地下水放射性污染危害不可小觑。放射源可在人体内、外形成照射,从而引起人体放射性疾病[5]。放射性核素辐射的固有属性不能通过物理、化学、生物等作用来改变,只能靠核素自然衰变来降低其放射性强度,因此,有害辐射的危害程度可能比化学毒物更大[6]。人体受到辐射损伤隐蔽性强,杀伤力高。轻者会出现恶心、呕吐、食欲不振、毛发脱落、指甲发育不良、腹泻等症状,严重者导致全身无力,血细胞数目急剧降低,造血干细胞坏死和凋亡,以致丧失生命。地下水污染最危险的放射性物质有锶90、铯137等[7]。这些核素半衰期长,化学性能与组成人体的主要元素钙、钾相似,经水和食物进入人体后,能在一定部位累积,增加对人体的放射性辐射,超过一定的阈值,就会引起遗传变异,致畸致残,或者增加癌症的发病率。放射性核素既以物质形态又以能量形式危害公众健康和破坏生态平衡,必须高度重视,警惕地下水的放射性污染状况,做到有的放矢,防止人体放射性疾病的发生,保护地下水生态水环境和人民生命安全。
3.FYFS-400X测量仪探测原理与构造
Figure1.Detectionschematicdiagramofαandβmeasuringinstruments
FYFS-400X系列低本底α、β测量仪采用自主开发的ABMS测量软件,仪器主体结构包括:主探测器、反符合探测器、铅室和控制器。主探测器由塑料双闪,光电倍增管和前置放大器组成;反符合探测器面积较大,用来屏蔽宇宙射线,主要是γ射线;铅室由上、中、下三层组成;控制器为长方体不锈钢组件;ABMS测量系统操作软件作为信息终端,负责数据运算和报告输出。
4.地下水放射性检测流程
地下水中总α、总β放射性是指在标准规定的制样条件下,样品中不挥发的所有天然和人工放射性核素的α、β辐射体总称。地下水中总α、总β放射性浓度较低,一般是将足够体积的水浓缩蒸干,使放射性核素沉积到少量固体残渣上,再取适量残渣均匀铺平在测量盘内,置于低本底α、β测量仪进行总α、总β放射性的测定。依据生活饮用水标准检验方法放射性指标GB/T5750.13-2006开展地下水放射性监测[9]。
4.1.样品采集
根据HJ495-2009水质采样方案设计技术规定从监测井中采集地下水样品。监测井分为水源地、保留生产井和国家工程专用站井等。一般水源地监测井每月采样监测一次,生产井和工程专用站井每年汛期(6、7月)采样监测一次,由专门的有环保资质的水质检测机构或公司负责采集有代表性的水样品。
4.2.样品检测
4.2.1.建立模型
建模为测定仪器的计数效率和监督仪器的稳定性。建立模型需用到两类放射源:工作源(即电镀源)钚-239(Pu-239)和标准源α源241Am、β源KCL。建模的简单操作流程:1)测量仪器本底,在铅室样品盘中放入干净的空样品盘,工作条件设置10次6000秒,分别采集α/β本底Ro(cps)数据;2)测量工作源效率,在铅室样品盘中放入工作源(电镀源),工作条件设置10次60秒,分别采集α/β工作源效率ηs(%)参数;3)测量标准源效率,在铅室样品盘中分别放入已制备好的α标准源241Am和β标准源KCL(各取标准物质粉末160mg铺平于不锈钢样品盘内),工作条件设置4次6000秒,分别采集α/β标准源效率εS(%)。将测定结果分别保存到工作条件对应的参数中。工作源效率由仪器出厂时测定。水样分析人员只需每半年测量一次标准源效率,建立标准源模型。
4.2.2.水样的前处理
测量水样品前需对水样进行前处理:消解和灼烧。消解(或称灰化),采用湿式消解H2SO4-HNO3体系[10]。1)水样蒸发浓缩赶酸。取足量待测水样(保证样品残渣>160mg)于大烧杯中,按照每升水样加20ml浓硝酸制备,加热蒸发浓缩水样至50ml左右冷却;再往冷却水样品中加入1ml浓硫酸搅拌均匀后在电热板上小心加热蒸干。此过程可采用国产顺昕7000系列放射性水样蒸发浓缩赶酸仪完成,安全高效,无需人员值守;2)将蒸干后的残渣放到马弗炉内350℃灼烧1小时,直到残渣全部为白色粉末;3)用1/万天平称出在干燥器中已经冷却至室温的残渣总质量,将残渣研磨粉粹,取160mg置于干净的不锈钢空样品盘中,用酒精+丙酮溶液(按1:1配比)铺平样品。将铺平样品放在干燥容器中干燥2小时备用。
4.2.3.水样检测
开启仪器和计算机,仪器先预热半小时,将已经制备好的水样品小心地放入仪器铅室样品盘,打开计算机桌面ABMS测量系统,点击“仪器参数”,点击“设置高压”,水样品测量工作条件设置4次6000秒(6.7小时),在系统提示界面填写水样品信息,点“采集”按钮,仪器将同时自行采集并计算水样品中总α、总β放射性核素的活度浓度(Bq/L),并生成检测报告输出。
4.2.4.检测实例分析
Table1.Radioactivedetectionresultsofpartsofgroundwater(watersource)inHunanandGuizhouin2018~2019
5.实验室辐射防护措施
放射源根据危害程度划分为五类:极高危险源、高危险源、危险源、低危险源、极低危险源[11]。避免辐射伤害关键是预防。辐射防护分内照射防护和外照射防护。
1)内照射防护,开放性放射源可通过口、呼吸道、皮肤伤口等进入人体,应尽一切可能防止放射性核素进入人体内,减少实验场所及环境放射性污染,定期进行污染检查和监测。保持实验人员放射性核素的年摄入量控制在国家规定的限值以内[12]。
6.结论
1)地下水体中的放射性污染对人民的身体健康危害巨大,当代社会应时刻保持警惕,防止各种环境因素和人为因素造成地下水污染。
2)FYFS-400X系列低本底α/β测量仪实现了地下水放射性检测的智能化,提高了工作效率和水环境监测能力,保障了水质监测成果质量。
基金项目
国家重点研发计划专题:洞庭湖与鄱阳湖多目标调控关键技术(2017YFC405305-1)。