1993—2017年廣東省近岸海域海水137Cs活度濃度水平

張衍津 鄧 飛 馮穎思 李巧勤

(廣東省環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)中心, 廣州, 510300)

2011年3月11日福島核電站因地震導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)釋放入環(huán)境，其中大量的放射性核素未經(jīng)處理即隨冷卻海水排入海洋，總排放量達(dá)到9.9×1017Bq[1]，進(jìn)入大氣的137Cs總量達(dá)1.3×1016Bq，38.5%沉降于日本東部海域[2]，還有大量含137Cs液態(tài)流出物直接排入海洋[3]。根據(jù)全球海洋洋流的規(guī)律，預(yù)計(jì)這些放射性核素可能在事故3至5年后影響我國(guó)沿海[3-5]，2015年已經(jīng)擴(kuò)散至整個(gè)中國(guó)海域，表層海水137Cs活度濃度水平約增高0.01 Bq/m3，文獻(xiàn)[4]預(yù)測(cè)福島事故發(fā)生10年后表層海水137Cs活度濃度水平趨于均勻，約增高0.20～0.60 Bq/m3。為此，原國(guó)家環(huán)境保護(hù)部組織全國(guó)沿海各省輻射監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，于2014年開始加強(qiáng)對(duì)沿海海洋介質(zhì)的放射性水平監(jiān)測(cè)，137Cs等半衰期較長(zhǎng)的裂變核素為重點(diǎn)關(guān)注核素。

廣東陸地海岸線超過3 300 km，沿海規(guī)劃建設(shè)多個(gè)核電基地。其中，大亞灣核電基地于1994年開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)，目前有6個(gè)堆在運(yùn)行；陽(yáng)江核電基地于2015年開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)，目前4個(gè)堆運(yùn)行，2個(gè)堆預(yù)計(jì)于2018年裝料；臺(tái)山核電規(guī)劃有6個(gè)堆，2018年有2個(gè)堆裝料；另有陸豐核電、惠東核電在建設(shè)中，廉江核電、惠來核電處于選址籌劃階段。核電正常運(yùn)行階段其排放的液態(tài)流出物中沒有137Cs，但在異常事故工況下可能含有137Cs。2011年我國(guó)東海、南海海水中137Cs的活度濃度分別為1.43、1.28 Bq/m3[6]。本文介紹1993—2017年廣東省近岸海水137Cs含量，探討近岸海域海水137Cs活度濃度水平與核電站排放及福島核事故的相關(guān)性。

1 監(jiān)測(cè)方法

1.1 監(jiān)測(cè)方案

廣東近岸海水的放射性監(jiān)測(cè)主要包含大亞灣核電、陽(yáng)江核電運(yùn)營(yíng)階段的常規(guī)監(jiān)測(cè)，陽(yáng)江核電、臺(tái)山核電裝料前的本底監(jiān)測(cè)，2014年開始的非核電周圍的海水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)方案列于表1，監(jiān)測(cè)取樣布點(diǎn)示意圖見圖1和圖2。所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)離岸距離不超過10 km。

1.2 樣品采集及預(yù)處理

樣品的采集方法參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸》[7]的要求，采集海洋表層瞬時(shí)樣品。采樣點(diǎn)包括岸上采樣點(diǎn)和船上采樣點(diǎn)，岸上采樣時(shí)面對(duì)水流動(dòng)方向操作，若底部沉積物受到擾動(dòng)，則暫停采樣；船上采樣時(shí)，采用向風(fēng)逆流采樣，避免船體本身污染水樣。每次采樣量至少50 L，使用50 L聚乙烯大桶貯存，樣品采集后盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，過濾后用鹽酸酸化至pH值小于2，陰涼保存。

表1 海水放射性監(jiān)測(cè)方案

圖1 廣東省西部區(qū)域取樣布點(diǎn)示意圖

1.3 測(cè)量方法

采用γ能譜法和放射化學(xué)分析法分析附近海域海水的137Cs。γ能譜分析法樣品的處理和分析過程見文獻(xiàn)[8]，主要用于大亞灣、陽(yáng)江、臺(tái)山等核電區(qū)域附近海水樣品的分析，樣品量為30 L時(shí)探測(cè)限約為1.5 Bq/m3；非核電周圍的海水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)在2014年采用γ譜分析，2015—2017年用《水和生物樣品灰中銫-137的放射化學(xué)分析方法》[9]，樣品用量為20 L時(shí)的探測(cè)限約為0.37 Bq/m3。

1.4 測(cè)量?jī)x器及試劑

1.4.1放射化學(xué)分析方法

(1) MPC9604低本底α、β測(cè)量?jī)x，美國(guó)ORTEC公司生產(chǎn)，本底為α<0.057計(jì)數(shù)/min、β<0.60 計(jì)數(shù)/min，探測(cè)效率(2π)為α≥42%(241Am或210Po源)、β≥55%(90Sr-90Y源)。廣東省輻射劑量計(jì)量檢定站校準(zhǔn)，1次/a，且在校準(zhǔn)有效期內(nèi)。

(2) 硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%～68%的濃硝酸及其各種濃度稀釋溶液。

圖2 廣東省東部區(qū)域取樣布點(diǎn)示意圖

(3) 氫氧化鈉，分析純。

(4) 冰醋酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于98%。

(5) 磷鉬酸銨〔(NH4)3PO4·12MoO3·nH2O〕。

(6) 碘鉍酸納(Cs3Bi2I9)。

1.4.2γ譜能譜分析方法

(1) ADC-1000-I型HPGe γ譜儀，美國(guó)ORTEC公司生產(chǎn)，相對(duì)效率55%，能量分辨率為2.0 keV。本單位校準(zhǔn)，1次/a，且在校準(zhǔn)有效期內(nèi)。

(2) H2O2、KMnO4、Co(NO3)2、K4Fe(CN)6，均為分析純。

γ能譜法和放射化學(xué)分析法實(shí)驗(yàn)用水均為單位自制超純水，使用電導(dǎo)率儀監(jiān)測(cè)用水純度。

1.5 質(zhì)量保證

按照本單位建立的質(zhì)量保證體系，采取實(shí)驗(yàn)室物理測(cè)量裝置定期檢定、短期可靠性檢驗(yàn)、長(zhǎng)期可靠性檢驗(yàn)和質(zhì)控樣品等控制措施，并通過參加國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室間測(cè)量比對(duì)活動(dòng)，保證測(cè)量結(jié)果的代表性、準(zhǔn)確性和可靠性。

1.5.1短期可靠性檢驗(yàn)

使用χ2檢驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室物理測(cè)量裝置的短期可靠性。低本底α、β計(jì)數(shù)器使用90Sr-90Y參考源測(cè)量驗(yàn)證測(cè)量裝置是否滿足泊松分布的χ2檢驗(yàn)，HPGe γ譜儀使用儀器空白本底測(cè)量驗(yàn)證儀器是否滿足泊松分布的χ2檢驗(yàn)。新儀器或儀器檢修后使用前也應(yīng)進(jìn)行χ2檢驗(yàn)。

1.5.2長(zhǎng)期可靠性檢驗(yàn)

測(cè)量裝置每半個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次常規(guī)的本底及參考源測(cè)量，累積正常工作條件下20個(gè)以上測(cè)量值，以此為基礎(chǔ)分別繪制本底、效率質(zhì)控圖，此后繼續(xù)執(zhí)行每半個(gè)月測(cè)量一次本底及參考源，將所得的本底及效率數(shù)據(jù)增加到繪制的本底、效率質(zhì)控圖上，用以檢驗(yàn)本底、效率是否在控制范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)時(shí)，需要對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整，然后分別重新繪制本底、效率質(zhì)控圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 大亞灣核電

大亞灣核電周圍海域海水中137Cs的監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表2，表2中同時(shí)列出了大亞灣核電運(yùn)營(yíng)前(1988-07—1992-03)本底調(diào)查結(jié)果[10]，其它數(shù)據(jù)來源于監(jiān)測(cè)中心對(duì)大亞灣歷年的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

由表2可見，1988—1989年(本底調(diào)查)，海水的137Cs活度濃度均值為2.10 Bq/m3、范圍為<1.26～4.58 Bq/m3；1995—1996年，海水的137Cs活度濃度顯著高于本底水平，這與核電的異常排放相關(guān)[11]；1999年及其以后，海水的137Cs活度濃度恢復(fù)到本底水平。

為識(shí)別核電液態(tài)流出物中137Cs對(duì)西大亞灣海域海水的影響，在采集西大亞灣海域海水的同時(shí)采集排放渠的海水，但是由于監(jiān)測(cè)方案調(diào)整，排放渠海水并非每年持續(xù)監(jiān)測(cè)，中間有數(shù)年中斷。監(jiān)測(cè)結(jié)果與同期的西大亞灣海域海水分析結(jié)果比較列于表3。

由表3可見，排放渠和西大亞灣海水中137Cs的活度濃度水平相當(dāng)。因此，可以認(rèn)為大亞灣核電液態(tài)流出物的排放對(duì)西大亞灣海域海水137Cs活度濃度沒有影響。

表2 大亞灣核電附近海域海水137Cs活度濃度

1)m：高于探測(cè)限的樣品數(shù)；n：測(cè)量樣品總數(shù)。余表同。

表3 排放渠海水與同期西大亞灣海域海水137Cs活度濃度的比較

2.2 陽(yáng)江核電

陽(yáng)江核電于2015年開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)，目前在運(yùn)4個(gè)堆。陽(yáng)江核電周圍海域海水中137Cs的監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表4。其中，2009—2012年期間為本底調(diào)查，2014年開始輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

由表4可見，2009—2017年，陽(yáng)江核電站周圍海域海水中137Cs活度濃度變化范圍為0.49～4.77 Bq/m3。陽(yáng)江核電站周圍海水中137Cs活度濃度在運(yùn)行前后沒有差異。

2.3 臺(tái)山核電

截至2017年，臺(tái)山核電尚未裝料運(yùn)行。臺(tái)山核電周圍海域海水中137Cs的監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表5。其中2010—2011年期間為本底調(diào)查，2017年開始輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

由表5可見，2017年的監(jiān)測(cè)結(jié)果與本底調(diào)查水平大體相當(dāng)。

表4 陽(yáng)江核電周圍海域海水137Cs的活度濃度

表5 臺(tái)山核電周圍海域海水中137Cs活度濃度

臺(tái)山核電與陽(yáng)江核電、大亞灣核電周圍海域海水中137Cs的活度濃度處于同一水平。

2.4 非核電周圍的海水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)

非核電周圍的海水輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)始于2014年，在汕頭云澳避風(fēng)港、揭陽(yáng)市資深園碼頭、汕尾市紅海灣、深圳西沖、陽(yáng)江市海陵島、茂名市蓮頭港、湛江市東南碼頭等設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2014年采樣2次，2015—2017年每年采樣1次。海水中137Cs的監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表6。

由表6可見，2014—2017年，非核電周圍7個(gè)采樣點(diǎn)的137Cs活度濃度處于同一水平，其變化范圍為0.62～2.52 Bq/m3，平均值為1.46 Bq/m3。其中，2017年湛江及茂名采樣點(diǎn)樣品測(cè)量結(jié)果相對(duì)其歷史水平有所偏高，但這種偏高在其他采樣點(diǎn)沒有發(fā)現(xiàn)，偏高原因有待進(jìn)一步查證。

2.5 各區(qū)域海水137Cs監(jiān)測(cè)結(jié)果比較

由表2—表6中摘取2014—2017年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按區(qū)域分為大亞灣核電、陽(yáng)江核電、臺(tái)山核電、非核電周圍，統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)海水137Cs活度濃度水平進(jìn)行比較分析，結(jié)果列于表7。

表6 廣東環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)近岸海域海水137Cs活度濃度

1) 2014年有2次采樣，取平均值列入表中；

2) 陽(yáng)江、茂名監(jiān)測(cè)始于2015年；

3) 2015年汕頭海水采樣點(diǎn)位與其他年份不一致，不列入統(tǒng)計(jì)。

表7 2014—2017年各區(qū)域內(nèi)海水137Cs活度濃度

由表7可見，非核電周圍海域海水及大亞灣、陽(yáng)江、臺(tái)山核電基地周圍海域海水的137Cs活度濃度水平相當(dāng)，同時(shí)考慮到大亞灣、陽(yáng)江、臺(tái)山核電基地周圍海域海水的137Cs活度濃度水平與其歷史數(shù)據(jù)相當(dāng)，初步認(rèn)為福島核事故含137Cs廢水對(duì)廣東省近岸海域海水137Cs活度濃度水平尚未造成可察覺的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

2017年廣東省近岸各測(cè)點(diǎn)海域海水137Cs活度濃度均值范圍為0.53～1.59 Bq/m3；核電站附近海域海水與不受核設(shè)施影響的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)海水的137Cs活度濃-度水平相當(dāng)。

通過對(duì)廣東省核電附近海域海水和不受核電影響的其他海域海水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，大亞灣核電早期受異常排放的影響略有異常，1999年及以后海水137Cs活度濃度恢復(fù)到本底水平；陽(yáng)江核電、臺(tái)山核電137Cs活度濃度水平與本底水平一致，并與非核電周圍海域海水137Cs活度濃度水平相當(dāng)。考慮到大亞灣、陽(yáng)江、臺(tái)山核電基地周圍海域海水137Cs活度濃度水平與其歷史數(shù)據(jù)相當(dāng)，初步認(rèn)為福島核事故含137Cs廢水對(duì)廣東省核電附近海域海水尚未造成可察覺的影響。