王 萍,譚昭怡,邱詠梅,孫耀中,孫 宇

(中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所,四川綿陽(yáng) 621900)

1 引 言

鈾是存在于自然界的一種天然放射性核素,主要含三種同位素,即238U、235U和234U,豐度分別為99.27%、0.714%、0.006%,三者都屬于α輻射源。鈾的放射性污染可經(jīng)過(guò)呼吸道、消化道、皮膚、直接照射及遺傳等途徑進(jìn)入人體,一部分放射性核素進(jìn)入生物循環(huán),并經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體,通過(guò)內(nèi)照射引發(fā)包括白血病在內(nèi)的許多癌癥和一些肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)疾病,特別是對(duì)生殖器官危害可能造成不孕或遺傳變異。鈾的測(cè)定方法很多,主要有 X射線熒光法 ,電感耦合等離子體光譜法 ,電感耦合等離子質(zhì)譜法,離子交換分離極譜法和激光熒光法[1]。X射線熒光法和電感耦合等離子體光譜法檢出限難以達(dá)到化探要求;離子交換分離極譜法操作過(guò)程繁瑣,流程長(zhǎng);電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器昂貴,使用成本較高;而激光熒光法具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單,選擇性好,靈敏度高,檢出限和精密度可以滿足分析測(cè)定要求,但該方法有一定的干擾,易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,需要加入抗干擾的熒光增強(qiáng)劑[2]。

本工作采用激光熒光法[3～5]對(duì) “5·12”地震后某工號(hào)建筑垃圾及土壤樣品進(jìn)行了鈾的測(cè)定,對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了分析,并據(jù)此對(duì)地震對(duì)于該工號(hào)及周圍地區(qū)環(huán)境的影響進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 方法原理

2.2 儀器與主要試劑

MUA型微量鈾分析儀 (北京羽綸科技公司);馬弗爐;微量進(jìn)樣器 (20μL,50μL);

王水溶液 (新配);1∶1H2SO4溶液;0.1N及0.5N HNO3溶液;10N及 0.5N NaOH溶液;熒光增強(qiáng)劑;鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院提供,濃度為 0.999mg/mL,采用重量法,用 pH=2的酸化水稀釋為所需濃度。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

2.3.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱取已烘干磨細(xì)的樣品 30.0～50.0mg于小瓷坩堝中,馬弗爐中 700℃下灼燒 30min,冷卻后轉(zhuǎn)移樣品到小燒杯中,用 7～8mL新配的王水液分幾次洗凈坩堝中殘留樣品,拼入于小燒杯中,電熱板上加熱浸取,間歇攪拌,加熱浸取至近干。稍冷卻,再加入 7～8mL王水重復(fù)浸取一次,蒸干,稍冷卻,滴加 0.5～1.0mL 1∶1 H2SO4,加熱蒸干至不冒白煙為止。稍冷后加入約 10mL 0.5N HNO3,加熱,攪拌浸取,并微沸 2～3min,趁熱過(guò)濾于50mL容量瓶中,再用 30mL 0.1N熱 HNO3液分幾次洗凈小燒杯,洗滌液濾入同一量瓶中。先用10N NaOH再用 0.5N NaOH調(diào) pH為 2～3,用蒸餾水定容至 50mL,搖勻。

2.3.2 樣品測(cè)定

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法,準(zhǔn)確移取 4.5mL樣品溶液于激光熒光鈾分析儀的石英皿中,將石英皿放入樣品室內(nèi),關(guān)上樣品室小門,調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)測(cè)量樣品底數(shù)N0值;加入 0.5mL熒光增強(qiáng)劑,攪勻后記錄熒光讀數(shù) N1值;按量加入一定濃度標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液,攪勻后記錄熒光讀數(shù)N2值。

2.3.3 結(jié)果計(jì)算

固體樣品中鈾量計(jì)算公式：

式中：C-水中鈾的濃度 (μg/L);

N0-樣品未加熒光增強(qiáng)劑前,儀器中熒光值;

N1-樣品加入熒光增強(qiáng)劑后,儀器中熒光值;

N2-加入標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液后,儀器中熒光值;

式中：C-水溶液中鈾濃度 (μg/L);

η-方法平均回收率 (%);

3 結(jié)果與討論

3.1 雜質(zhì)離子的影響

雜質(zhì)離子對(duì)鈾熒光干擾可分為兩大類：一類是正干擾,如稀土元素 Eu等在波長(zhǎng) 337.1nm紫外光激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生熒光;另一類是負(fù)干擾,主要是某些金屬離子如 Fe、Mn等會(huì)熄滅鈾所產(chǎn)生的熒光。為了減少這些干擾,可以適當(dāng)稀釋樣品。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[7],單個(gè)雜質(zhì)離子與鈾的比例對(duì) Th4+、Sr2+、Y3+、Cs+、Ru4+、Nd3+、Eu3+、241Am、239Pu、237Np和99Tc分別為 5.0×103、1.2×105、2.0×105、2.5×105、5.0× 102、1.0×102、3.0×102、1.0、0.42、1.0×102和1.0×102時(shí),對(duì)鈾的測(cè)定結(jié)果無(wú)影響。

3.2 線性和檢出下限

用兩組鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：第一組鈾濃度分別為0×10-9,0.05×10-9,0.1×10-9,0.2×10-9,0.4× 10-9,0.6×10-9,0.8×10-9,1.0×10-9g/mL;第二組鈾濃度分別為 1×10-9,2×10-9,4×10-9, 6×10-9,8×10-9,10×10-9,12×10-9,14×10-9, 16×10-9,18×10-9,20×10-9g/mL,在加鈾熒光增強(qiáng)劑條件下測(cè)量熒光強(qiáng)度,每種濃度取三次讀數(shù)算術(shù)平均值。令 Ci為標(biāo)準(zhǔn)鈾濃度,Fi為對(duì)應(yīng)鈾濃度Ci的三次熒光讀數(shù)的算術(shù)平均值,利用公式 (3)分別對(duì)兩組鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液求相關(guān)系數(shù) r。

式中：n-測(cè)量次數(shù);

3.3 樣品分析

對(duì)“5·12”地震后 1號(hào)及 2號(hào)兩個(gè)工號(hào)部分建筑垃圾和土壤樣品進(jìn)行了鈾含量的測(cè)定,結(jié)果見表1和表2。

表1 1號(hào)工號(hào)部分樣品鈾的測(cè)定結(jié)果Tab.1 The determination result of uranium of some samples in No.1 location

表2 2號(hào)工號(hào)部分樣品鈾的測(cè)定結(jié)果Tab.2 The deter mination result of uranium of some samples in No.2 location

土壤中的天然鈾含量與土壤巖層下的巖石性質(zhì)及土壤類型有關(guān),一般土壤中鈾含量在 5μg/g以下的水平[8]。對(duì)比表 3和分析結(jié)果可見,地震后兩工號(hào)所測(cè)樣品鈾含量與地震前該工號(hào)周圍地區(qū)環(huán)境土壤中鈾含量基本一致,處于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素鈾的滲透泄漏,未對(duì)周圍地區(qū)環(huán)境造成污染和影響。

表3 地震前該工號(hào)周圍地區(qū)環(huán)境土壤中鈾含量的測(cè)定結(jié)果Tab.3 The determination result of uranium in soil around the location before earthquake

3.4 方法精密度和準(zhǔn)確度

測(cè)量平行樣中鈾的含量,根據(jù)測(cè)量值,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 S和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 RSD(精密度),結(jié)果見表4,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)平均值為 7.4%。在樣品中加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn),以確定方法準(zhǔn)確度。從表 5可見,加標(biāo)回收率為 86%～109%。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 The result of precision

表5 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The spike recovery

4 結(jié) 論

采用激光熒光法測(cè)定鈾含量時(shí),為減少系統(tǒng)誤差,應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。為減少某些雜質(zhì)離子的干擾,可以適當(dāng)稀釋樣品,對(duì)于鈾含量較高的樣品,測(cè)量前也應(yīng)適當(dāng)稀釋,以使測(cè)量鈾量與加標(biāo)量相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)方法檢出下限 D.L≤3×10-11g/mL,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)為 7.4%,加標(biāo)回收率達(dá)到 86%～109%。從分析結(jié)果可見,兩工號(hào)所測(cè)樣品鈾含量基本屬于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素鈾的滲透泄漏,未對(duì)周圍地區(qū)環(huán)境造成污染和影響。

[1] 楊鄉(xiāng)珍 .鈾的光度分析進(jìn)展[J].濕法冶金,2002,21(3)：154-159.

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[3] GB6768-86,水中微量鈾分析方法[S].

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