成都市氣溶膠放射性核素水平與空氣質量變化規律研究

關鍵詞：氣溶膠；放射核素；空氣質量

前言

大氣中的氣溶膠通常集中在近地面到2km范圍內，粒徑在0.001um～100um之間的氣溶膠顆粒。《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）根據空氣動力學當量直徑大小將大氣氣溶膠分為總懸浮物顆粒物（TSP），可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）。而霾主要是大量細顆粒物（PM2.5）造成的，多發于冬春季節。

空氣與人們生活息息相關，它的污染不僅會引發環境問題，還對公眾健康造成危害。大氣氣溶膠對人體健康的危害主要表現在可吸入顆粒物上，特別是PM2.5。隨著經濟的發展，近年來國內大氣污染問題逐年發生，而以四川盆地為主的西南地區是中國霧霾污染最為嚴重的區域之一。國內外對大氣氣溶膠放射性都有一定的研究，但主要表現在成分、分布等方面，對大氣氣溶膠核素隨時間、空氣質量變化的規律的研究相對較少，尤其以四川盆地的氣溶膠核素水平與空氣質量的變化規律。

因此文章主要結合2021年二季度至2023年一季度成都市的環境空氣質量報告，以及四川省輻射環境管理監測中心站對城市氣溶膠連續兩年監測數據，來分析這兩年間氣溶膠核素水平與空氣質量變化的規律，為成都市大氣氣溶膠放射性水平提供參考。

1方法

成都市空氣質量監測數據主要來自成都市生態環境局每月發布的環境質量公告。成都市環境空氣評價執行《環境空氣質量標準》《GB 3095-2012》。根據發布的環境質量公告，對空氣質量報告中的環境空氣質量綜合指數數據進行了整理和分析。環境空氣質量綜合指數是描述城市環境空氣質量綜合狀況的無量綱指數，它綜合考慮了各項污染物的污染程度，指數越大，表明綜合污染程度越重。

成都市大氣氣溶膠核素監測數據主要由四川省輻射環境管理監測中心站在成都市溫江區開展的連續采樣監測工作（2021年二季度至2023年一季度）。監測工作按照《輻射環境監測技術規范》（HJ/T 61-2001）、《環境核輻射監測規定》GB12379_1990、《環境空氣氣溶膠中y放射性核素的測定濾膜壓片/y能譜法》（HJ 1149-2020）等規范執行。檢測使用的儀器設備定期檢定，確保儀器檢定合格且在檢定有效期內使用，實驗室人員均通過上崗考核，保證了人員操作的準確性。氣溶膠采樣器放置在四川省輻射環境管理監測中心站樓頂，每周進行一次采樣（法定節假日、疫情影響除外），采集樣品量為標況下10000m3左右，采樣后用壓樣機將氣溶膠收集濾膜進行壓制，對制備好的氣溶膠樣品在一個星期內完成能譜測量工作。氣溶膠監測的核素主要包括對238U監測其子體234Th、232Th監測其子體228Ac。

2結果與討論

2.1環境空氣質量分析結果

成都市和溫江區（氣溶膠核素分析采樣地點）的環境空氣質量綜合指數分析結果如圖1所示，由圖1可以看出，環境空氣質量綜合指數最低時主要出現在九、十月份，最高出現在一月份；環境空氣質量綜合指數季度值分析結果如圖2所示。由圖2可以看出，近兩年中每年三季度的環境空氣質量綜合指數最低，一季度的環境空氣質量綜合指數最高；說明三季度的空氣質量好，一季度空氣質量較差（四季度次之）。

由圖1和圖2可知，成都市和溫江區環境空氣質量綜合指數趨勢一致。因此，分析溫江區大氣氣溶膠與空氣質量變化規律情況，可以代表成都市大氣氣溶膠與空氣質量變化規律情況的。

2.2氣溶膠核素水平分析

2.2.1總體概況

氣溶膠監測的核素主要包括238U、232Th、40K、7Be、137Cs，其中有檢出的核素有40K、7Be，未檢出的核素有238U、232Th、173Cs。對檢出的核素，40K的年均濃度為25.9uBq/m3；7Be的平均濃度為4.93×103uBq/m3，低于西安、浙江的年均值，更低于青海瓦里關山全球大氣本底觀象臺的觀測值14.3mBq/m3，高于北京的監測值（3.36mBq/m3（春季））。

2.2.2氣溶膠中的40K

成都市溫江區氣溶膠40K的季度監測值如圖3所示，可以看出40K的監測值最小值出現在三季度，最大值出現在四季度。

氣溶膠中的天然放射性核素主要來自于陸地表面揚塵再懸浮，以及人類生產生活（化石燃料燃燒、基建揚塵、機動車尾氣）排放的鈾系、釷系和長壽命且不成系列的放射性核素如40K，懸浮后迅速吸附在氣溶膠上參與大氣循環，結合圖2的環境空氣質量綜合指數季度值，三季度空氣質量最好，空氣中總懸浮物顆粒物含量低，故氣溶膠中40K的含量低；而大氣氣溶膠中的40K監測最大值出現在四季度，并非一季度（且兩年結果有差異），對此，還需進一步探明原因。

2.2.3氣溶膠中的7Be

成都市溫江區氣溶膠7Be的季度監測值如圖4所示，7Be的監測值最小值出現在一季度，最大值出現在三季度。結合圖2，氣溶膠中的7Be含量最大時，空氣質量綜合指數最低，7Be含量最低時，空氣質量綜合指數最高，兩者之間表現出負相關性。

7Be是宇生放射性核素，主要分布在對流層上層和平流層的下層，濃度主要受平流層一對流層空氣垂直運動和降水的影響。成都氣溫在7月、8月份較高，也處于雨季，由于氣溫升高和雨季關系，平流層一對流層交換運動加劇，因此，成都市近地面7 Be的濃度有升高的趨勢，造成三季度7 Be的監測值最大，這結果與相關研究的結果不同，與研究結果相近，主要原因是采樣地區處在不同的氣候帶，也說明氣溶膠中的7Be含量受氣候影響。

2.2.4氣溶膠中的238U、232Th、173Cs

成都市溫江區連續監測氣溶膠中的238U、232Th、173Cs未檢出，取探測下限的二分之一作為分析，監測結果如圖5所示。由圖5可以看出，三種核素的監測值不能直接的看出變化規律，反而呈現出趨于穩定的態勢。取探測下限的二分之一作為分析不夠準確，這種結果存在不穩定性。

文章還需繼續進行深入的研究，對可能檢測出的核素應該加大采樣量、提高譜儀測量時間，以及累積樣品來降低探測下限。

2.3氣溶膠核素濃度與環境空氣質量相關性檢驗

相關性分析是研究兩個或多個變量間相關關系的統計方法，對此，對成都市氣溶膠已檢測出的核素濃度與成都市環境空氣質量綜合指數進行相關性檢驗。利用SPSS相關性分析方法進行了分析（采用斯皮爾曼相關性檢驗方法），結果見表1。

由表1可以看出，成都市氣溶膠核素40K濃度與環境空氣質量綜合指數在0.01置信水平下正相關（Sig值lt;0.0１，相關系數為正）；而氣溶膠核素7Be濃度與環境空氣質量綜合指數沒有相關性（Sig值gt;0.01，無相關性）。

3結論

對2021年二季度至2023年一季度連續監測的成都市氣溶膠y核素數據與大氣質量變化情況進行了分析，得到以下結果：成都市大氣環境空氣質量綜合指數一季度最高，三季度最低；氣溶膠y核素40K最小值在三季度，最大值在四季度（年均值為25.9uBq/m3）；7Be最小值在一季度，最大值在三季度（年均值為4.93×103uBq/m3）；從相關性上看，40K濃度與空氣質量存在正相關性；7Be濃度與空氣質量無相關性，主要與氣候有關；其他未檢出的y核素取探測限二分之一來分析，無規律性，其結果也不可靠，應進一步研究。通過此研究，得到了成都市氣溶膠部分放射性核素水平與空氣質量變化的基礎數據，為成都市大氣氣溶膠放射性污染防治提供了參考。此外，還應探索氣溶膠整體的放射性水平，增加更多的監測項目。