饮用水中镭的快速测量方法

保 莉, 高泽全, 杨海兰, 李鹏翔, 张 静

(中国辐射防护研究院,太原 030006)



· 环境监测 ·

饮用水中镭的快速测量方法

保 莉, 高泽全, 杨海兰, 李鹏翔, 张 静

(中国辐射防护研究院,太原 030006)

饮用水中镭的监测一直都很受重视，因为镭是亲骨性核素，就内照射而言，它是毒性最强的元素之一。目前常见的水中镭分析方法由于样品放置时间长，并不太适合于应急分析。采用IAEA提出的饮用水中镭分析方法，可以达到快速测量的目的。对0.5 L样品，低水平液闪谱仪测量1 h对226Ra和228Ra的探测下限分别为0.01Bq/L和0.06Bq/L，能用于核应急情况下的监测，该方法还可用于环境水平下的镭分析测量。

镭；饮用水；液闪

1 引 言

镭是居里夫人于1898年发现的第二种天然放射性元素，它没有稳定态的同位素，在它的诸多放射性同位素(质量数206～230)中，226Ra(T1/2=1 600 a)和228Ra(T1/2=5.75 a)因其半衰期很长而最受关注。镭是亲骨性核素，就内照射而言，它是毒性最强的元素之一。饮用水中的镭会引起人体内核素的积累而造成放射性剂量贡献，因此饮用水中镭的监测一直都很受重视。

223Ra、224Ra和226Ra是α辐射体，可以直接用α谱仪测量。而228Ra是β辐射体，可以用α谱仪测量其子体228Th的α射线来间接测量228Ra。然而228Th的半衰期很长，测量前需要放置3～18个月(具体根据228Ra的活度浓度和测量所需的灵敏度而定)，因此α谱仪并不太适合于228Ra的常规分析。未处理水样品中的低浓度226Ra可以采用射气法测量，但该方法并不能测量镭的同位素224Ra和228Ra。

我国现有标准《水中镭-226的分析测定》(GB11214-1989)和《水中镭的α放射性核素的测定》(GB11218-1989)分别采用室内氡钍分析仪或低本底α探测装置作为测量仪器。然而这两种方法都需要将制备好的样品放置一段时间后再进行测量[1-2]，并不太适合于镭的应急或常规分析。

美国环境保护机构(EPA)十分重视水中镭的测量，从1971年到1995年，EPA批准的水中226Ra和228Ra的测量方法分别有17个和8个(40CFR141.25)。最新的方法于1995年发布，采用放化沉淀分离法，用薄窗流气正比计数器、闪烁计数器等测量228Ra、226Ra等。(APHA1995，Method7500)。

图 测量饮用水中镭的快速分析方法流程Fig. Method of flow rapid analysis method for the determination of radium in drinking water

2014年12月，IAEA(国际原子能委员会)介绍了一种快速测量饮用水中226Ra和228Ra的方法，使用化学方法分离镭，用液闪谱仪测量。方法适用于钡含量少于100 mg/kg的0.5 L饮用水分析(样品中Ba的总含量不应超过50 mg)，可用于应急情况或常规环境监测时饮用水中镭的测量[3]。随着人们对天然放射性核素的持续关注和对核应急情况下建立关注核素监测方法的需求，镭的快速测量就显得尤为重要。本文主要对该方法进行介绍并对其应用性进行分析。

2 快速测量方法

2.1 方法流程

以硫酸铅钡作载体从溶液中共沉淀镭，用碱性EDTA溶液溶解沉淀物，加冰醋酸重沉淀硫酸钡(镭)以分离铅。纯化沉淀后用液闪谱仪测量。具体的分析流程见表1。

硫酸钡不溶于水、碱和酸，但EDTA对Ba的络合作用而增加了溶解度。EDTA分子抑制硫酸钡成核且加热促进络合。这使得基于萘的闪烁液比基于凝胶的闪烁液有更好的光谱中心。

2.2 结果计算

液闪对226Ra和228Ra的计数效率ε通过效率刻度得出。用BaSO4沉淀加去离子水制备空白样品，液闪测量得到本底计数率nb，之后加入226Ra和228Ra标准溶液，得到226Ra和228Ra的计数率ns-226和ns-228，液闪的计数效率ε为：

(1)

式中，ns为226Ra或228Ra的计数率ns-226或ns-228；

nb为空白样品的本底计数率；

As为226Ra或228Ra标准溶液的活度浓度；

ms为226Ra或228Ra标准溶液的加入量；

ts为226Ra或228Ra标准溶液标定至现在的时间。

一般化学回收率采用重量法或示踪技术计算，然而在这个流程中，这两种方法都不太适合。使用133Ba作示踪会得到明显不一致的回收率，可能与流程中的化学反应有关。重量法确定回收率要求烘干沉淀，这样源制备方法与测量有所不同。因此通过质量控制样品(已知226Ra和228Ra活度的加标样品)的总效率εc(总效率是指该方法整个流程的效率，等于化学回收率与液闪计数效率之积)来计算化学回收率R，公式如下：

(2)

(3)

式中各参数的物理意义类同于公式(1)，角标t表示质量控制样品。相关参数的典型测量值如下表所列。

表 方法对226Ra和228Ra的计数效率及回收率典型测量值Tab. Typical values of counting efficiency and recovery rate for 226Ra and 228Ra

分析实际样品的同时应制备至少一个质量控制样品和一个空白样品。样品中226Ra和228Ra的活度浓度A：

3 方法实用性分析

国内饮用水中镭的数据结果分析鲜见报道，而国外则一直都有数据更新。

2012年土耳其的UrkiyeAkar等人采用AlphaGuardPQ2000PRO测氡仪测量了瓶装饮用水中226Ra的浓度，12个样品的226Ra活度浓度范围为0.03Bq/L～0.43Bq/L，低于2011年世界卫生组织(WHO)规定的水中226Ra限值(0.5Bq/L)[4]。

2013年巴西的JaquelineK.等人用RAD7测氡仪测量了瓶装矿泉水中的镭含量，制备好的样品密封30天以收集222Rn。27个样品中的226Ra含量为0.007Bq/L～0.145Bq/L[5]。

2014年FernandoP.等人测量了超市出售的矿泉水和酒中的226Ra，葡萄牙和西班牙的38个瓶装矿泉水样品中的226Ra含量为0.5～949mBq/L，产自葡萄牙的20个酒样品中226Ra含量为2.0～22.0mBq/L[6-7]。

由于现有水中镭分析方法前处理流程冗长复杂，因此目前常见的镭数据多用γ谱仪或测氡仪给出，测量结果必然存在其他很多核素的干扰。采用国标方法对水中镭进行针对性分析时，虽然结果准确，但样品的放置时间长，并不太适合于应急分析。IAEA提出的饮用水中镭分析方法测量一组样品(包括3个样品，1个空白样品和一个质量控制样品)，化学分离和源制备的时间约为8h，可以达到快速测量的目的。对0.5L样品，低水平液闪谱仪测量1h对226Ra和228Ra的探测下限分别为0.01Bq/L和0.06Bq/L，若测量10h则相应的探测下限分别为0.1mBq/L和0.6mBq/L，根据国外相关的数据，可以看出该方法能满足大部分环境水平下的镭分析测量。

[1]GB11218-89,水中镭的α放射性核素的测定[S].

[2]GB11214-89水中镭-226的分析测定[S].

[3]Aprocedurefortherapiddeterminationof226Raand228Raindrinkingwaterbyliquidscintillationcounting[R].IAEA-AQ-39,Vienna,2014.

[4]UrkiyeAkar,OrhanGurler,AysegulKahraman,etal.MeasurementsofradiumlevelsinbottlednaturalspringwaterofMarmararegion(Turkey)[J].Rom.Journ.Phys.,2012,57(7-8):1204-1210.

[5]JaquelineKappke,SergeiA.Paschuk,ValeriyDeniak,et.al.Measurementsofradonandradiumactivityinbottledmineralwater[C].2013InternationalNuclearAtlanticConference.

[6]FernandoP,Carvalho,JoaoM.Oliveira.RadioactivityinmineralwatersfromIberianPeninsula[A].Radiochemicalconference,2014:22.

[7]FernandoP,Carvalho,JoaoM.Oliveira.Naturally-occuringradioactivityintablewines[A].Radiochemicalconference,2014:51.

Rapid Method for the Determination of Radium in Drinking Water

BAO Li, GAO Ze-quan, YANG Hai-lan, LI Peng-xiang, ZHANG Jing

(ChinaInstituteforRadiationProtection,TaiYuan030006，China)

As radium was one of the bone seeking radiopharmaceuticals and one of the most toxic elements in terms of internal exposure, the determination of radium in drinking water has always been attached great attention. Current analytical methods of radium in water were not suitable for emergency analysis due to the long storage time. This study utilized the analytical method proposed by IAEA to achieve the aim of rapid determination with the detection limit of 0.01Bq/L for 226Ra and 0.06Bq/L for 228Ra during 1 hour determination by low level liquid scintillation spectrometer. This can be used for both emergency monitoring and the analysis and determination of radium under environment level.

Radium; drinking water; LSC

2016-01-04

保 莉(1986-)，女，甘肃张掖人，2005年毕业于中国辐射防护研究院辐射防护及环境专业，硕士，主要研究方向为辐射环境监测。

X837

A

1001-3644(2016)02-0032-04