环境样中210Po分析测定探究

刘鳗卿 许泽钺 卢颖

【摘 要】210Po作为铀系核素222Rn的长寿命衰变子体之一，是α衰变的极毒核素。210Po存在于土壤、大气、水、生物中，由于210Po进入人体内会造成极强的内照射，所以目前受到了广泛的关注，而210Po主要是通过呼吸道或者食物进入人体，所以生物样、大气和水成为比较重要的研究对象。目前，210Po分析测试有很多的报道，各有其说，文章利用现有的分析方式进行了部分试验，反映了部分存在的问题。综合来说，210Po的分析需要通过更多的研究，寻求更加科学、高效的分析方法。

【关键词】210Po;α衰变;分析;展望

【中图分类号】X837 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）06-0046-02

0 引言

210Po（RaF）是222Rn衰变的7个子体中的长寿命子体之一，它衰变形式是纯α衰变，α的能量Eα=5.305 MeV，t1/2=138.38 d。从生物学的角度来看，210Po进入人体会造成极强的内照射，它的生物半排期[1]即排出一半的时间为50 d，造成的内照射持续时间长，并且是一直处于高能量的照射，所以作为极毒核素的210Po危害极大。210Po作为铀系衰变核素，其普遍存在于水、大气、土壤中。大气中的210Po极易吸附在PM2.5的微粒上，其主要吸附在粒径为1.3μm和0.69μm的气溶胶中。目前，备受关注的研究对象是生物样和气溶胶。210Po的分析测定技术有同位素示踪α能谱法、总α计数法和液闪法3种方法[2]。

（1）同位素示踪α能谱法，选用的示踪剂从208Po到209Po，其选择自沉积或电沉积的方式制源，采用的自沉积材质有银片、铜片、镍片。各个材质对210Po的选择差异对沉积效果的影响也不同[3]，其中银片对210Po的选择性更好。但是回收率的计算是依靠示踪剂来确定，并且α谱仪的探测效率较低。

（2）总α计数法不使用示踪剂，能快速自沉积，探测效率较高，210Po回收率通过加标来确定，但需要做平行加标样，在处理大量样品时，需要的时间比较多，实验效率变低。

（3）液闪法[4]采用的是萃取技术，萃取体系中氯离子浓度控制不当会存在铀的干扰。POLEX■、URAEX■萃取闪烁液需要进口，国内没有稳定的供应商。目前，210Po分析测定技术的主流方法是采用同位素示踪α能谱法。

2 实验分析

水、生物样、气溶胶中的210Po的分析，根据目前现行的方法进行试验。其中，水样分析是参照《水中钋-210的分析方法》（HJ 813—2016），生物样的分析参考的是《食品中放射性物质检验钋-210的测定》（GB 14883.5—1994），不同的是加入了209Po作为示踪剂。气溶胶的分析参照的是环境保护部辐射环境监测技术中心举办的铅-210与钋-210分析技术培训（2014年）、水中铅-210与钋-210分析测量原理与方法及实践培训班（2016年）所提供的试验分析方法，以209Po示踪，通过HNO3-H2SO4-HClO4的湿式消解，在盐酸-抗坏血酸和盐酸羟氨体系中自沉积。针对目前的分析项目的特点，生物样和气溶胶的处理比较有争议，所以进行了部分试验探究。生物样品取样量一般为5～10 g，气溶胶样品取样量在1 000 m3左右。

3 结果

试验对象选取的是稻谷样品和虾样品，其中稻谷和虾皮因其油脂含量较低，处理时间为4～7 d，而虾肉、虾头等样品油脂含量偏高，则需要6～10 d，时间较长。实验结果见表1。

表1中，稻谷样209Po的全程回收率在33%～70%。虾样209Po的全程回收率在42%～62%。可以看出，虾样的209Po的全程回收率普遍比稻谷样的高。其中，T001为整虾样品，T006为虾头样品，其210Po活度浓度偏大。

气溶胶中有机物含量相对生物样少得多，因此所需硝酸的用量相应较少，但气溶胶滤膜很难消解，需要长时间在酸环境下恒温加热，所需时间为4～8 d，其209Po的回收率为48%～78%，比生物样的回收率普遍高10%（见表2）。

实验中加入的示踪剂209Po标准溶液，在处理过程全程参与反应，但因加入的209Po标准溶液为液态，与样品中210Po的存在状态即吸附在颗粒物上呈固态有所不同，不能完全表征210Po的硝化解析即全程回收率。实验在敞开式环境中进行，并且在加热条件，钋易挥发损失。从稻谷样、虾样、气溶胶的回收率来看，没有一定的规律性，实验的影响因素比较复杂，需要更多后续的实验进一步验证。

4 讨论

自沉积过程中，镀片材质、溶液酸度、沉积温度和时间都对自沉积效果有影响。210Pb是否会随210Po共沉积，有研究表明，210Pb几乎不沉积，而210Bi会一起沉积下来[5]，铜片对210Bi的沉积效果是银片的2～3倍[6]，因此选择银片作为自沉积210Po的镀片。前人研究发现，溶液酸度对210Po沉积影响不大，在0.5 mol/L盐酸浓度时，出现小的峰值，因此以此浓度作为沉积溶液酸度[7]。早年关于钋的自沉积研究，在室温条件下进行实验，溶液中210Po的残留率随时间的增长而减小，2 h即可沉积一半以上[3]。而沉积温度越高，沉积速率越快[7]。综合考虑酸度、效率和环保，水浴温度在90 ℃，保持2 h沉积即可完成实验。

5 总结

目前，现行的关于210Po分析的国家标准及研究报道比较少，国内应用的分析技术都没有取得特别大的创新。无论国内还是国外的技术，大部分的研究仍停留在实验室阶段。在处理环境样品时，情况比较复杂，处理过程比较繁琐。新环境中的210Po的分析方法紧缺，更简便、快速、可行、可靠、实际的210Po分析技术需要相关人员不断探索开发。

参 考 文 献

[1]王莉莉，张晔，陆月萍，等.水中210Po分析[J].辐射防护通讯，2013，33（1）：8-11.

[2]王玉学，郭冬发，王哲，等.210Po，210Bi和210Pb测试技术研究进展与现状[J].中国无机分析化学，2013，3（1）：11-16.

[3]柳蕴刚，徐长林，孙树正.钋的自沉积研究[J].原子能科学技术，1983（2）.

[4]Case G N，McDowell W J.An improved sensitive assay for polonium-210 by use of a background -rejecting extractive liquid scintillation method[J].Talanta，1982，29（10）：845-848.

[5]祝小惠，於國兵，闻德运，等.微波消解法快速测定气溶胶中210Po[J].核电子学与探测技术，2016，36（2）：201-204.

[6]T M BEASLEY，C L OSTERBERG.Spontaneous De-

position of Lead on Silver and Nickel from Inorganic and Organic Digests[J].Analytical Chemistry，1969，

41（3）：541-543.

[7]覃连敬，李美丽，覃浩.环境水中210Pb、210Po快速联测方法及应用[J].环境化学，2016，35（5）：948-955.

[责任编辑：钟声贤]