羅茂丹,李 斌,李雪泓,毛萬沖

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都 610031)

· 環(huán)境監(jiān)測 ·

水中總α、總β測量的實驗室質(zhì)量控制

羅茂丹,李 斌,李雪泓,毛萬沖

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都 610031)

為了保證水中總α、總β放射性測量的監(jiān)測質(zhì)量，需要對其過程進(jìn)行實驗室質(zhì)量控制。通過實例對水中總α、總β放射性測量質(zhì)量控制的措施進(jìn)行詳細(xì)闡述，包括儀器的檢定以及穩(wěn)定性的檢驗、測量結(jié)果不確定度的評定、平行雙樣、加標(biāo)回收和質(zhì)量考核。

總α放射性;總β放射性;質(zhì)量控制

1 概 述

水中總α、總β放射性測量實驗過程的質(zhì)量控制是保證該實驗監(jiān)測質(zhì)量的重要手段。它一般分為實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制和外部質(zhì)量控制。前者是實驗室分析人員對水中總α、總β放射性測量實驗的質(zhì)量進(jìn)行自我控制的過程，它包括儀器設(shè)備的檢定或校準(zhǔn)、不確定度評價、平行樣分析等等。其目的在于通過以上的方法監(jiān)控所有實驗步驟，找出那些造成失控的根源加以改正。后者則一般是由實驗分析人員之外的中心實驗室、上級機關(guān)或者權(quán)威單位負(fù)責(zé)。它主要是通過實驗室質(zhì)量考核的方式進(jìn)行，檢查水中總α、總β放射性測量實驗過程是否存在系統(tǒng)誤差，確定實驗室進(jìn)行水中總α、總β放射性測量實驗分析的能力，并且協(xié)助各個實驗室發(fā)現(xiàn)問題，提高分析質(zhì)量。

針對水中總α、總β放射性測量實驗實施質(zhì)量控制，主要是為了把分析誤差控制在輻射環(huán)境監(jiān)測給定的允許度內(nèi)，保證測定結(jié)果能夠達(dá)到輻射監(jiān)測要求的精密度和準(zhǔn)確度。本文將通過具體的實例對水中總α、總β放射性測量實驗過程實施質(zhì)量控制的措施進(jìn)行闡述。

2 水中總α、總β放射性測量實驗情況介紹

2.1 儀器

MPC9604流氣式低本底α、β測量儀。

2.2 測量方法

《水中總α放射性濃度的測定 厚源法》(EJ/T1075-1998)和 《水中總β放射性測定 蒸發(fā)法》(EJ/T900-94)。

2.3 放射性濃度的計算

樣品中的α或者β放射性活度濃度 C(Bq/L)，按照公式(1)進(jìn)行計算

式中：

C——樣品中的α放射性活度濃度，Bq/L；

Rx——樣品計數(shù)率，cpm；

R0——本底計數(shù)率，cpm；

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的計數(shù)率，cpm；

αs(βs)——標(biāo)準(zhǔn)源的比活度，Bq/g；

m——水樣蒸干、灼燒后的總殘渣量質(zhì)量，mg；

V——水樣取樣體積，L；

1.02 ——校正系數(shù)，即1 020mL加酸水樣等價于1 000mL體積的初始水樣。

3 水中總α、總β放射性測量實驗室質(zhì)量控制措施

3.1 對分析儀器的檢定

要保證總α、總β放射性測量實驗獲得準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，首先需要確保分析儀器的準(zhǔn)確性和有效性。MPC9604流氣式低本底α、β測量儀由中國測試技術(shù)研究院檢定合格，檢定有效期為2014年5月26日至2016年5月25日。

3.2 儀器穩(wěn)定性

3.2.1 儀器本底的泊松分布檢驗

分別對MPC9604流氣式低本底α、β測量儀的每一路測量道連續(xù)進(jìn)行20次α、β本底計數(shù)測量，并按照公式(2)[1]進(jìn)行計算統(tǒng)計量X2值：

(2)

式中：

n——所測本底的次數(shù)；

S——按高斯分布計算的本底計數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

N——n次本底計數(shù)的平均值，也是按泊松分布計算的本底計數(shù)的方差。

檢查結(jié)果如表1。

表1 低水平放射性裝置泊松分布X2檢查結(jié)果表Tab.1 Results of Poisson distribution X2of low level radioactive devices

3.2.2 儀器本底、探測效率質(zhì)量控制圖

使用質(zhì)量控制圖能夠檢驗儀器的穩(wěn)定性，保證日常工作的一致性[2]。對于MPC9604流氣式低本底α、β測量儀，定期以相同的時間測定每一路測量道的本底和電鍍源的探測效率，繪制本底和效率質(zhì)控圖。α電鍍源為239Pu源，β電鍍源為90Sr-90Y源。本底測定頻次為每半月1次，測定時間取300min，效率測量頻次為每月1次，測定時間為5min。

MPC9604流氣式低本底α、β測量儀某道的本底和效率質(zhì)量控制圖詳見下圖1～圖4。

圖1 MPC9604四路低本底α、β測量儀某路α本底質(zhì)控圖Fig.1 A road α background quality control figure of MPC9604 low-background α,β measuring instrument

圖2 MPC9604四路低本底α、β測量儀某路β本底質(zhì)控圖Fig.2 A road β background quality control figure of MPC9604 low-background α,β measuring instrument

圖3 MPC9604四路低本底α、β測量儀某路α探測效率質(zhì)控圖Fig.3 A road α-detection efficiency quality control figure of MPC9604 low-background α,β measuring instrument

圖4 MPC9604四路低本底α、β測量儀某路探測效率質(zhì)控圖Fig.4 A road β-detection efficiency quality control figure of MPC9604 low-background α,β measuring instrument

3.3 測量結(jié)果的不確定評定

3.3.1 不確定度來源

根據(jù)水中總α、總β放射性活度的數(shù)學(xué)模型(1)和不確定的評定程序，影響其不確定度的因素主要有以下5個：

(1)儀器測量樣品源的相對不確定度urel1；

(2)儀器效率刻度的相對不確定度urel2，其包括：

儀器測量標(biāo)準(zhǔn)源的相對不確定度urel21；

稱量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對不確定度urel22；

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比活度的相對不確定度urel23；

(3)水樣殘渣的相對不確定度urel3，其包括：

稱量樣品總殘渣的相對不確定度urel31；

稱量用于測量的殘渣的相對不確定度urel32；

樣品總殘渣回收率的分散性的相對不確定度urel33；

(4)水樣體積的相對不確定度urel4，其包括：

水樣量取的相對不確定度urel41；

取樣重復(fù)性的相對不確定度urel42；

(5)制樣的分散性的相對不確定度urel5。

因此，水樣α、總β放射性活度測量結(jié)果的合成相對不確定度為：

(3)

為了進(jìn)一步表明不確定度來源，以魚刺圖標(biāo)明各個不確定度分量的來源，見圖5。

圖5 水中總α、總β放射性活度不確定度分量來源魚刺圖 Fig.5 Fishbone figure for sources of uncertainty components of gross alpha and gross beta radioactivity in water

3.3.2 不確定度實例解析

某地表水α放射性活度濃度Cα=3.24×10-2Bq/L，β放射性活度濃度Cβ=5.23×10-2Bq/L，現(xiàn)對該測量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析，詳見表2。

表2 水中總α、總β放射性活度的不確定來源匯總表Tab.2 Summary of uncertainty component of gross alpha and gross beta radioactivity in water

水樣中總α、總β放射性活度的合成相對不確定度為：

取包含因子k=2，則該水樣中總α放射性測量結(jié)果的相對擴展不確定度為：

Urelα=27.8%；Urelβ=10.2%

3.4 平行雙樣

有6個水樣，包括地表水、地下水還有廢水樣，分別進(jìn)行平行樣品總放射性測定，具體結(jié)果見表3。

表3 水樣中總α、總β比活度檢測結(jié)果表Tab.3 Test result of gross alpha and gross beta activity in water sample (Bq/L)

從表3可以看出，6對不同平行水樣中α、總β放射性活度的相對偏差在30%[3]以內(nèi)，實驗結(jié)果精密性比較好。

3.5 加標(biāo)回收

有6個水樣，包括3個地表水樣和3個廢水樣，總α加入镅-241標(biāo)準(zhǔn)溶液，總β加入基準(zhǔn)純氯化鉀粉末，樣品具體取樣量和加標(biāo)量見表4，6個水樣的總放射性加標(biāo)測量數(shù)據(jù)見表5。從表5可以看出，水樣中總α加標(biāo)回收率在97.3%～106.4%之間，水樣中總β加標(biāo)回收率在96.8%～107.9%之間。

表4 樣品取樣量和加標(biāo)量Tab.4 Sample quantity and scalar quantity

表5 樣品加標(biāo)測量數(shù)據(jù)Tab.5 The recovery of samples

3.6 質(zhì)量考核

2015年12月，由環(huán)境保護部輻射環(huán)境監(jiān)測中心組織全國輻射環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量考核，考核項目包括固體中總放射性測量。筆者所在的四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站電離環(huán)境實驗室參與了該質(zhì)量考核，考核結(jié)果為合格，詳細(xì)結(jié)果如表6[4]。

表6 固體中總放射性測量考核結(jié)果Tab.6 Results of gross radioactivity measurement in solids

4 總 結(jié)

本文以MPC9604流氣式低本底α、β測量儀為例針對水中總α、總β放射性測量實驗室質(zhì)量控制的措施進(jìn)行了介紹，包括對儀器的檢定以及穩(wěn)定性的檢測、測量結(jié)果不確定度的評定、平行雙樣、加標(biāo)回收和質(zhì)量考核。這對于放射性化學(xué)實驗室如何對水中總α、總β放射性測量進(jìn)行質(zhì)量控制提供了一個具體而有效的參考。

[1]HJ/T61-2001，輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S]．

[2] 《水質(zhì) 總α放射性的測定 厚源法》標(biāo)準(zhǔn)編制組．《水質(zhì) 總α放射性的測定 厚源法》(征求意見稿)[Z]，北京：環(huán)境保護部，2010.

[3] 潘自強.電離輻射環(huán)境監(jiān)測與評價[M].北京：原子能出版社，2007．

[4] 王 蕾.2015年全國輻射環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量考核工作報告[R]．環(huán)境保護部環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心，2015.

Laboratory Quality Control of Gross Alpha and Gross Beta Radioactivity Measurement in Water

LUO Mao-dan,LI Bin,LI Xue-hong,MAO Wan-chong

(SichuanRadiationEnvironmentalMonitoringCenter,Chengdu610031,China)

In order to ensure the quality of gross alpha and gross beta radioactivity measurement in water, it is necessary to carry out laboratory quality control. This paper expounded quality control measures of gross alpha and gross beta radioactivity measurement in water through examples, including the instrument test and stability test, the assessment of uncertainty of the results, parallel double sample and the recovery of standard and quality assessment.

Gross alpha radioactivity;gross beta radioactivity;quality control

2017-01-06

羅茂丹(1983-)，女，四川達(dá)州人，2010級四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程碩士，研究方向為輻射環(huán)境監(jiān)測。

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1001-3644(2017)02-0057-05