葛 婷 夏 冰 史 蕾

（山東省核與輻射安全監(jiān)測中心，山東濟(jì)南 250117）

0 引言

釙-210是釙最重要同位素之一，處于鈾系衰變鏈末端，因鈾礦開采隨氡氣擴(kuò)散至整個生物圈，是鈾礦污染源監(jiān)測的關(guān)鍵核素，大氣氣溶膠中釙-210，主要來自大氣中氡-222。氡-222是一種放射性惰性氣體，主要源于地殼中鐳-226的衰變，極容易從土壤中析出。氡-222通過一系列短壽命子體衰變后衰變?yōu)獒?210，釙-210迅速與大氣中的氣溶膠結(jié)合，吸附在PM2.5以下的小顆粒物上[1]。

1 釙-210的基本性質(zhì)

釙-210是一種天然放射性核素，是氡-222的最后衰變子體[2]，其半衰期為138.4天，非常稀少但放射性很強(qiáng)的元素[3]，具有極毒性且揮發(fā)性較強(qiáng)的核素[4]。釙-210在自然界中分布十分廣泛,雖然釋放出的α粒子射程短,在空氣中的射程只有幾厘米，一張紙就可以將其屏蔽，不能透過人的皮膚而無外照射的危險(xiǎn)，大氣中的釙-210會通過呼吸進(jìn)入人體[5]，造成內(nèi)照射危害[6]，可以破壞人體組織器官細(xì)胞結(jié)構(gòu)、損傷DNA導(dǎo)致細(xì)胞死亡[7]、癌變，導(dǎo)致腫瘤[8]。人體攝入釙的最大允許值只有4.5×10-12g釙-210，必須有足夠的安全防范意識，否則會對人體造成傷害。因此，對釙-210的放射性含量的監(jiān)測是非常有必要的。

2 方法與原理

2.1 方法依據(jù)

依據(jù)《水中釙-210的分析方法》（HJ813-2016）。

2.2 方法原理

氣溶膠濾膜樣品預(yù)處理前加入209Po作為示蹤劑，經(jīng)硫酸-硝酸-高氯酸濕式消化，鹽酸溶解殘?jiān)?，過濾，轉(zhuǎn)化為鹽酸體系，在高溫高速攪拌環(huán)境下，使210Po和209Po自沉積到銀片上，在α能譜儀上測量，根據(jù)210Po和209Po計(jì)數(shù)，計(jì)算氣溶膠中210Po活度濃度。

2.3 分析過程

將氣溶膠樣品剪碎后移入100mL燒杯中，加入209Po示蹤劑、濃硫酸和濃硝酸，置于高溫電熱板上水浴加熱，使用玻璃棒不斷攪拌。樣品蒸發(fā)蓬松后加入高氯酸，置于電恒溫加熱器上蒸發(fā)，直至不冒白煙。加入濃鹽酸，直至濃鹽酸蒸發(fā)至干。加入0.5mol/L鹽酸過濾，洗滌殘?jiān)?～3次，合并入濾液。往燒杯中滴加過氧化氫，適量的抗壞血酸，直至溶液的黃色恰好消失，放入支架、磁子、結(jié)晶皿、銀片進(jìn)行自沉積，取出銀片，依次在去離子水和無水乙醇中浸泡以去除表面鹽酸，烘干后放入α譜儀上測量。

2.4 儀器配置

配備低本底α譜儀2臺、分析天平3臺，均已進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，并按規(guī)定定期進(jìn)行期間核查，儀器設(shè)備技術(shù)指標(biāo)滿足方法要求。儀器設(shè)備配置情況見表1。

表1 儀器設(shè)備配置情況

2.5 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

釙-209標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉛-210標(biāo)準(zhǔn)溶液，配置情況見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配置情況

2.6 試劑與耗材

除非另有說明，分析時均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析純試劑和蒸餾水或同等純度的水。

（1）抗壞血酸（C6H8O6）。

（2）濃硝酸（HNO3）：63%～68%（m/m）。

（3）濃硫酸（H2SO4）：98%（m/m）。

（4）高氯酸（HClO4）：70%～72%（m/m）。

（5）鹽酸（HCl）：0.5 mol/L。

（6）過氧化氫（H2O2）：質(zhì)量比為30%。

（7）無水乙醇（C2H5OH）：質(zhì)量比為99.5%。

（8）鹽酸羥胺（NH2HClOH）：質(zhì)量比為25%。

（9）209Po示蹤劑：稱取24.19Bq/g釙-209標(biāo)準(zhǔn)溶液至100ml容量瓶中，用1.0mol/L鹽酸溶液定容。

（10）銀片：φ23mm×0.6mm，純度為99.97%，使用前須將銀片一面涂上油漆，自沉積前另一面用砂紙拋光，清水沖洗干凈后即可使用。

2.7 環(huán)境控制

低本底α譜儀需要的環(huán)境溫度為0～50℃，相對濕度≤95%，無凝水；實(shí)驗(yàn)室通過空調(diào)、除濕機(jī)確保溫濕度滿足低本底α譜儀使用要求；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無其他儀器對低本底α譜儀的正常使用產(chǎn)生影響。

2.8 樣品采集

本次方法確認(rèn)所采用的樣品為2019年3月份氣溶膠樣品，該樣品是利用超大流量氣溶膠采樣器進(jìn)行采集，采樣量為10000m3，樣品平均分成12份，每份833m3，進(jìn)行平行樣、加標(biāo)樣分析。采樣過程中，樣品的流轉(zhuǎn)、保存等嚴(yán)格按照輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中相關(guān)要求進(jìn)行。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 精密度

采用平行樣分析作為方法精密度確認(rèn)。取7份均分后的氣溶膠樣品進(jìn)行平行樣分析，測量結(jié)果見表3。

表3 平行樣測量結(jié)果

由表3可知，平行樣測量結(jié)果的平均值為0.318mBq/m3，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為15.4%，滿足平行樣相對偏差控制指標(biāo)要求（樣品濃度≤0.5mBq/m3，相對偏差控制指標(biāo)為25%）。

3.2 加標(biāo)回收率

取3份均分后的氣溶膠樣品分別加入活度為210Po-210Pb平衡液進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)樣測量結(jié)果見表4。

表4 加標(biāo)樣測量結(jié)果

由表4可知，加標(biāo)回收率范圍為93.5%～107.1%，滿足氣溶膠中釙-210放化分析加標(biāo)回收率控制指標(biāo)要求（樣品濃度≥0.5mBq/m3，加標(biāo)回收率控制指標(biāo)為90%～110%）。

3.3 實(shí)驗(yàn)室間比對

選取采集的氣溶膠樣品作為比對樣品，與其他實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對，比對結(jié)果見表5。

表5 實(shí)驗(yàn)室間的比對結(jié)果

由表5可知，與B實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為11.4%。

3.4 檢出限

3.4.1 測定下限

測定下限依照樣品空白平均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算。

以未使用的氣溶膠濾膜作為空白樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空白實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 空白實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，10次空白樣測量結(jié)果的平均值為1.41mBq/m3，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.54 mBq/m3，測定下限為6.03mBq/m3。

3.4.2 儀器檢出限

儀器檢出限按照下列公式計(jì)算：

其中，LLD—探測下限，mBq/m3；N0—本底計(jì)數(shù)率，min-1；t0—本底計(jì)數(shù)時間，min；60—秒分轉(zhuǎn)換系數(shù)，s/min；E—儀器探測效率，%；V—為氣溶膠體積，m3。

儀器檢出限計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 儀器檢出限

由表7可知，儀器檢出限范圍為(0.69～1.27)mBq/m3，平均值為0.89mBq/m3。

3.5 適用范圍

α測量時，待測質(zhì)量厚度超過50mg/cm2時，自吸收不可忽略，所以自沉積釙質(zhì)量厚度以50mg/cm2以上限。經(jīng)計(jì)算，自沉積的最大活度為4.15×107Bq/m3。

測定下限為6.03mBq/m3，自沉積的最大活度為4.15×107Bq/m3，所以適用范圍為6.03×10-6～4.15×107Bq/m3。

4 結(jié)論

氣溶膠中釙-210分析方法的測定下限為6.03mBq/m3，平行樣相對偏差為15.4%，加標(biāo)回收率范圍為93.5%～107.1%，均滿足相關(guān)控制指標(biāo)要求；實(shí)驗(yàn)室間比對結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為11.4%，確認(rèn)了氣溶膠中釙-210分析方法的可行性，確認(rèn)了氣溶膠中釙-210分析方法的可行性，已具備氣溶膠中釙-210監(jiān)測分析的能力。