陽江核電站鄰近海域的總α、總β放射性比活度水平

吳梅桂，趙 峰，趙 力，谷河泉，周 鵬，李冬梅，婁全勝

(國家海洋局南海環境監測中心，廣東 廣州 510300)

自然環境中天然存在的以及人類活動產生的放射性核素多數是發射α、β射線的放射源。總α是指除氡以外的所有天然和人工放射性核素的α輻射體總稱，總β是指除3H 外的所有發射β粒子的同位素。總α、總β測量結果本身雖不能確切給出樣品中核素的種類及含量，但對于分析核素已知條件下，該方法具有篩選作用[1]。此外，總α、總β放射性分析因其測量周期較短、成本低，對樣品的總放射性水平能快速進行評價，故在輻射環境分析中被廣泛采用，對積累環境輻射水平數據、總結環境輻射水平變化規律、判斷環境中放射性污染有重要的實際意義[2]。

隨著核工業的發展、反應堆與核電站的建立以及放射性同位素的廣泛應用，總α、總β放射性的測量問題越來越多地受到關注，涉及輻射防護、環境監測、食品衛生以及放射性醫療、氣象、考古等諸多領域[3]。總放射性測量在事故應急中應用較多，尤其是用于食品或水樣的早期污染判斷中，也是核與輻射應急監測的首先之一。目前總α、總β放射性監測仍作為多數核設施的常規監測項目[4]。關于海水中總α、總β放射性測量，東海[5-6]、黃海[7-8]、南海[9-14]均有涉及。

陽江核電站鄰近海域瀕臨南海且海域開闊，對該海域在放射性監測預評價方面的調查研究近年來逐漸增多[15]。本次調查采樣時間為2012—2013年，測定陽江核電站運行前周邊海域海水、沉積物和生物體中總α、總β放射性比活度水平，期望能夠為科學評價陽江核電站運行后海洋生態環境變化以及周邊環境放射性水平的監測工作提供基礎數據，為快速初判可能發生的核與輻射突發事件，及時上報信息提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 站位布設

本調查站位布設以陽江核電站入水口和排水口為基準點，設置海水、沉積物共同站位12個，生物站位3個。具體站位布設如圖1所示。

圖1 陽江核電站鄰近海域海水、沉積物、生物樣品采集站位Fig.1 Stations for seawater, sediments and organism sampling in adjacent sea area of Yangjiang Nuclear Power Plant

1.2 樣品采集

本研究海水和沉積物樣品采樣時間為2012年12月28日和2013年3月28日。海水采集表層水(0.0～0.5 m)，用5 L塑料桶采集，每升海水加入1 mL濃鹽酸保存在聚乙烯桶內，運回實驗室處理。沉積物樣品均用抓斗式采泥器采集，取表層(0.0～2.0 cm)樣品不少于1.0 kg，用塑料袋封裝后，冷凍保存。

本研究生物樣品采集時間為2013年5月3日—5日，在設定站位周邊(東平鎮、閘坡鎮和下川島，如圖1)收集魚類、蝦類和貝類各3種，重量不少于10.0 kg，用塑料袋封裝后，冷凍保存運回實驗室。

1.3 海水中總α和總β的測定

考慮到海洋環境系統的特殊性，本研究采用共沉淀方法，有效克服蒸發濃縮法對于海水體系和含鹽體系的不適用性[16]。量取3 L海水，采用BaSO4和Fe(OH)3共沉淀方法富集海水中的大部分放射性核素，通過布氏漏斗過濾收集沉淀、灼燒、冷卻稱重、研磨、轉入測量盤，加入無水乙醇潤濕鋪勻，紅外燈下烘干，置于干燥器中冷卻至室溫，利用低本底α/β測量儀同時測定總α和總β計數，測量時間6 h。總α測量采用相對比較測量法，使用鈾標準溶液(10 Bq/mL)作為標準源；總β測量采用相對測量法，采用優級純氯化鉀制備標準源[17]，厚度與樣品源相同。

1.4 沉積物和生物體中總β的測定

沉積物樣品運回實驗室，晾干后磨細、混勻、80目過篩備用；生物樣品運回實驗室后鑒種、烘干、炭化、灰化、冷卻稱重，計算灰鮮比，研磨并80目過篩備用。

準確稱取0.500 g過篩后的樣品，置于不銹鋼盤中，滴入少量無水乙醇潤濕，用小玻璃棒仔細鋪勻，紅外燈下烘干。最后將樣品轉移至低本底α/β測量儀，測量時間4 h。沉積物和生物體的總β放射性以優級純氯化鉀制備標準源[17]。

1.5 放射性比活度的計算

① 總α的比活度計算公式如下。

(1)

式(1)中：A為海水中總α放射性比活度(Bq/L)；η表示儀器計數效率(%)；I表示樣品源的凈計數率(cps)；W1為待測水樣的總灰重(mg)；W為測量用樣的總灰重(mg)；V表示待測水樣的體積(L)。

② 總β的比活度計算公式如下。

海水：

(2)

沉積物：

(3)

生物體：

(4)

式(2～4)中：B1、B2、B3表示海水、沉積物、生物體中總β放射性比活度[Bq/L、Bq/kg (干重)和Bq/kg (濕重)]；M表示生物樣品的灰重在鮮重的占比(‰)。

2 結果與討論

2.1 海水中總α和總β放射性比活度

2012年12月調查海域表層水溫在18.6～19.6 ℃之間，平均值為19.0 ℃；鹽度在30.241～31.058之間，平均值為30.813；2013年3月調查海域表層水溫在21.4～22.0 ℃之間，平均值為21.6 ℃；鹽度在28.051～29.818之間，平均值為29.091。表1給出了2012年12月和2013年3月調查海域表層海水總α和總β放射性比活度。

表1 陽江核電站鄰近海域海水中總α和總β放射性比活度

2.1.1 海水中總α比活度 2012、2013年陽江核電站鄰近海域表層海水中總α放射性比活度變化范圍分別為0.101～0.191、0.083～0.205 Bq/L，平均值分別為0.133、0.134 Bq/L。2012年與2013年調查海域表層海水總α放射性水平相當，且變化趨勢相似，均呈現由陸向海方向先降低后升高的趨勢，總α最高值均出現在S3站位。劉懷等(1987)測得珠江口海域總α比活度范圍為0.060～0.150 Bq/L，平均值為0.100 Bq/L[9]。蘇喜玲等(1989)測得珠江口海域總α比活度范圍為0.080～0.166 Bq/L，平均值0.122 Bq/L[12]。本研究測得的值與上述2個結果較為相近。

2.1.2 海水中總β比活度 2012、2013年陽江核電站鄰近海域表層海水總β放射性比活度平均值分別為0.047、0.038 Bq/L，變化范圍分別為0.034～0.059、0.029～0.044 Bq/L。

2012年調查海域表層海水總β放射性比活度略高于2013年，且變化趨勢不同，2012年均呈現由陸向海方向先降低后升高趨勢，2013年則呈現核電站以西海域由陸向海方向先降低后升高，核電站以東海域由陸向海方向升高趨勢。

在放射性常規監測中，采用BaSO4和Fe(OH)3共沉淀方法測定海水中的總β放射性水平既不包含3H，也不包含40K。而天然海水中的總β放射性90%以上都是由40K提供。在核應急監測中，去40K后的海水中總β放射比活度，能更好的反映核事故中總β放射水平。以下所列均為去鉀總β。

據有關文獻報道，東海大陸架海水中總β的平均放射性比活度為0.063 Bq/L[15]，廈門港海水中總β的平均比活度為0.060 Bq/L[18]， 渤海海水中總β的平均比活度為0.100 Bq/L[19], 珠江口海水中總β的比活度為0.052～0.144 Bq/L，平均值為0.078 Bq/L[9]，青島近海海域海水中總β的比活度為0.027～0.083 Bq/L，平均值為0.054 Bq/L[8]，大亞灣海域海水中總β的比活度為0.029～0.073 Bq/L，平均值為0.051 Bq/L[14]。與上述海域比較，陽江核電站鄰近海域海水中總β的平均比活度處于較低水平(表2)。

表2 我國部分海域海水總β平均放射性比活度

2.2 沉積物中總β放射性比活度

2012、2013年陽江核電站鄰近海域表層沉積物中總β放射性比活度平均值分別為829、811 Bq/kg(干重)，變化范圍分別為641～1 125、689～870 Bq/kg (干重)。

圖2給出2012、2013年沉積物中總β的分布圖，2012年調查海域沉積物中總β最高值出現在S2站位，2013年調查海域沉積物中總β最高值出現在S4站位，兩次調查海域沉積物中總β都基本呈現由近岸向外海逐步降低的趨勢。

海洋沉積物中總β放射性的主要來源是由40K、鈾、釷的β衰變子體等天然放射性和少量人工β放射性(如90Sr、137Cs)組成[20]。在核電站以及其他核設施和核事故區域人工放射性同位素對沉積物中總β的放射性含量有顯著影響,在遠離這些區域的地方,沉積物中總β放射性的含量主要受天然放射性同位素的制約。根據有關海域沉積物中總β放射性的變化,就可以快速監測海洋環境的放射性污染[7]。

關祖杰等(1994)測得香港海域沉積物總β放射性比活度變化范圍為940～1 360 Bq/kg (干重)，平均值為1 120 Bq/kg (干重)[21]。李恒等(2009)測得青島近海海洋沉積物總β放射性比活度變化范圍為820～1 080 Bq/kg (干重)，平均值為930 Bq/kg (干重)[8]。相較而言，本調查所測總β放射性比活度水平較低。沉積物中總β放射性比活度、分布與沉積物的礦物組成、有機質含量、生源物質的放射性比活度以及人工放射性污染源等緊密相關[7]，為了更好的理解和對比沉積物總β比活度，還需要后續研究礦物組成、有機質含量等因素對總β比活度分布的影響。

2.3 生物體中總β放射性比活度

放射性核素進入海洋環境后，發生了一系列物理、生物和化學的變化過程。這些放射性核素隨海流、風浪而稀釋擴散，或被海洋生物吸收積累在體內，或沉降到海底被沉積物吸附，或被懸浮物吸附，從而不同程度地形成海洋生物體的輻射劑量。海洋生物吸收放射性物質的問題一直受到人們的重視，因為它們從環境中吸收和積累放射性物質，從而成為海洋放射性污染物質的攜帶者和傳播者，通過洄游或漂流將污染物質帶到非污染海域。同時經動物攝食和食物鏈傳遞，放射性核素可能進一步在高營養級生物中富集[22]。

2013年陽江核電鄰近海域生物樣品總β的放射性比活度范圍為：16.1～74.7 Bq/kg (濕重，下同)，平均值為39.4 Bq/kg，其中魚類的總β比活度平均值為64.6 Bq/kg，蝦類的總β比活度平均值為36.8 Bq/kg，貝類的總β比活度平均值為16.7 Bq/kg，呈現魚類>蝦類>貝類的分布趨勢(表3)。

圖2 2012和2013年陽江核電站鄰近海域表層沉積物中總β比活度分布Fig.2 Gross β in sediments in adjacent sea area of Yangjiang Nuclear Power Plant in 2012 and 2013

表3 陽江核電站鄰近海域生物中總β比活度

海洋生物對放射性核素的吸收和濃集受環境和生物因素的雙重影響。環境因素包括溫度、鹽度、藻類的光照、pH、放射性核素的濃度及理化特征等。生物因素有年齡、個體重量、生活習性、種類組成、食物攝入途徑、生理狀態等等。

應該特別指出，生物體的不同組織、器官等不同部位對放射性元素的濃集能力往往有較大差別。一些海洋生物放射性核素的測定結果相差很大，即使同一個種類也會存在同樣問題。除了沒有規范的方法外，分析中的誤差也是造成數據差異的主要原因[22]。

3 結語

通過對2012、2013年陽江核電站鄰近海域海水、表層沉積物和生物樣品的總α、總β放射性比活度的研究發現：陽江核電站鄰近海域海水總α、總β放射性比活度以及沉積物中的總β放射性比活度水平接近或低于國內相關文獻報導值, 屬正常本底水平；陽江核電站鄰近海域生物樣品中總β放射性比活度呈現魚類>蝦類>貝類的分布趨勢。