周花瓏+韋湫陽+岑旭

摘要：為了保證碳-14放射性測量的監(jiān)測質(zhì)量，需要對其過程進行實驗室質(zhì)量控制。本文通過儀器設(shè)備的性能檢驗，樣品平行樣測定、加標回收率測定、質(zhì)量考核、實驗室間比對等措施進行質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：碳-14；質(zhì)量控制；不確定度

1 前言

實驗室質(zhì)量控制是環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量保證的一個重要部分，包括實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制和外部質(zhì)量控制。實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制是實驗室自我控制質(zhì)量的常規(guī)程序，它能分析質(zhì)量穩(wěn)定性，以便及時發(fā)現(xiàn)分析中異常情況，隨時采取相應(yīng)的校正措施，它包括儀器設(shè)備的性能檢驗、樣品平行樣測定、樣品加標回收率測定等。實驗室外部質(zhì)量控制是由常規(guī)監(jiān)測以外的中心實驗室或其他有經(jīng)驗人員來執(zhí)行，以便對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行獨立評價，各實驗室可以從中發(fā)現(xiàn)所存在的系統(tǒng)誤差等問題，及時校正，它包括實驗室間比對、能力驗證、上級考核等。

環(huán)境監(jiān)測中碳-14的分析一般包括空氣、水體、生物和土壤等樣品中碳-14的分析測量，各種介質(zhì)的采樣與前處理有所差別，但樣品的制備與測量方法都是參照《空氣中14C的取樣與測定方法》[1]中的樣品制備方法及標定方法，即樣品采集和前處理后14C均以CO2的形式被堿溶液捕集，被吸收的CO2以CaCO3沉淀析出，用乳化閃爍液的固體懸浮物測量技術(shù)在液閃計數(shù)器上直接測量出CaCO3中的14C放射性。本文將通過實例對碳-14測量的實驗室質(zhì)量控制的措施進行闡述。

2碳-14的實驗室測量

2.1儀器Quantulus 1220型低本底液體閃爍譜儀。

2.2 方法參照《空氣中14C的取樣與測定方法》（EJ/T1008-96）。

2.3 碳-14活度濃度的結(jié)果計算

（1）

Ac—樣品中14C活度濃度，Bq/g·碳；

E—儀器對14C的計數(shù)效率，%；

Nb—本底計數(shù)率，cpm；

Nc—碳酸鈣樣品計數(shù)率，cpm；

0.12—碳酸鈣中碳所占百分比；

m—被測碳酸鈣重量，g；

60—單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，s/m。

2.4 測量結(jié)果的不確定度評定

根據(jù)碳-14活度濃度的數(shù)學模型（1）和不確定的評定程序，影響其不確定度的因素主要有：

（1）液閃譜儀對樣品測量的不確定度：u1

式中：Nc—樣品測量計數(shù)率，cpm；

Nb—本底計數(shù)率，cpm；

tc—樣品測量時間，min；

tb—本底測量時間，min。

（2）液閃譜儀在刻度時的不確定度：u2

u2是合成標準不確定度分量，它由下列不確定度分量構(gòu)成：

①標準源凈計數(shù)率測量的不確定度：u21；

式中：Ns—標準溶液樣品測量計數(shù)率，cpm；

Nb—本底計數(shù)率，cpm；

ts—標準溶液樣品測量時間，min；

tb—本底測量時間，min。

②分析天平稱量標準樣品的不確定度：u22；

u22=0.2mg/（k×m）

③標準源的不確定度由證書給出：u23。

u23=U/k

（3）分析天平稱量分析樣品的不確定度：u3

因此，碳-14活度濃度測量結(jié)果的合成不確定度為： ，擴展不確定度為：U=k*u（k=2）。

3碳-14測量的實驗室質(zhì)量控制措施[2-3]

3.1儀器設(shè)備的性能檢驗

為了保證測量結(jié)果的準確性和有效性，低本底液體閃爍譜儀每兩年在國家計量部門或其授權(quán)的的計量站檢定或校準一次。筆者所在單位的Quantulus1220型低本底液體閃爍譜儀由上海市計量測試技術(shù)研究院（華東國家計量測試中心）校準合格，校準有效期為2016年5月30日至2018年5月29日。

2016年，對Quantulus1220型低本底液體閃爍譜儀開展了泊松分布檢驗和長期可靠性檢驗，并繪制質(zhì)控圖。泊松分布檢驗結(jié)果見表1，質(zhì)控圖見圖1。

表1 2016年Quantulus1220型低本底液體閃爍譜儀泊松分布檢驗結(jié)果

圖1 Quantulus1220型低本底液閃譜儀可靠性檢驗質(zhì)控圖

從表1的監(jiān)測結(jié)果可知，Quantulus1220型低本底液閃譜儀碳-14非淬滅源本底計數(shù)滿足泊松分布X20.975，df≤X2≤X20.025，df，表明該Quantulus1220型低本底液閃譜儀工作狀態(tài)正常。從圖1的質(zhì)控圖可知，2016年定期測量的碳-14非淬滅源本底計數(shù)率均在控制范圍內(nèi)，表明該Quantulus1220型低本底液閃譜儀性能正常，長期保持穩(wěn)定。

3.2平行雙樣測定

平行樣品的測定是為了確定分析測量的精密度，一般隨機抽取10%～20%的樣品進行平行雙樣的測定。本次實驗選取2份空氣樣品的吸收堿液、2份紅薯葉樣品和2份松針樣品燃燒后收集到的捕集液進行平行測定，測量結(jié)果見表2。

表2 碳-14平行樣測定結(jié)果

從表2的監(jiān)測結(jié)果可知，6對平行樣品的活度濃度相對偏差范圍為0.70%～5.1%，均小于標準分析方法規(guī)定的相對標準偏差的兩倍，滿足輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范的要求，同時滿足《2017年全國輻射環(huán)境監(jiān)測方案》要求的國控網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測平行樣相對偏差控制指標，實驗結(jié)果精密性較好。

3.3加標回收率測定

樣品加標回收率測定是為了確定分析測量的準確度，一般隨機抽取10%～20%的樣品進行平行雙樣的測定。本次實驗選取2份空氣樣品的吸收堿液、2份青菜（紅薯葉）樣品和2份松針樣品燃燒后收集到的捕集液進行加標回收率測定，測量結(jié)果見表3。endprint

表3 碳-14加標回收率測定結(jié)果

從表3的監(jiān)測結(jié)果可知，樣品的加標回收率范圍為89.8%～102%，均在監(jiān)測分析方法規(guī)定的加標回收率范圍內(nèi)，滿足技術(shù)規(guī)范的要求，同時滿足《2017年全國輻射環(huán)境監(jiān)測方案》要求的國控網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測加標回收率控制指標，實驗結(jié)果準確度較好。

3.4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，考核項目包括水中碳-14。筆者所在單位參加了此次質(zhì)量考核，考核結(jié)果為合格。本單位水中碳-14考核結(jié)果見表4[4]。

表4 2015年全國輻射環(huán)境質(zhì)量考核—水中碳-14考核結(jié)果

3.5 實驗室間比對

2016年12月，筆者所在單位聯(lián)合蘇州熱工院有限公司開展了生物中有機氚和碳-14的實驗室間比對。用于比對的檢測物品為大米分割樣品，由蘇州熱工院有限公司提供，并將分割樣品寄送至廣西輻射環(huán)境監(jiān)督管理站。本次比對采用蘇州熱工院有限公司報告結(jié)果作為指定值，廣西壯族自治區(qū)輻射環(huán)境監(jiān)督管理站生物中有機氚和碳-14的比對結(jié)果均為滿意，生物中碳-14的測量結(jié)果見表5。

表5 生物中碳-14實驗間比對測量結(jié)果及評價

4總結(jié)

本文以空氣樣品、紅薯葉樣品和松針樣品為實例進行碳-14樣品的制備，通過Quantulus1220型低本底液體閃爍譜儀進行測量，針對樣品中碳-14放射性測量實驗室質(zhì)量控制的措施進行了闡述，包括對儀器的檢定以及穩(wěn)定性測量、樣品平行樣測定、加標回收率測定、質(zhì)量考核、實驗室間比對等進行實例介紹，證明碳-14測量的實驗室質(zhì)量控制措施有效可行。這對于放射性化學實驗室如何開展樣品中碳-14放射性測量的實驗室質(zhì)量控制提供了一個具體而有效的參考。

參考文獻

[1]中華人民共和國核行業(yè)標準.空氣中14C的取樣與測定方法[S].EJ/T1008-96.

[2]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.

[3]中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準.輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].HJ/T61-2001.

[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)境保護部輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心，2015.endprint