比較測(cè)量法測(cè)定水中總α，β放射性優(yōu)化略談

余湘飛

（珠江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 廣東廣州 510611）

1 測(cè)量材料的選擇

1.1 測(cè)量?jī)x器的選擇

在檢測(cè)時(shí)，主要使用的儀器為北京核儀器廠生產(chǎn)BH1216II系列的本底總α總β放射性測(cè)量?jī)x器，分析天平（感應(yīng)量為0.1mg）、溫度可調(diào)節(jié)電熱板、箱式電阻爐、干燥器、總α總β放射性樣品不銹鋼測(cè)量盤，燒杯（容量為1000ml）以及瓷蒸發(fā)皿。

1.2 試劑的選擇

采用的標(biāo)準(zhǔn)源為中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院提供的媚—241作為總α的標(biāo)準(zhǔn)源，其活度為10.1 Bq/g。采用的總β放射性標(biāo)準(zhǔn)源也為中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院提供的活度為14.4Bq/g氯化鉀作為測(cè)量溶液。在測(cè)量時(shí)采用的測(cè)試試劑主要有優(yōu)級(jí)純的硝酸、硫酸，有機(jī)溶劑采用的是丙酮、無(wú)水乙醇以1：1的比例進(jìn)行配合，在實(shí)驗(yàn)中所用的水為純凈水。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 水樣處理

先將水樣加入到硝酸中，然后取大約為1—6L的水樣，并逐步分次的加入到1000ml燒杯中，然后，將燒杯放在可調(diào)溫電熱板上進(jìn)行加熱，要求在微沸條件下蒸發(fā)濃縮，在將溶液濃縮至大約50 ml時(shí)，放在常溫下進(jìn)行冷卻，同時(shí)將瓷蒸發(fā)皿燒灼350℃。第三，將濃縮液轉(zhuǎn)移到瓷蒸發(fā)皿上，然后用少量的硝酸分次洗滌燒杯，并用少量的清水對(duì)燒杯進(jìn)行洗滌，洗滌液并入瓷蒸發(fā)皿，一直對(duì)其進(jìn)行加熱。第四，將1ml硫酸沿器壁緩慢加入瓷蒸發(fā)皿，將二者充分混合之后，利用瓷蒸發(fā)皿繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行加熱，與濃縮液充分混合后，繼續(xù)加熱蒸干，直至將蒸發(fā)產(chǎn)生的煙霧除盡。第五，將燒杯中蒸干后的殘?jiān)B同蒸發(fā)皿放入箱式電阻爐內(nèi)灼燒，保持爐內(nèi)的溫度達(dá)到350℃作用，灼燒1小時(shí)后，將殘?jiān)〕龇胖迷诟稍锲髦欣鋮s，待冷卻到室溫后，對(duì)蒸發(fā)皿連同固體殘?jiān)|(zhì)量進(jìn)行重新稱重，并計(jì)算出殘?jiān)馁|(zhì)量。第五，將殘?jiān)屑?xì)、混勻，然后取一定量的殘?jiān)?，將其放置在測(cè)量盤內(nèi)，并利用壓樣器和少許丙酮、乙醇混合液對(duì)殘?jiān)M(jìn)行處理，將固體樣品粉末鋪設(shè)均勻平整，然后利用紅外線燈對(duì)樣本進(jìn)行烘干，將其放在干燥器內(nèi)冷卻致室溫。

2.2 樣品測(cè)量

將經(jīng)過(guò)處理后的殘?jiān)鼧颖痉胖迷贐H1216 II放射性測(cè)量器內(nèi)，在測(cè)量時(shí)，由于飲用水中含α、β的量比較低，在測(cè)量前，為保證測(cè)試的有效性，必須預(yù)先測(cè)定本底，并經(jīng)過(guò)用總α總β的標(biāo)準(zhǔn)源刻度對(duì)樣本的測(cè)試進(jìn)行對(duì)比分析后，將樣品盤放入BH1216 II低本底放射性測(cè)量裝置中對(duì)α、β放射性進(jìn)行測(cè)量，并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在對(duì)樣本進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了減少誤差，需要按照標(biāo)準(zhǔn)要求程序測(cè)量4次，取4次測(cè)量的平均值，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。

3 測(cè)試的結(jié)果計(jì)算

為了提高具體的測(cè)試效果，對(duì)于飲用水的α、β放射性活度及標(biāo)準(zhǔn)偏差可以采用如下的方法進(jìn)行計(jì)算。

總α放射性計(jì)算方式如下：

在具體的測(cè)量過(guò)程中，c(α)、c(β)為測(cè)試水樣品的總α總β放射性活度。Sc(α)，Sc(β)為對(duì)測(cè)試樣品所產(chǎn)生的誤差，Rb(α)，Rb(β)為測(cè)試的水樣品中的總α總β放射性的計(jì)數(shù)率，在具體計(jì)數(shù)中按秒進(jìn)行計(jì)算，R0(α)，R0(β)為測(cè)試儀器中的 α、β 本底計(jì)數(shù)，εs(α)，εs(β)為測(cè)試α、β放射性標(biāo)準(zhǔn)源的效率，采用百分比進(jìn)行表示。mb代表被測(cè)量的樣品質(zhì)量，A代表樣本測(cè)量的修正系數(shù)，在一般情況下，默認(rèn)值為1，K為置信系數(shù)，在樣本測(cè)試的置信度為95%以上時(shí)，取它的值為2。1.02代表每次加入1L水樣與20ml的混合水樣時(shí)系統(tǒng)參數(shù)的修正系數(shù)。M代表灼燒后的殘?jiān)|(zhì)量

4 測(cè)量的結(jié)果討論與分析

4.1 水樣蒸發(fā)方式的選擇與處理

在本次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并保證加熱的控溫電熱板溫度控制在80℃—85℃的范圍內(nèi)，并對(duì)測(cè)量的獲得的殘?jiān)窟M(jìn)行回收統(tǒng)計(jì)，本底水樣采用純凈水，它的溶解性固定值控制在227.0 mg/L(105℃n=3)，以硫酸鹽來(lái)計(jì)量殘?jiān)?，保證其值為253.5 mg/L，n=3)，為了保證測(cè)量的效果，殘?jiān)考訕?biāo)值為219.9mg/L。通過(guò)對(duì)多次數(shù)據(jù)測(cè)量，并將測(cè)試的數(shù)據(jù)利用SPSS軟件分析，通過(guò)對(duì)比處理之后，發(fā)現(xiàn)多次測(cè)量的殘?jiān)康慕Y(jié)果無(wú)明顯的顯著差異，其中：t=-0.501，P=0.624＞0.05，說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試的效果有效。由于飲用水中鈣、鎂、鈉等物質(zhì)在測(cè)試的過(guò)程中主要以重碳酸鹽形式存在，在經(jīng)過(guò)高溫加熱之后，重碳酸鹽容易分解，并轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)碳酸鹽，而在實(shí)驗(yàn)測(cè)量的過(guò)程中個(gè)，殘?jiān)恐饕翘妓猁}轉(zhuǎn)化為硫酸鹽后的量。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)中本底水樣的殘?jiān)繛?56.2mg/L，在一定程度上大于殘?jiān)康娜芙庑怨腆w的值（一般為227.0 mg/L），多次測(cè)試的結(jié)果能夠滿足系統(tǒng)的要求，這樣，不僅能夠縮短測(cè)試水樣的蒸發(fā)時(shí)間，還能夠提高實(shí)驗(yàn)的效果，而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，殘?jiān)康幕瘜W(xué)回收率在95.9%-100.2%之間，完全能夠滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)量的要求。

4.2 對(duì)飲用水中總α總β放射性的方法優(yōu)化分析

為了保證檢測(cè)靈敏度，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要具體提前對(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)或者預(yù)判斷來(lái)測(cè)試取水的體積，并能夠有效的將樣本的總殘?jiān)靠刂圃谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)容，因此，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中將水的體積控制在250mg—750m的范圍內(nèi)，然后將其轉(zhuǎn)入瓷蒸發(fā)皿進(jìn)行蒸發(fā)，作用是減少水樣的轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)，提高回收率與實(shí)驗(yàn)效果。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)源的使用

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，采用標(biāo)準(zhǔn)源都是國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，即采用為中國(guó)計(jì)量科學(xué)院提供的相關(guān)固體粉末標(biāo)準(zhǔn)源，其基質(zhì)與水樣殘?jiān)哂邢嗤蛳嘟幕瘜W(xué)成分及物理狀態(tài)，具有良好的測(cè)量效果。采用中國(guó)計(jì)量科學(xué)院提供的標(biāo)準(zhǔn)源具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，測(cè)量結(jié)果可與國(guó)際接軌，在水質(zhì)中出現(xiàn)大面積的核污染時(shí)，便于與國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。第二，測(cè)量的方法比較簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行放射性溶液的操作，通過(guò)蒸發(fā)水樣，就能夠滿足結(jié)果，而且適用于水樣較多及大批量樣品的測(cè)量。但是，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也存在各地水樣殘?jiān)煞钟胁町?，水質(zhì)也不一樣，不同的水質(zhì)可能導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果存在誤差等缺點(diǎn)。因此，定做放射性加標(biāo)回收試驗(yàn)很有必要，這樣才能滿足測(cè)量的效果。

4.4 本底的準(zhǔn)確測(cè)量

總α、總β放射性測(cè)量中，要求能夠準(zhǔn)確對(duì)其本底進(jìn)行測(cè)量，本底計(jì)數(shù)率直接參與計(jì)算，如果測(cè)量的不準(zhǔn)確，就會(huì)影響計(jì)算的效果，要求對(duì)測(cè)量的儀器的本底長(zhǎng)期穩(wěn)定性質(zhì)量控制，并定期的性能進(jìn)行檢查分析總α、總β放射性，測(cè)量中，測(cè)量盤表而因樣品覆蓋，要求用專用的本底專用盤，要求對(duì)各個(gè)測(cè)量盤本底均值進(jìn)行取樣。

4.5 實(shí)驗(yàn)中注意問(wèn)題

在實(shí)驗(yàn)中，所用的樣本均要求以優(yōu)級(jí)純?cè)噭┡c干燥的器皿，防止在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)殘?jiān)M(jìn)行測(cè)定時(shí)出現(xiàn)的干擾問(wèn)題。樣品測(cè)定時(shí)，要求在測(cè)量時(shí)要能夠根據(jù)具體的情況進(jìn)行分析，每測(cè)定一個(gè)樣品后即測(cè)定空白溶液，以保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

結(jié)語(yǔ)

在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中個(gè)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)程序、方法進(jìn)行優(yōu)化，可以有效解決了國(guó)標(biāo)法不易操作、繁瑣、重復(fù)性差的問(wèn)題，而且測(cè)量的數(shù)據(jù)也能夠滿足要求，而且還便于對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，所用有機(jī)溶劑對(duì)實(shí)驗(yàn)操作者也比較方便，存在的危害和對(duì)環(huán)境造污染等也比較小，是一種快捷、準(zhǔn)確、環(huán)保的實(shí)驗(yàn)方法，而且采用優(yōu)化后的方法，能夠節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)的效率，適合實(shí)驗(yàn)室大批量樣品測(cè)定。