青島市某點位氣溶膠中鉛-210的放射性水平分析

任曉潔 孟赫 王明麗

摘? 要：通過分析2016-2018年青島市某點位氣溶膠中²¹⁰Po的放射性水平活度范圍為0.050-0.6mBq/m³，該點位的氣溶膠中²¹⁰Po的放射性活度水平處于我國輻射環境監測的本底水平。青島市某點位氣溶膠中²¹⁰Po的分布特點和影響因素可以為進一步探討空氣中總懸浮顆粒物濃度對環境空氣氣溶膠樣品中²¹⁰Po的放射性活度濃度的影響做數據支撐。

關鍵詞：氣溶膠;釙-210;青島

²¹⁰Po廣泛分布于自然界，是人類天然輻射本底的重要組成部分，人體內各種組織所受的天然輻射內照射劑量有30%來自這個核素^[1]。²¹⁰Po為天然鈾系衰變鏈最后一個放射性成員^[2]，其α衰變的能量為5.3Mev，它的半衰期為138.4天，其衰變產物為²⁰⁶Pb。²¹⁰Po雖然是天然放射性核素，但在自然界中土壤和水中的含量極低，地殼中的含量約為百萬億分之一，人體內的含量更是微量。從鈾礦石、鐳鹽和氡的衰變產物中，可分離提取出痕量釙。

²¹⁰Po衰變時放射出α粒子，而α粒子在空氣中的射程只有幾cm，一張紙即可以屏蔽，故其外照射損害可以忽略。但由于它的電力能力很強，如果人類吸入或者食入含有²¹⁰Po的物質，其釋放的α粒子能夠直接破壞內臟細胞，即使所吸收的分量不夠，也會損壞身體健康，急性高劑量α輻射可以引致“輻射中毒”，致使生物組織產生化學變化，破壞細胞的功能及新陳代謝，損害生物機能^[3]。

由于²¹⁰Po的衰變，²¹⁰Po在環境中的含量相當穩定，因此環境中的²¹⁰Po含量和行為在很大程度上取決于²¹⁰Pb的含量，但²¹⁰Po的生物危害比²¹⁰Pb大得多。²¹⁰Po一次衰變產生的劑量當量比²¹⁰Pb大一千倍，因此²¹⁰Po為極毒放射性核素^[4]。²¹⁰Po通過呼吸、飲水和食品從環境進入人體。因此了解²¹⁰Po在環境中的放射性水平，并對環境質量予以評價有著重要的意義。

針對環境樣品中²¹⁰Po的放射性分析，水的分析已有國家標準^[5]。氣溶膠中釙-210的分析目前缺少標準方法。氣溶膠成分主要由硅、碳、鈣、鋁、硫、鐵、鉀、鈉、鋅、鎂、銅、磷等元素構成，形態多以離子結合經過二次轉化的SO₄^2-、NO₃^-、NH4⁺等離子為主，組分與土壤主要化學成分（碳、氧、硅、鋁、鈉、磷、鐵等元素）較為接近^[6]，因此，在輻射監測工作中，環保部輻射環境監測技術中心曹鐘港、王克斌根據理論推斷和實際操作經驗，編制了《氣溶膠中²¹⁰Po的分析方法》用于對氣溶膠中²¹⁰Po核素進行處理和分析。

1.材料與方法

1.1試劑材料

實驗所用試劑濃硫酸、硝酸、高氯酸、抗壞血酸、無水乙醇、濃鹽酸、均為分析純，實驗用水為新制備的去離子水，每次更換試劑時進行試劑空白實驗。

²⁰⁹Po標準溶液由Eckert&Ziegler提供，活度為0.1992Bq/Kg，半衰期為（102±5）a，參考日期為2015-11-1。

銀片，厚度約為0.5mm，使用將銀片的一面使用耐酸耐高溫的材料覆蓋，自趁機前將另一面用砂紙拋光，去離子水沖洗干凈后使用。

1.2儀器設備

低本底α譜儀（Canberra7200-4），儀器每兩年檢定一次;刻度用標準混合電鍍面源每年自檢一次;嶗應2031型智能大流量TSP（PM10）采樣器（青島嶗山應用技術研究所）每年檢定一次;

1.3樣品采集原則

放射性氣溶膠采樣點位遵循如下要求：地形開闊，半徑50m范圍內無高大建筑物，以免阻礙氣溶膠的擴散、沉降和采集;半徑50m范圍內無主要交通公路經過，無大中型曬谷場和公共活動場所，以免揚塵影響采集;半徑500m范圍無工礦企業的高大煙囪和產生粉塵的加工廠（如粉塵廠、礦石廠、碾米廠等）以免煙塵和粉塵所含放射性核素影響采樣^[7]。

氣溶膠采樣時避開雨天，采樣前將濾膜置于烘箱中80℃烘至恒重。

為提高結果的探測下限，針對氣溶膠中釙-210的采樣時，考慮到當前所用的探測儀器下限和效率、制樣過程中化學回收率等因素，根據理論計算和實際操作經驗，采樣量應在1000m³以上。

1.4樣品采集方法和頻次

在青島市嶗山區某地布設一個點位進行氣溶膠樣品采集，每月采集測量一次。

1.5分析方法

1.5.1分析步驟

（1）將采集的氣溶膠濾膜用剪刀剪碎后裝入100ml的燒杯中。向燒杯中準確加入1ml²⁰⁹Po示蹤劑，加入1ml濃硫酸，加入1ml濃硝酸，電熱板上水浴加熱，使用玻璃棒不定時攪拌。待濃硝酸蒸干后再加入5ml濃硝酸，不斷攪拌。

（2）濃硝酸蒸干后取出燒杯冷卻，加入5ml高氯酸，電熱板上蒸發，初始溫度為105℃，恒溫加熱蒸發5h，使用玻璃棒不斷攪拌。溫度上調至110℃，持續5h，使用玻璃棒不斷攪拌。溫度上調至至115℃，持續10h，使用玻璃棒不斷攪拌。溫度上調至至120℃，持續24h，使用玻璃棒不斷攪拌。直至不冒白煙。

（3）取出燒杯，冷卻，加入5ml濃鹽酸，水浴加熱并不斷攪拌，濃鹽酸蒸干后再重復一次。

加入30ml 0.2mol/L鹽酸，電熱板水浴加熱30min，上清液過濾，濾液收集于100ml燒杯，殘渣濾膜仍保留在原燒杯中;加入20ml 0.2mol/L鹽酸，電熱板水浴加熱30min，上清液過濾，濾液收集于100ml燒杯，殘渣濾膜仍保留在原燒杯中，。重復一次后，濾膜殘渣與 上清液一起過濾，用少量 0.2mol/L鹽酸洗滌殘渣2-3次，合并過濾液。

（4）濾液中加入0.1g抗壞血酸，溶液保持0.5mol/L鹽酸體系，呈醬油色，無懸浮物。

（5）在水浴中采用銀片自沉積1h，保持沉積液溫度為90℃。

（6）取出銀片，去離子水清洗，置于50ml盛有無水乙醇的燒杯中浸泡30min，取出，用去離子水沖洗幾次，培養皿中120℃烘干2h以上。

（7）將制得的樣品源放于低本底α能譜儀測量。

1.5.2計算方法：

式中：

a_T——示蹤劑²⁰⁹Po在參考日期的檢定活度，Bq/g;m_T——示蹤劑²⁰⁹Po的加入量，g;r_n——²¹⁰Po在ROIS內的凈計數，s^-1;r_g——²¹⁰Po在ROIS內的總計數，s^-1;r₀——²¹⁰Po在ROIS內的空白計數，s^-1;r_gt——²⁰⁹Po在ROIS內的凈計數，s^-1;r_0t——²⁰⁹Po在ROIS內的空白計數，s^-1;V_s——分析用樣品體積，m³.

2結果

2.1實驗結果

2.2結果分析

分析表格1得知2016年-2018年青島市某點位氣溶膠中²¹⁰Po的活度范圍為0.050-0.6mBq/m³，查閱資料世界部分地區近地表大氣氣溶膠²¹⁰Po水平范圍為0-5.1mBq/m³;年均值范圍為0.5-2.1mBq/m^3【7】。青島地區某點位大氣氣溶膠²¹⁰Po濃度范圍與平均值范圍均差異不大，但該點位相較于南極或者UNSCER2000的均值高5-10倍。這可能與我國年消耗的燃煤有密切關系^[8]。UNSCER1993的報告中曾指出，²¹⁰Po隨煤燃燒后的飛灰排放，而這些飛灰中含有較高含量的²¹⁰Po，其中²¹⁰Po的含量達到1700Bq/kg。但該點位的氣溶膠中²¹⁰Po的放射性活度水平仍處于我國輻射環境監測的本底水平。

大氣氣溶膠的采樣氣溶膠的顆粒物粒徑在0.1μm以上的理論上均能被捕捉到，收集效率大于99%。下一步結合空氣污染分析，進一步探討空氣中總懸浮物顆粒濃度和氣溶膠中²¹⁰Po的放射性活度的關系。

參考文獻

[1]? Parfenov Yu D：At Energy Rev 12：75，1974

[2]? Mattews，K.M，Determination of 210Po in environmental materials：A review of analytical mrthodology，Appl.Radiat，Isot.，65（2007）267-279.

[3]? 鉛-210與釙-210分析測量技術[R].成都：環境保護部輻射環境監測技術中心，2016：60-61

[4]? 中華人民共和國國家環境保護標準.HJ/813-2016 水中釙-210的分析方法[S].北京：環境保護部輻射環境監測技術中心，2016.

[5]? 潘自強，劉華。核與輻射安全。第一版.北京：中國環境出版社，2015，47-48.

[6]? 劉焱，馮江平，彭麗君，郭鍵鋒，時勁松. 2013年-2014年間深圳市沉降灰中總α總β放射性水平[J]. 中國輻射衛生，2018，27（6）：586-589.

[7]? Samuelsson，C.，Hallstadius，L.，Persson，B.，Hedvall，R.Holm，E.and Forkman，B.²²²Rn and²¹⁰Pb in the Arctic Summer Air.J.Environ.Radioact，1986，3：35-54.

[8]? 姜子英，劉森林.等.燃煤電廠的氣載放射性排放及其輻射的影響.輻射防護.2008，28（5）：257-261.

作者簡介：任曉潔（1989～），漢族，女，山東濰坊人，學士，助理工程師，從事輻射監測工作。