生物样品中氚的前处理装置的设计和环境样品中氚水平调查

摘要

氚是氢的放射性同位素,可通过天然核反应和人工反应产生,广泛存在于各种环境介质当中。核电站正常运行情况下,可以产生一定量的氚,而这些氚一般都先以气态的形式被排放到大气中,随后就通过各种反应参与到大自然水的循环当中。环境中的氚可以通过人类的呼吸、饮水、饮食、皮肤接触等方式进入人体,进而对人体造成内照射伤害。有机氚在人体的滞留时间长,会对人体造成更大的危害,近年来人们对生物样品中有机氚的认识不断加深。为了准确估算氚对人体造成的有效剂量,需采用一种较好的方法对生物样品中有机氚进行有效前处理。本研究主要开展生物样品前处理装置的设计、性能评价和利用该装置进行环境样品氚水平调查,对生物样品中有机氚加以研究和探讨。
　　 在进行大量的科学调研的基础上,本研究设计加工了1套生物样品中氚的前处理装置。在生物样品燃烧的过程中,通过气体进口端的设计、阶段性的温度控制以及螺旋形氧化铜和干燥柱的使用,使得生物样品在石英管中能够按照事先设定好的程序缓慢、完全燃烧,使有机氚能充分转化为氚水,收集的氚水无色澄清。每个样品燃烧结束之后,利用硝酸、无水乙醇和热的湿气洗涤石英管,减少生物样品之间的交叉污染。选用标准氚水和3H-TdR对该前处理装置的氚水和有机氚的化学回收率及其测量重复性进行鉴定,并与江苏省辐射环境监测管理站进行对比测量。结果显示:液闪对氚的探测效率为23.3％,氚水和有机氚的平均化学回收率分别为95.3％和95.4％,氚水和有机氚的平均化学回收率差异无显著性(t=0.11,P>0.05),装置的平均化学回收率为95.4％,每批样品化学回收率相对标准偏差均小于5％,说明设计加工的前处理装置和采取的操作程序是可行的。
　　 采集了秦山核电站周围10公里以内5个采样点的生物样品、苏州市区周边的生物样品、山东海阳核电站周围的生物样品、2010年10月～2011年1月空气中水蒸气样品以及田湾核电站附近的生物样品。生物样品中组织自由水氚的处理采取真空硅胶吸附、加热解析硅胶的办法；而生物样品中有机氚的前处理主要利用干法燃烧的前处理方法；空气中收集的水样采用蒸馏法处理。结果显示:秦山核电站周围同一采样点的3种生物样品(青菜、萝卜和松针)中组织自由水氚或者有机氚的比活度处于同一水平。在主导风向的下风向,随着与秦山核电站距离的增大各种样品中自由水氚(或有机氚)的比活度逐渐降低。秦山核电站周围的生物样品中组织自由水氚和有机氚的含量高于苏州本地样品。苏州当地的青菜、萝卜和松针中的自由水氚的含量为:1.77±0.26、1.21±0.26、1.50±0.17Bq／kg(鲜样)；三种物质中有机氚的含量为:0.141±0.0083、0.0776±0.0096、0.501±0.072Bq／kg(鲜样)。田湾核电基地周围的小麦中的有机氚的含量小于紫菜和茶叶中的有机氚的含量,但结果均在正常本底范围内。海阳当地的生物样品和大气中氚的含量都处于本底水平。