北京市环境水中锶-90活度浓度分析

汪 喆，刘 陆，刘智慧

(北京市辐射安全技术中心，北京 100089)

放射性核素90Sr半衰期长，毒性大，对人体造成辐射损伤较大，且其在环境介质中具有较高的迁移性，了解90Sr在环境中的放射性水平，对环境本底调查、辐射环境质量评价具有重要意义。根据我国《辐射环境监测技术规范》(HJ 61—2001)[1]中对环境水样的检测内容和监测项目的要求，水样中90Sr的分析是国家规定和环境影响评价的重要检测内容，因此全国各省环境监测站均进行了水样中人工放射性核素90Sr的监测测量。北京市辐射安全技术中心按照规定对北京市环境水中90Sr的活度浓度进行了监测，本文对2015—2019年的相关结果进行报道，并评估其对公众产生的待积有效剂量。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

90Sr-90Y标准溶液(91.6 mBq/mL)，Eckert&Ziegler Analytics产；P204树脂(ω(HDEHP)=50%，40～60目)，核工业北京化工冶金研究院；锶载体溶液(约50 mg Sr/mL)；钇载体溶液(约20 mg Y/mL)；其他：硝酸、氨水、无水乙醇、无水氯化钙、草酸、氯化锶、碳酸钠、氯化铵、硝酸钇，均为分析纯。

LB770型低本底α/β测量装置：BERTHOLD(德国)公司产，对60 mm的样品盘，本底计数率小于1 cpm，对90Sr-90Y平面源，β探测效率为54%，最小可探测限(测量时长为1 h)为20 mBq；分析天平：METTLER TOLEDO(瑞士)公司产，最小感量为0.1 mg。

1.2 样品采集与前处理

依据《辐射环境检测技术规范》(HJ/T 61—2001)[1]，对北京市内主要的5个河流、6个湖库和1个地下水共计12个环境点位进行了采样监测，每个点位枯水期、丰水期各1次，样品共计24个。

1.3 测量方法

综合考虑分析样品的活度水平、实验时间和流程复杂程度，参照环保部《水和生物样品灰中锶-90的放射化学分析方法》(HJ 815—2016)[2]中的二-(2-乙基己基)磷酸萃取色层法对水中90Sr进行测定。

1.4 质控样品实验

进行空白实验、平行样和加标样品实验。为了确保结果的可靠性，除了空白实验外，选取部分点位进行平行样(3个点位)和加标样(2个点位)实验。

2 结果与讨论

2.1 实验结果

2.1.12019年实验结果分析

北京属于温带大陆性季风气候，有明显的干湿季之分。2019年北京市不同水文期地表水包括河系水、湖库水和地下水中90Sr活度浓度列于表1～表3。

表1 河系水90Sr测量结果Tab.1 Experimental results of river system water

表2 湖库水90Sr测量结果Tab.2 Experimental results of lake reservoir water

表3 地下水90Sr测量结果Tab.3 Experimental results of groundwater

测得样品的回收率范围62.78%～99.89%，大部分在70%以上，探测下限(LLD)范围为(0.24～0.61)mBq/L。实验结果显示，2019年北京市环境水中90Sr检出值为(4.46±1.51)mBq/L，范围为(1.44～7.56)mBq/L，其中河系水(5.01±1.45)mBq/L，湖库水为(4.00±1.45)mBq/L，地下水为(2.11±0.12)mBq/L，各类水体平均90Sr活度浓度由大到小，依次为河系水>湖库水>地下水。

总体上，地表水中90Sr放射性水平高于地下水，推测为核试验放射性落下灰在水体中的沉积导致的差异。地下水中能够检出人工核素90Sr，推测原因：在地下水在形成过程中，溶入了沉降于地面表层的放射性核素，但其水平非常低。

由于季节不同，地表水中放射性水平也有所不同，一般来说，丰水期由于地表水受到一定的稀释，放射性水平略有减低，而枯水期放射性水平略有增高，个别点位略有波动。推测原因：(1)河系2、4号、湖库2、6号均属于南水北调引水所经地，本实验所用的水样在采样之前，可能进行了枯水期调度补水，增大了蓄水量，导致90Sr的含量略有下降。(2)湖库2号的另一个补水来源是城市再生水，可能是进行补水后采样，导致90Sr的含量略有下降。(3)个别点位采样前是降雨天气，空气中的90Sr被冲刷进入环境水样，导致90Sr的含量略有上升。(4)干扰元素如Fe、Bi等除去不完全导致回收率不稳定。(5)部分水样水质较差，存在悬浮物等杂质。(6)预处理流程长，由于操作原因使沉淀产生有少量损失，导致其化学回收率较低，可能也会产生一定偏差。地下水中90Sr含量基本不受季节影响。

根据UNSCEAR 2000年报告书[3]及表1～表3计算北京市成人的食入年待积有效剂量：D=CVP45，C为水中某核素的活度浓度(Bq/L)，成人年饮水量均值取730 L/a，P45为食入途径放射性核素的剂量转换系数，对于90Sr取28 nSv/Bq。北京市成人摄入水中90Sr的平均年摄入量和待积有效剂量顺序分别为：河系水(3.66 Bq，0.10 μSv)>湖库水(2.95 Bq，0.08 μSv)>地下水(1.54 Bq，0.04 μSv)。该值远远小于国家标准规定摄入限值2.8×104Bq[4]，也远远小于国家标准规定的年剂量限值[5]。

2.1.22015—2019年实验数据对比

分析北京市环境水中90Sr放射性水平年度变化，汇总2015年至2019年数据于表4。

表4 2015—2019年90Sr实验数据对比表(mBq/L)Tab.4 Comparison of experimental data from 2015 to 2019 (mBq/L)

将2019年与2015—2018年监测结果对比，结果表明，2019年的数据均在“历年测量值均值±3倍标准偏差内”，处于正常涨落范围之内。

2.1.3与全国地表水数据对比

根据2017年和2018年全国辐射环境质量报告[6-7]，2017年全国各类地表水90Sr活度浓度区间分别为：河系水(0.51～8.5)mBq/L，湖库水(0.60～10)mBq/L。2018年全国地表水90Sr活度浓度区间分别为：河系水(0.72～8.5)mBq/L，湖库水(0.66～10)mBq/L。北京市2019年地表水中90Sr的含量与全国其他地区相比，处于中间水平，均在同一数量级。

2.2 试剂空白和质控实验结果

2.2.1试剂空白分析

结果列于表5。经正态检验(Shapiro-Wilk)，空白p值=0.626，本底p值=0.443，均>0.05，均满足正态分布；经F检验，p值=0.980>0.05，说明方差齐性(置信水平95%)；经t检验，p值=0.791>0.05，说明空白和本底计数率两组数据不具有统计学意义的差异(置信水平95%)。

表5 试剂空白分析结果Tab.5 Analysis results of blank sample experiment

2.2.2质控实验分析

根据地表水和污水监测技术规范(HJ/T 91—2002)[8]规定进行分析，平行样实验结果列于表6，加标样实验结果列于表7。

表7 加标样结果Tab.7 Results of spiked samples

平行样实验结果满足辐射环境监测技术规范HJ/T 61—2001[1]要求：不大于标准规定的相对标准偏差的2倍(20%)。加标样实验结果满足加标回收率控制指标(85%～115%)，说明测量结果准确可信。

3 结论

1)北京市环境水中90Sr放射性水平高低顺序为：河系水>湖库水>地下水，都处于低水平范围。2019年北京市环境水中90Sr放射性水平与历年相比，处于正常涨落范围之内；2019年北京市环境水中90Sr放射性水平与全国其他地区相比，处于中间水平。

2)2019年北京市成人摄入水中90Sr的平均年摄入量和待积有效剂量最大分别为3.66 Bq/a、0.10 μSv/a，远远小于国家标准规定的相应限值。

3)通过对90Sr的长期规范监测，能够监测环境辐射的长期变化趋势，为准确评价北京市环境放射性污染水平提供依据，继续对北京市环境中90Sr的监测仍然十分必要。