化处理后样品转移至烧杯中蒸发浓缩至50 mL左右，将浓缩水样转至在室温已称量恒重的瓷蒸发皿中，加入1 mL浓硫酸蒸发至干，最后将瓷蒸发皿放入马弗炉中350℃下灰化1 h，冷却后称重，铺盘测量。

1.3.3 结果计算

水样中铀的浓度计算见公式（1）

$ C=\frac{{(N}_{1}-{N}_{0}){C}_{1}{V}_{1}K}{{(N}_{2}-{N}_{1}){V}_{0}}\times 1\;000 $

(1)

其中C为水样中铀的浓度，μg/L；C₁为加入标准铀溶液的浓度，μg/mL；V₁为加入标准铀溶液的体积，mL；V₀为分析用水样的体积，mL；K为水样稀释倍数；1000为体积转换系数。

水样中的总α放射性计算见公式（2）

$ A=\frac{{n}_{\mathrm{s}}-{n}_{\mathrm{b}}}{{n}_{\mathrm{r}}-{n}_{\mathrm{b}}}{A}_{\mathrm{r}}\times \frac{m}{V}\times 1.02 $

(2)

其中A为水样总α放射性活度浓度，Bq/L；n_s、n_r、n_b分别为样品、标准源和仪器本底计数率，cps；A_r为α标准源的放射性比活度，Bq/g；m为水样的总灰重，g；V为水样体积，L；1.02为体积修正系数。

1.3.4 待积有效剂量

地表水和饮用水中²³⁸U引起的待积有效剂量依据公式（3）^[10]

$ CED=\frac{Ck{N}_{\mathrm{A}}\lambda }{M}\times f\times IR\times 365 $

(3)

其中CED为水中²³⁸U引起的的待积有效剂量，Sv/年；C为水中的铀浓度，g/L；k为²³⁸U天然丰度，99.725%；N_A为阿伏伽德罗常数，6.022 × 10²³/mol；λ为²³⁸U衰变常数，4.951 × 10⁻¹⁸/s；M为²³⁸U摩尔质量，238 g/mol；f为²³⁸U剂量转换因子, 4.50 × 10⁻⁵ mSv/Bq；IR为中国成人日均饮用水摄入量，1.86 L/d^[11]。

1.3.5 统计分析

采用SPSS20.0软件进行统计分析，两组样本比较采用t检验，两组样本间的相关性分析采用皮尔逊相关性分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结　果 2.1 北京市地表水与饮用水中铀浓度与总α放射性水平

北京市地表水与饮用水铀浓度与总α放射性水平总体情况见表1。地表水和饮用水中铀浓度差异和总α放射性水平差异均无统计学意义（t = 1.432、1.085，P > 0.05）。

2.2 铀浓度与总α放射性水平相关性

北京市地表水和饮用水中铀浓度与总α放射性活度浓度的相关性见图1，随着铀浓度的增大，总α放射性活度浓度也呈增大趋势。铀浓度与总α放射性活度浓度呈正相关，相关系数r = 0.700（P < 0.05）。

2.3 地表水和饮用水中²³⁸U所致待积有效剂量分析

地表水和饮用水铀浓度范围为0.081～4.045 μg/L，平均值为1.332 μg/L，摄入水中²³⁸U所致的待积有效剂量为3.284 × 10⁻⁵～1.640 × 10⁻³ mSv/年，平均值为5.400 × 10⁻⁴ mSv/年。

3 讨　论

世界卫生组织出版的《饮用水水质准则（第四版）》^[11]中关于饮用水中总α放射性活度浓度和铀浓度指导值分别为0.5 Bq/L和30 μg/L，²³⁸U活度浓度指导值为10 Bq/L。在我国现行标准GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》^[12]中饮用水中总α放射性活度浓度指导值为0.5 Bq/L，铀浓度限值为0.03 mg/L。在本研究中尽管地表水和饮用水总α放射性水平和铀浓度有一定的波动，但全部样品总α放射性水平均低于0.5 Bq/L，铀浓度均低于0.03 mg/L。地表水和饮用水中铀浓度分别为（1.131±0.653）和（1.572±1.137） μg/L，与国内外相关国家或地区水中铀浓度数据的比较见表2。

地表水和饮用水之间总α放射性水平和铀浓度的差异均无统计学意义，这可能是在自然风化及水流侵蚀作用下，岩层、土壤和沉积物中的α放射性核素和铀会被释放，并进入水环境，而且北京市饮用水水源中的一部分就来自地表水。水体中的总α主要来源于天然铀、钍和²²⁶Ra，其中天然铀和²²⁶Ra分别占总α放射性的30%和52%^[17]。本研究中铀浓度与总α放射性活度浓度的相关性有统计学意义，正相关且相关系数为0.700，决定系数R²为0.4814，说明总α放射性水平有48%可由铀浓度来决定。

《饮用水水质准则（第四版）》和GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》均规定当总α放射性水平超过0.5 Bq/L的指导值时，应进行核素分析和评价。天然铀中²³⁸U、²³⁵U和²³⁴U的天然丰度分别为99.27%、0.72%和0.0054%，通过食入途径摄入饮用水中²³⁸U所致年待积有效剂量为3.284 × 10⁻⁵～1.640 × 10⁻³ mSv，平均值为5.400 × 10⁻⁴ mSv，远小于公众年剂量限值1 mSv，饮用水中²³⁸U对公众的辐射剂量贡献很小。

本研究显示北京市地表水和饮用水中的铀浓度和总α放射性活度浓度在本底水平范围内波动，远低于GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》中规定的0.03 mg/L的限值和0.5 Bq/L的指导值，通过食入途径摄入饮用水中铀所引起的年待积有效剂量很小。持续开展北京市地表水和饮用水中铀浓度的研究工作，对了解北京市地表水和饮用水中铀浓度本底水平、及时发现人类活动造成的放射性污染以及核事故应急响应具有重要意义。