卿云花 鄭琪珊 劉萌萌 劉 佳 張 燕 馮丫娟 黃麗華

(福建省職業(yè)病與化學(xué)中毒預(yù)防控制中心,福建 福州 350000)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)需要,作為綠色能源,核電的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[1-2]。與此同時,如何在滿足發(fā)展需求的情況下保證核電安全運行,是一個永恒的課題[3-4]。通過對核電周圍環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行放射性監(jiān)測,及時掌握核電廠運行狀況,是保證核電安全運行公認(rèn)的手段之一[5-6]。尤其在日本福島核事故發(fā)生后,環(huán)境放射性監(jiān)測幾乎出現(xiàn)在所有核事故報告中,成為了世界共同關(guān)注的話題[7]。

漳州核電廠是我國《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》項目之一,項目位于福建省漳州市云霄縣,6臺百萬千瓦級壓水堆核電機(jī)組一次規(guī)劃、分期建設(shè)。第一期工程建設(shè)1、2號機(jī)組,且采用“華龍一號(HPR1000)”自主化先進(jìn)三代壓水堆核電技術(shù)。為掌握核電廠運行前周邊環(huán)境生物中的放射性水平及科學(xué)評價核電廠運行后對周圍環(huán)境的影響,環(huán)境中生物樣的放射性水平本底調(diào)查項目是核電廠運行前必須完成的工作。為此,2018年福建省職業(yè)病與化學(xué)中毒預(yù)防控制中心對漳州核電廠展開運行前周圍生物樣中γ放射性本底水平調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

根據(jù)前期樣品采集點方案設(shè)計,生物樣品分為陸生生物和水生生物。在采樣過程中,陸地取樣半徑30 km,海洋取樣半徑為10 km,且在西南風(fēng)、東北風(fēng)及排放口下游1～10 km范圍內(nèi)重點布點采集[8]。本輪監(jiān)測分別在15個不同地點,共采集7大類15個樣品,樣品采集點如表1所示。

表1 樣品采集點

采集的15個樣品初始狀態(tài)除大米為干樣狀態(tài)外,其他樣品均為鮮樣狀態(tài)。為滿足樣品測量分析要求,對采集后樣品進(jìn)行前處理。結(jié)合樣品物理屬性、儲存方式及待分析核素半衰期等,在樣品制備時參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,對采集的15個樣品分別進(jìn)行前處理[9-11],并燒成灰樣后裝入樣品盒中。在樣品前處理過程中,先對對樣品中的晚稻、海蟶和海蝦去殼,海蟹不去殼,雞肉、海魚去骨頭,地瓜去皮,楊桃和芭樂不去皮進(jìn)行清洗,空心菜、春菜和蓋菜去根、去黃葉后進(jìn)行清洗,紫菜和蘆筍進(jìn)行清洗等預(yù)處理。蔬菜類、水果類、紫菜、蘆筍清洗瀝干水分后稱取鮮凈總重,帶殼類樣品經(jīng)去殼后稱取鮮凈總重。經(jīng)過預(yù)處理后的樣品放于鼓風(fēng)干燥箱烘烤,溫度控制在105 ℃左右,烘干后的樣品裝于瓷蒸發(fā)皿,后轉(zhuǎn)于馬弗爐中灰化。在灰化過程中,根據(jù)樣品種類設(shè)置相應(yīng)低于著火點溫度后慢慢升溫,使樣品進(jìn)入炭化階段,待無煙后,溫度緩慢升高至400 ℃,待樣品無明顯黑色炭點后停止灰化,樣品冷卻后從馬弗爐中取出,并稱取灰凈總重。大米在炭化、灰化前用2.5%～3%的NaHCO3浸泡24 h,再放進(jìn)馬弗爐,保證其充分灰化。灰化后的樣品過80目篩后裝于規(guī)格型號為φ75 mm×H35 mm的樣品盒中稱凈重,最后放置恒溫箱中靜待數(shù)周,以備測量。

1.2 γ能譜測量系統(tǒng)和樣品檢測

本輪采集的15個樣品均采用美國ORTEC公司生產(chǎn)的GEM-MX7080P4實驗室高純鍺(HPGe)γ能譜儀進(jìn)行γ核素分析。高純鍺γ能譜儀的探測器置于壁厚10 cm、內(nèi)腔φ27.5 cm×H41.2 cm的復(fù)合屏蔽鉛室內(nèi),其相對3"×3"NaI(Tl)晶體的探測效率為76%,能量分辨率(FWHM)為1.9 keV(1332 keV),積分本底為134.4 cpm(50～2000 keV)。

為定量分析樣品中放射性核素,本實驗室先采用了60Co、137Cs、152Eu三個點源對高純鍺γ能譜儀進(jìn)行能量刻度,并對獲取的峰位和能量做最小二乘法擬合,然后利用效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源通過效率曲線法分析樣品中的放射性水平[10-11]?？紤]核電廠運行后日常監(jiān)測工作與本底調(diào)查工作的銜接性和可比性,本項目除對樣品中134Cs、137Cs、58Co、110mAg、60Co等5種人工放射性核素進(jìn)行γ能譜分析外,還對樣品中的238U、232Th、226Ra、40K等4種天然放射性核素進(jìn)行分析。

γ能譜監(jiān)測項目實質(zhì)是利用放射性效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源對樣品進(jìn)行相對分析的一個過程。因此,為保證監(jiān)測質(zhì)量,待分析樣品的幾何形狀、樣品成分及質(zhì)量均應(yīng)與放射性效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源一致。然而,本項目待分析樣品的種類多,不同樣品之間的成分各異,密度不同,且部分待分析放射性核素存在半衰期短或級聯(lián)符合等特點。因此,保證每個樣品組成成分和效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源一致且每個效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源包含所有待分析核素,這不論從源管理方面還是從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮都不合適。但是,唐碧華等[12]研究表明,在樣品體積和質(zhì)量與效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源基本一致情況下,利用與樣品成分不一致的效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源分析樣品時,除對特征能量峰在200 keV以下的核素有一定影響外,對其他核素的分析影響不大。且本項目分析的核素基本在200 keV以上,因此,在保證待分析樣品和效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源質(zhì)量基本一致的條件下,本次測量均利用樣品規(guī)格為φ75 mm×H35 mm、質(zhì)量為108.68 g的蔬菜灰體標(biāo)準(zhǔn)源通過效率曲線法對樣品進(jìn)行放射性水平分析,樣品的測量時間24h。由于效率刻度標(biāo)準(zhǔn)源中232Th對40K有干擾,所以在效率曲線擬合時對效率刻度源中的40K效率進(jìn)行修正。

為減少樣品測量過程中環(huán)境本底對樣品分析帶來的干擾,取與蔬菜灰體標(biāo)準(zhǔn)源規(guī)格型號相同的空樣品盒進(jìn)行72 h本底測量。

2 結(jié)果

本輪采集的15個生物樣品的γ放射性核素活度濃度如表2所示,所有數(shù)據(jù)均統(tǒng)一校正到樣品采樣日期。由表2可知,所分析樣品中,除在海蟶中檢測到238U外,其余樣品均未檢測出238U。同時,樣品均檢測出232Th、226Ra、40K 3種天然放射性核素。相比其他品類樣品,海產(chǎn)品中的232Th和226Ra含量較高,尤其海蟹中的232Th和226Ra含量高達(dá)5.04 Bq/kg(鮮)和1.67 Bq/kg(鮮)。樣品中除部分可檢測出137Cs外,剩余樣品均未檢測出其他人工放射性核素,且可檢測出的137Cs主要集中在家禽家畜類、糧食類、蔬菜類樣品中,含量較低。

表2 生物樣品中γ放射性核素活度濃度 單位:10-2Bq/kg(鮮或干)

由表3可知,相比232Th、226Ra這兩種天然放射性核素,40K的平均活度濃度較高,尤其在海藻類中的活度濃度最高。相比其他樣品種類,本次調(diào)查中家畜家禽肉類中的137Cs活度濃度相對較高。

表3 不同樣品種類γ放射性核素活度濃度 單位:Bq/kg(鮮或干)

3 質(zhì)量控制

在漳州核電廠周圍生物的放射性核素本底調(diào)查中,關(guān)于γ譜的測量分析分別采取了實驗室外部和實驗室內(nèi)部質(zhì)量保證措施。其中,實驗室外部措施主要是每年定期參加中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所開展的全國放射性核素γ能譜分析能力比對,自2014年來,每年都順利通過盲樣比對;實驗室內(nèi)部主要措施有實驗室人員比對和該批次樣品的平行樣測量分析。其中,實驗室人員比對結(jié)果均符合實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制要求。平行樣品測量結(jié)果如表4所示,兩個樣品結(jié)果很接近。

表4 紫菜樣及其平行樣活度濃度 單位:10-2Bq/kg(鮮)

4 討論

①從本次監(jiān)測結(jié)果看,相比國內(nèi)其他省份調(diào)查結(jié)果[13-14],本輪所分析的福建省樣品可檢出的226Ra含量普遍高1個量級,這與楊孝桐等[15]研究發(fā)現(xiàn)福建土壤中226Ra含量高于全國平均水平,且由于鐳在生物體中代謝特性類似鈣,因此在各類食物中226Ra含量亦高的結(jié)論相符。雖然部分樣品中232Th、40K含量相對較高,但基本與國內(nèi)生物樣品中放射性水平相當(dāng)[16-17]。

②本輪海蟹中232Th和226Ra的活度濃度較高,相比其他海產(chǎn)品高很多,這可能是因為在前處理環(huán)節(jié)未對海蟹去殼處理。此外,相比其它品類樣品,家禽家畜肉類中的137Cs含量較高,可能是因其所處食物鏈級別較高,137Cs可能得到濃集的緣故。

③相比楊孝桐[18]關(guān)于福建省食品中人工放射性水平調(diào)查結(jié)果,本次調(diào)查中的豬肉、晚稻、空心菜、蓋菜、紫菜樣品中可檢測出的人工放射性核素137Cs低1個量級,但和國內(nèi)其他省份核電廠相比,基本在同一水平[16-17]。這反映了福建省環(huán)境中的137Cs的濃度隨著時間不斷衰減,呈現(xiàn)逐年下降趨勢。

5 結(jié)論

本輪監(jiān)測的部分樣品可檢出天然放射性核素238U和232Th,所有樣品均可檢出天然核素226Ra和40K,可檢出的238U、232Th、226Ra、40K的活度濃度范圍分別為0.12 Bq/kg、0.07～5.04 Bq/kg、0.07～1.67 Bq/kg、23～151 Bq/kg。本次監(jiān)測中,除部分樣品可檢出人工放射性核素137Cs外,所有樣品均未檢出其他所分析的人工放射性核素,樣品中所檢出的137Cs活度濃度范圍為0.007～0.07 Bq/kg。本次所分析的樣品可能因地質(zhì)因素、種植(養(yǎng)殖)方式、樣品對核素的選擇性富集和代謝情況各異,而導(dǎo)致樣品間同種放射性核素在活度濃度上存在差異。樣品中除226Ra含量較高外,其他放射性核素相比國內(nèi)已有的調(diào)查結(jié)果,其活度濃度處于同一水平。