為深入貫徹黨的二十大精神和全國生態(tài)環(huán)境保護大會精神，落實2024年全國生態(tài)環(huán)境保護工作會議要求，牢固樹立人才是第一資源理念，大力弘揚勞模精神、勞動精神、工匠精神，努力建設(shè)一支政治強、本領(lǐng)高、作風(fēng)硬、敢擔(dān)當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)環(huán)境保護隊伍，培養(yǎng)造就一批素質(zhì)優(yōu)良、技術(shù)過硬、本領(lǐng)高強的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測人才， 生態(tài)環(huán)境部、人力資源社會保障部、全國總工會、共青團中央、全國婦聯(lián)和市場監(jiān)管總局決定共同舉辦第三屆全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測專業(yè)技術(shù)人員大比武活動（以下簡稱第三屆大比武活動）。
第三屆大比武活動分為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測綜合比武（以下簡稱綜合比武）和輻射監(jiān)測專項比武（以下簡稱專項比武）。綜合比武設(shè)實驗分析、污染源監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測、環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測四個小組，專項比武設(shè)放射化學(xué)實驗分析、輻射應(yīng)急監(jiān)測兩個小組。重點考核參賽人員的理論知識、分析測試、儀器運維和綜合評價等能力。本文將圍繞第三屆大比武活動專項比武展開，對比賽項目進行介紹。
專項比武放射化學(xué)實驗分析組解讀
技術(shù)的不斷進步和人才的持續(xù)培養(yǎng)是確保全國輻射環(huán)境監(jiān)測工作高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。為進一步提升全國各省級輻射環(huán)境監(jiān)測站的技術(shù)水平和實戰(zhàn)能力，專項比武中特別設(shè)置了放射化學(xué)實驗分析賽項。該賽項共包括一項現(xiàn)場操作項目——水中釷的定量測量和兩項前置分析項目——水中鍶-90的定量測量、水中氚的定量測量，旨在通過實際操作和理論考核，全面檢驗各地在放射化學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)，促進技術(shù)交流與經(jīng)驗分享。本文將對放射化學(xué)實驗分析組中涉及的分析項目做相應(yīng)介紹，并進行賽項解讀。
一、水中釷的定量測量
（一）釷的基本性質(zhì)
釷（Th）是一種天然放射性金屬元素，一般以難溶性的氧化物或硅酸鹽形式廣泛存在于自然界中。釷的礦物種類比較少，主要礦物是獨居石，其主要成分是釷和稀土元素的混合磷酸鹽；其次是二氧化釷和二氧化鈾共生的方釷石和以硅酸釷為主要成分的釷石。此外，釷也是核能領(lǐng)域的重要次級核燃料，通過中子轟擊天然釷，釷-232俘獲一個中子生成釷-233，經(jīng)2次β衰變生成易裂變核素鈾-233。
釷在自然環(huán)境中的擴散主要通過水循環(huán)、大氣沉降和土壤侵蝕等方式進行。含釷的礦石經(jīng)過風(fēng)化、侵蝕，釋放出釷元素進入土壤和水體，再通過水流進入河流、湖泊、海洋，進而通過食物鏈富集到水生生物體內(nèi)。此外，人類活動如含釷礦石的開采、冶煉，核能利用等也會導(dǎo)致釷的釋放，產(chǎn)生含釷的工業(yè)廢水、礦山廢水等，進一步增加其在環(huán)境中的濃度。
（二）水中釷的分析方法
水中釷的分析測定主要是基于其化學(xué)性質(zhì)和放射性特性，目前國內(nèi)的測量標(biāo)準(zhǔn)有《水中釷的分析方法》（GB 11224—1989）、《食品中放射性物質(zhì)檢驗天然釷和鈾的測定》（GB 14883.7—1994）。據(jù)悉，目前全國輻射環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)對水中釷的分析方法大多采用以N235為萃取劑的溶劑萃取-分光光度法，它結(jié)合了以上兩個國家標(biāo)準(zhǔn)的分析方法，適用于天然水體和工業(yè)廢水中釷的測定。
N235為萃取劑的溶劑萃取-分光光度法的步驟為：首先，對采集的水樣進行必要的預(yù)處理，如調(diào)節(jié)pH值、過濾去除懸浮物等，以確保后續(xù)萃取過程的順利進行。其次，將N235作為萃取劑，利用其與水中釷離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物的特性，實現(xiàn)釷與其他元素的分離。在適當(dāng)?shù)臈l件下（如控制酸類型、酸度、萃取劑用量、萃取時間等），釷離子被有效萃取到有機相中，而大部分雜質(zhì)則留在水相中。最后，為了后續(xù)測量，通常需要將有機相中的釷反萃取到水相中，并進行適當(dāng)?shù)母患幚恚蕴岣邷y量的靈敏度。
二、水中鍶-90的定量測量
（一）鍶-90的基本性質(zhì)
鍶（Sr）由英國化學(xué)家漢弗里·戴維在1808年首次分離。自然界中鍶的含量較少，約占地殼質(zhì)量的0.042%，主要存在于海水中。在鍶的同位素中，天然存在的穩(wěn)定同位素為鍶-84、鍶-86、鍶-87、鍶-88，其余均為放射性同位素。其中，大部分為短壽命放射性核素，鍶-90是最重要的長壽命放射性核素。鍶-90可用作核電池、β輻射源等，在軍事、科研、發(fā)光儀表制造及醫(yī)學(xué)上均有重要應(yīng)用。
鍶-90是鈾-235和釙-239的裂變產(chǎn)物，在乏燃料后處理廠廢物中鍶-90的含量較高。自然界中的鍶-90主要有三種來源：核爆炸落下灰、核事故的釋放和核燃料循環(huán)后段設(shè)施運行的排放。在環(huán)境中植物通過根對鍶-90的吸收很少，鍶-90主要沉降在葉片上。鍶-90進入人體和動物體內(nèi)的主要途徑是攝入含有鍶-90的葉類蔬菜。鍶與鈣的生化性質(zhì)類同，是一種典型的親骨性核素。鍶-90進入生物體后，超過99%的鍶-90蓄積于骨骼和牙齒中，其排出生物體內(nèi)所需的時間長，生成的高能β射線會對骨骼組織和造血器官產(chǎn)生較大的輻射損傷，遠(yuǎn)期效應(yīng)可以致癌。
（二）水中鍶-90的分析方法
1.發(fā)煙硝酸法
發(fā)煙硝酸法是一種利用鈣、鍶和鋇的硝酸鹽在濃硝酸中的溶解度差別來分離鍶-90的分析方法。首先，用碳酸鹽沉淀法使鈣、鍶和鋇等元素共沉淀。將沉淀溶解后，用發(fā)煙硝酸（濃度90%~97.5%）沉淀鋇和鍶，去除鈣和大部分其他干擾元素。將沉淀再次溶解后，用氨水去除稀土等放射性核素，接著用鉻酸鋇沉淀去除鋇、鐳和鉛等元素。最后從純化后的鍶樣品溶液中沉淀出碳酸鍶，并放置14天后，用低本底α、β裝置進行測量。
發(fā)煙硝酸法準(zhǔn)確度和精密度高，使用該方法回收海水樣品中鍶-90的回收率為90%，純度達(dá)到99%，但操作較為繁瑣，且發(fā)煙硝酸腐蝕性強，故不適用于大量樣品的測定。
2.二－（2－乙基己基）磷酸（HDEHP）萃取色層法
由于鍶與鈣、鋇及鐳屬于同族元素，分離困難，而鍶-90的衰變子體釔-90屬于稀土元素，與堿土金屬離子分離較容易，所以可以通過鍶-90的衰變子體釔-90的含量來確定鍶-90的活度。
二－（2－乙基己基）磷酸（HDEHP）萃取色層法包括快速法和放置法�？焖俜ǖ牟襟E是：將水樣酸化后，加入草酸鹽沉淀，然后用硝酸溶解，通過涂有磷酸的聚三氟氯乙烯色層柱定量吸附釔，使釔與鍶、銫等低價離子分離。再以不同濃度的硝酸淋洗色層柱，清除釔以外的其他被吸附的鈰、钷等稀土離子，最后以草酸釔沉淀形式進行β計數(shù)。放置法的前處理與快速法相同，將過柱后的溶液保留，加入釔載體，放置14天以上，使鍶-90和釔-90重新達(dá)到放射性平衡，再次通過色層柱分離和測定釔-90。
萃取色層快速法具有化學(xué)分離速度快的特點，便于對環(huán)境樣品進行分析監(jiān)測，適用于批量樣品的測定。
3.鍶特效樹脂法
鍶特效樹脂法采用碳酸銨和氯化銨作為沉淀劑，在銨根離子的存在下，有效抑制鎂的沉淀，使樣品中的鍶和鈣以碳酸鹽的形式共沉淀，從而實現(xiàn)鍶的濃集；用穩(wěn)定鍶作為載體，計算鍶-90的化學(xué)回收率；使用鍶樹脂分離純化樣品中的鍶。
鍶特效樹脂法適用于在常規(guī)監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測情況下對水中鍶-90的快速測定。
三、水中氚的定量測量
（一）氚的基本性質(zhì)
氫-3也被稱為氚（T），是氫的放射性同位素。它既是一種天然放射性核素，又是一種人工放射性核素。天然存在的氚是由高能宇宙射線（中子和質(zhì)子）與大氣中的氮和氧相互作用產(chǎn)生的，但其量甚微。核爆炸試驗和人工核裂變的釋放（核電站與核燃料后處理廠等）是環(huán)境中氚的主要來源。環(huán)境中的氚主要是以氚化水（HTO）的形式存在。
（二）水中氚的分析方法
在輻射環(huán)境監(jiān)測中，需要分析測定氚活度濃度的水樣有兩類，一類是環(huán)境水，另一類是核設(shè)施（如核電站）的排放水。環(huán)境水包括江水、河水、湖水、雨水、井水和海水等。核電站的排放水包括與三回路冷卻水混合前的工藝廢水，這些工藝廢水中的氚活度濃度通常較高。
工業(yè)排放物中的氚雖有少量以氣體氚化氫、氚氣或氚化甲烷的形態(tài)存在，但由于它們具有化學(xué)不穩(wěn)定性（較強的氧化性），在潮濕的空氣中能較快地轉(zhuǎn)變成氚化水形態(tài)，所以在輻射環(huán)境監(jiān)測中，氚的活度濃度監(jiān)測一般僅考慮氚化水形態(tài)的氚的活度濃度。
目前，我國生態(tài)環(huán)境部門監(jiān)測環(huán)境水中的氚活度濃度，所采用的是現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《水中氚的分析方法》（HJ 1126—2020）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了分析水中氚的方法，即向含氚水樣中加入高錳酸鉀，進行常壓蒸餾。對于部分環(huán)境水樣，可采用電解濃集的方法，利用氕同位素比氚同位素更快被電解成氣體的特性，將樣品中的氚濃集后進行分析和測量。然后將一定量的蒸餾液與一定量的閃爍液（一種用于液體閃爍計數(shù)測量氚的溶液）混合，用低本底液體閃爍譜儀測量樣品的活度，從而計算得出樣品中氚的活度濃度。
輻射環(huán)境監(jiān)測是國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的重要組成部分，是放射性污染防治的基礎(chǔ)工作，是客觀反映輻射環(huán)境質(zhì)量狀況、監(jiān)督營運單位切實履行達(dá)標(biāo)排放主體責(zé)任的重要手段。
目前，國家及地方生態(tài)環(huán)境部門已經(jīng)建立了較為完善的輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國地級及以上城市、重要河流湖泊和其他重要邊境地區(qū)。此外，對國家重點監(jiān)管的核與輻射設(shè)施開展了監(jiān)督性監(jiān)測工作，在總結(jié)設(shè)施的環(huán)境影響特征和歷年監(jiān)測經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，綜合周圍自然環(huán)境和社會環(huán)境狀況的變化，不斷優(yōu)化設(shè)施周圍監(jiān)督性監(jiān)測方案，實行一設(shè)施一方案，以全面、及時地掌握我國境內(nèi)核與輻射設(shè)施外圍環(huán)境輻射水平，有效防范輻射環(huán)境風(fēng)險。
通過對空氣、沉降物、水、生物和土壤中氚、釷、鍶-90等主要放射性核素進行定期監(jiān)測，以及對核電基地、民用研究堆、核燃料循環(huán)設(shè)施、廢物處置設(shè)施、鈾礦冶設(shè)施等重點核設(shè)施進行監(jiān)督性監(jiān)測，可以及時掌握環(huán)境中放射性核素的分布和變化趨勢，從而為環(huán)境保護和污染治理提供科學(xué)依據(jù)。
四、典型案例——重點核設(shè)施監(jiān)督性監(jiān)測
結(jié)合自動監(jiān)測、采樣分析等多種監(jiān)測手段，生態(tài)環(huán)境部對國家重點監(jiān)管核與輻射設(shè)施開展監(jiān)督性監(jiān)測。2024年，對全國49個國家重點監(jiān)管核與輻射設(shè)施開展監(jiān)督性監(jiān)測，包括14個核電基地，3個研究堆，5個綜合核基地，5個鈾轉(zhuǎn)化、濃縮及元件制造設(shè)施，18個鈾礦冶，2個放射性廢物處置場、1個放射性污染物填埋坑和1個乏燃料后處理工業(yè)示范廠。
以某核電基地為例，2023年度共分析該核電基地周邊空氣、水體、土壤、生物等環(huán)境樣品358個，結(jié)果顯示樣品的總α、總β放射性水平及氚、鍶-90等20種放射性核素的活度濃度均處于合理范圍內(nèi)。該核電基地氣、液態(tài)流出物在線監(jiān)測及實驗室分析170個氣、液態(tài)流出物樣品監(jiān)測結(jié)果顯示無異常。經(jīng)與核電基地運行前輻射環(huán)境本底調(diào)查數(shù)據(jù)、監(jiān)督性監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)對比，2023年該核電基地周邊輻射環(huán)境處于正常的本底水平。
（本文由生態(tài)環(huán)境部輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心提供）
