韓芹芹，張 燕，李 凡

(1.烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆自治區(qū)自然資源廳機關(guān)服務(wù)中心，新疆 烏魯木齊 830002)

烏魯木齊市(以下簡稱烏市)是新疆維吾爾自治區(qū)的首府，地處亞歐大陸腹地，屬干旱半干旱區(qū)，氣候干燥，水資源極度匱乏。近年來，全市社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展，城市建成區(qū)逐年擴展，截止2019年，建成區(qū)面積已達458.36 km2，常駐人口也較十年前增長了近70%達355.2萬[1]，城市飲用水是市民最基本的生存需求，作為其主要來源的城市地下水水質(zhì)和輻射環(huán)境安全問題直接關(guān)系到廣大人民群眾的身體健康和社會穩(wěn)定，倍受社會各界的廣泛關(guān)注。自2019年開始，按照國家和自治區(qū)的相關(guān)要求，烏魯木齊市地下水常規(guī)監(jiān)測中已增加了總α放射性和總β放射性兩項監(jiān)測指標，因此對城市地下水放射性所致居民輻射風險進行評估顯得十分必要和緊迫。

1 研究方法

1.1 監(jiān)測點位概況

烏魯木齊地勢呈狹長的南北條狀分布，不同區(qū)域地下水所處地理位置不同，埋深程度也不同，受地下儲水介質(zhì)和地表污染源的影響也各有不同，因而水質(zhì)存在明顯差異。為了便于系統(tǒng)性評價，按不同水系及地下水走向?qū)豸斈君R地下水分成四個地下水區(qū)，即東南郊片區(qū)、市區(qū)南片區(qū)、市區(qū)北片區(qū)及西北郊片區(qū)。東南郊片區(qū)地下水屬于烏魯木齊河水系上游，市區(qū)南片區(qū)地下水屬于烏魯木齊河水系中上游、分布在烏魯木齊市紅山以南的廣大區(qū)域，市區(qū)北片區(qū)地下水屬于烏魯木齊河水系中下游、分布在烏魯木齊市紅山以北的廣大區(qū)域，西北郊片區(qū)屬于頭屯河水系，分布在烏魯木齊火車西站以北的廣大區(qū)域，各片區(qū)地下水監(jiān)測井分布詳見表1。

表1 烏魯木齊城市地下水監(jiān)測點位一覽表

1.2 監(jiān)測分析方法及評價

現(xiàn)場監(jiān)測嚴格按照《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T164-2004)，于每年的豐水期和枯水期各監(jiān)測一次，全年監(jiān)測兩次。

分析方法根據(jù)《水質(zhì) 總α放射性的測定 厚源法》(HJ 898-2017)和《水質(zhì) 總β放射性的測定 厚源法》(HJ 899-2017)，原理：緩慢將待測樣品蒸發(fā)濃縮，轉(zhuǎn)化成硫酸鹽后蒸發(fā)至干，然后置于馬弗爐內(nèi)灼燒得到固體殘渣，準確稱取不少于“最小取樣量”的殘渣于測量盤內(nèi)均勻鋪平，置于低本底α、β測量儀上測量總α、總β的計數(shù)率，以計算樣品中總α、總β的放射性活度濃度。

測試分析中使用的分析試劑和材料采用均符合國家標準的分析純試劑，實驗用水均為去離子水或蒸餾水，試劑的總α放射性均低于方法探測下限，并全部采用有證標準物質(zhì)。測定結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

監(jiān)測結(jié)果評價執(zhí)行《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)，當測定結(jié)果低于監(jiān)測方法的最低檢出限時，按《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219-98)的規(guī)定，以1/2最低檢出限參加統(tǒng)計處理。

1.3 年有效劑量估算

地下水的天然放射性主要來源于天然鉀、鈾系釷系及其衰變產(chǎn)物，其中α輻射體主要包括238U、234U、239Th、226Ra、210Po、232Th和228Th，β輻射體主要包括40K、210Pb和228Ra[2]。通過點位周邊現(xiàn)場實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測井周圍無輻射相關(guān)產(chǎn)業(yè)集聚，地下水放射性主要由天然放射性核素引起，因此內(nèi)照射劑量估算主要考慮天然α輻射體和β輻射體的貢獻。

年有效劑量估算公式[3]：AED = AxVxC ,其中AED為年有效劑量當量(mSv/a )，A為放射性活度濃度(Bq/L ) , V為WHO推薦成人年飲用水量(730 L/a ) , C為成人攝取放射性核素劑量系數(shù)(mSv/Bq) ，參考WHO《飲用水水質(zhì)準則》(第四版)，見表2。

表2 放射性核素劑量系數(shù) Sv/Bq

2 結(jié)果與討論

2.1 地下水總α、總β放射性濃度評價

2019-2020年烏魯木齊市城市地下水放射性濃度統(tǒng)計結(jié)果顯示：總α放射性濃度2019年為0.016～0.234 Bq/L，2020年為0.016～0.167 Bq/L，最大濃度值范圍以頭屯河水系西北郊片區(qū)0.133～0.234 Bq/L最高，其次是烏魯木齊河水系上游東南郊片區(qū)0.053～0.167 Bq/L，再次是烏魯木齊河水系中下游市區(qū)北片區(qū)0.162 Bq/L，烏魯木齊河水系中上游市區(qū)南片區(qū)0.026 Bq/L最低。

總β放射性濃度范圍2019年為0.028～0.457 Bq/L，2020年為0.028～0.260 Bq/L，且2020年較2019年整體有所下降，最大濃度值范圍以頭屯河水系西北郊片區(qū)0.121～0.868 Bq/L最高，其次是烏魯木齊河水系上游東南郊片區(qū)0.169～0.536 Bq/L，再次是烏魯木齊河水系中下游市區(qū)北片區(qū)0.140 Bq/L，烏魯木齊河水系中上游市區(qū)南0.073 Bq/L最低。

總α、總β放射性濃度區(qū)間在不同年份、不同水期之間比例分布詳見圖1，放射性指標最大值均集中出現(xiàn)在2019年，2020年最大濃度值所占比例均下降了33.4%，總α放射性豐水期占比最大，總β放射性枯水期占比最大，兩個水期之間比例差值均為33.4%；放射性指標最小值均集中出現(xiàn)在2020年，總α放射性和總β放射性較2019年分別升高了75.0%和29.4%，總α放射性枯水期占比最大，較豐水期高出了75.0%，總β放射性豐水期占比最大，較枯水期高出了41.2%。

圖1 2019-2020年地下水放射性指標濃度區(qū)間不同水期比例分布

2.2 總α、總β輻射體所致年有效劑量估算

總α、總β輻射體所致內(nèi)照射劑量估算詳見表3，總α輻射體中各輻射子體除210Po外所致居民有效劑量估算值均較小且不超過WHO個人輻射劑量標準0.1 mSV/a，與亓恒振等[4]的研究結(jié)論具有一致性。

表3 烏魯木齊地下水α、β輻射體年有效劑量 μSv/a

210Po是238U 衰變系列天然放射性核素，半衰期為138.4 d，發(fā)射 a 射線的能量為5.304 MeV，衰變后成為穩(wěn)定態(tài)鉛(206Pb)[4]。210Po致居民年有效劑量估算值較大，2019年地下水超標率為27.8%，2020年降至17.6%，將城市地下水放射性濃度統(tǒng)計結(jié)果對照《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)，α輻射體中210Po超標時段與總α放射性濃度超《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)Ⅱ類標準(0.1 Bq/L)時段一一對應(yīng)，詳見表4，烏魯木齊河水系210Po超標集中出現(xiàn)在豐水期，其中上游東南郊片區(qū)CD2#井超標0.1～0.5倍，中下游市區(qū)北片區(qū)CB1#井超標0.4倍；頭屯河水系西北郊片區(qū)也以豐水期居多，豐水期超標0.2～1.1倍、且2020年低于2019年，枯水期僅2019年超標0.4～0.9倍、2020年未出現(xiàn)超標。

再將城市地下水放射性濃度統(tǒng)計結(jié)果對照《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)，β輻射體中228Ra和210Pb超標時段也與總β放射性濃度超《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)Ⅰ類標準(0.1 Bq/L)時段一一對應(yīng)，詳見表5。228Ra和210Pb超標倍數(shù)2020年較2019年下降顯著，分布在烏魯木齊河水系上游東南郊片區(qū)CD1#和CD2#井2019年和2020年分別超標1.7和0.8倍，頭屯河水系西北郊片區(qū)CX2#井全部集中在豐水期，2019年和2020年分別超標3.4倍和0.2倍， CX3#井2019年枯水期超標0.4倍，其余監(jiān)測井估算值均低于0.1 mSV/a。

表4 總α濃度超Ⅱ類標準及210Po子體超標統(tǒng)計

表5 總β濃度超Ⅰ標準及β輻射體超標統(tǒng)計

3 結(jié)語

(1)2019年以來，烏魯木齊河水系上游東南郊片區(qū)α、β放射性致居民年有效劑量估算值均出現(xiàn)超標，中下游市區(qū)北片區(qū)僅α放射性所致有效劑量出現(xiàn)超標，而且烏魯木齊河水系α放射性所致有效劑量超標時段全部集中出現(xiàn)在豐水期。

(2)2019年以來，頭屯河水系西北郊片區(qū)CX2#、CX3#井α、β放射性致居民年有效劑量估算值均出現(xiàn)超標，CX2#井全部集中在豐水期，CX3#井基本集中在2019年枯水期，CX1#和CX2#僅α放射性所致有效劑量出現(xiàn)超標。

(3)與2019年相比，2020年α、β放射性致居民年有效劑量超標倍數(shù)均呈下降趨勢，且降幅顯著，其中α放射性致居民年有效劑量降幅達50.0%～80.0%，β放射性致居民年有效劑量降幅達52.9%～94.1%。

(4)通過點位周邊現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測井周圍無輻射相關(guān)產(chǎn)業(yè)集聚，地下水放射性主要由天然放射性核素引起，可在超標區(qū)域烏魯木齊河水系上游東南郊片區(qū)、中下游市區(qū)北片區(qū)及頭屯河水系西北郊片區(qū)進行加密監(jiān)測，包括增加監(jiān)測點位和監(jiān)測頻次等手段，進一步摸清放射性指標的濃度分布規(guī)律和變化趨勢。同時還需進一步做特定核素篩查，確定天然核素構(gòu)成，判斷水質(zhì)放射性狀況是否適合飲用，為首府地下水的保護和相關(guān)研究工作提供依據(jù)。