山東某地區(qū)水中鍶-90 放射性水平測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)方法研究

左坤靈 匡開(kāi)宇 徐永時(shí)

（山東省核與輻射安全監(jiān)測(cè)中心，山東海陽(yáng) 265100）

鍶-90 是一種純?chǔ)?人工放射性核素，半衰期為28.8a，主要來(lái)源于核爆炸落下灰、核事故的釋放以及核燃料循環(huán)后段設(shè)施運(yùn)行的釋放[1]。鍶-90 屬于高毒性核素，化學(xué)性質(zhì)與鈣相似，是典型的親骨核素。鍶易經(jīng)胃腸道、呼吸道、皮膚和傷口進(jìn)入人體，并大部分蓄積于骨骼中，引起骨骼組織和造血器官的明顯變化，遠(yuǎn)期效應(yīng)可以致癌。因此，開(kāi)展水中鍶-90 放射性水平測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)方法研究對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制水體放射性污染，維護(hù)居民用水安全具有重要意義。

1. 樣品與方法

1.1 樣品采集

樣品類型為飲用水，每季度采集一次。采樣器具為聚乙烯塑料桶，使用前先用待采水樣清洗3 次后，再將水樣按采樣量采集于清洗后的樣品容器中，如發(fā)現(xiàn)樣品中有顆粒物或沉淀，應(yīng)盡快分離。水樣采集后，用濃硝酸酸化到pH=1 ～2。水樣保存期一般不得超過(guò)2 個(gè)月。

1.2 監(jiān)測(cè)方法

樣品均采用《水和生物樣品水中鍶-90 的放射化學(xué)分析方法》（HJ815-2016）中快速法進(jìn)行分析。每個(gè)樣品取10L 水樣，核素經(jīng)沉淀濃集后，用酸溶解，調(diào)節(jié)pH 后制備成前處理液，通過(guò)涂有HDEHP 的聚三氟氯乙烯（簡(jiǎn)稱keL-F）色層柱定量吸附釔，使釔與鍶、銫等低價(jià)離子分離。再以1.5mol/L 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，并以6mol/L 硝酸解吸釔，以草酸釔沉淀進(jìn)行β 計(jì)數(shù)和稱重[2]。

1.3 儀器與質(zhì)控

測(cè)量?jī)x器為美國(guó)ORTEX 公司的MPC9604 低本底α/β測(cè)量?jī)x。儀器每?jī)赡隀z定一次，且都在檢定有效期內(nèi)。

2. 統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析

環(huán)境統(tǒng)計(jì)學(xué)作為統(tǒng)計(jì)學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，要求參與統(tǒng)計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠代表總體環(huán)境水平，可以通過(guò)合理的假設(shè)找到一種適合的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布并加以檢驗(yàn)[3]。

水中鍶-90 測(cè)量結(jié)果受多種因素影響，其不確定度主要包括以下4 個(gè)方面：儀器探測(cè)效率的不確定度；樣品化學(xué)回收率的不確定度；樣品測(cè)量的不確定度；取樣的不確定度[4]。其中儀器探測(cè)效率和樣品測(cè)量的不確定度占比最大，約80%以上。儀器探測(cè)效率的不確定度因釔-90 探測(cè)效率步驟多、存在的不確定度因素多、不確定度分量大，一般變化不大；樣品測(cè)量的不確定度與樣品計(jì)數(shù)有關(guān)，在同樣測(cè)量條件下放射性水平越低，不確定度越大；樣品化學(xué)回收率的不確定度，主要與分析方法有關(guān)；取樣的不確定度，與取樣量和取樣方式有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)樣品化學(xué)回收率均在80%左右，取樣量和取樣方式一致。在做好上述測(cè)量過(guò)程質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，可暫時(shí)忽略不確定度對(duì)統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)與檢驗(yàn)的影響，認(rèn)為水中鍶-90 測(cè)量數(shù)據(jù)具備準(zhǔn)確、穩(wěn)定、連續(xù)、受環(huán)境本身非輻射水平因素影響較少，且可以積累足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)。所以，其數(shù)據(jù)作為樣本，具有一定的代表性，可視為連續(xù)隨機(jī)變量，從而對(duì)其進(jìn)行正態(tài)分布假設(shè)，并對(duì)該假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)個(gè)別缺失值，在環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)境統(tǒng)計(jì)學(xué)中經(jīng)常遇到[5]。為更好地說(shuō)明正態(tài)分布假設(shè)及其檢驗(yàn)方法在本次實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)中一組按照時(shí)間排列樣本中的單個(gè)缺失值，進(jìn)行臨近點(diǎn)均值插補(bǔ)（臨近序數(shù)首選2,不滿足2 個(gè)臨近值則臨近序數(shù)選1）。由于2018年一季度飲用水1 點(diǎn)位和飲用水3 點(diǎn)位未采集到樣品，進(jìn)行臨近點(diǎn)均值插補(bǔ)。經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 飲用水中鍶-90放射性水平測(cè)量結(jié)果（單位：mBq/L）

2.2 正態(tài)分布檢驗(yàn)方法與結(jié)果

檢驗(yàn)一組數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布通常有3 種方法[6]。

（1）偏度系數(shù)和峰度系數(shù)檢驗(yàn)：該方法為定量檢驗(yàn)，偏度系數(shù)/偏度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤的絕對(duì)值小于1.96，則偏度符合正態(tài)分布；峰度同理。

（2）夏皮洛-威爾克（S-W）正態(tài)分布檢驗(yàn)（單組樣本量小于2000：該方法為定量檢驗(yàn)，平均值置信區(qū)間取95%，顯著性大于0.05 則認(rèn)為符合正態(tài)分布。

（3）累積概率（P-P 圖）與分位數(shù)（Q-Q 圖）檢驗(yàn)：該方法為定性檢驗(yàn)，P-P 圖是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)際累積概率與其假設(shè)理論分部累積概率所繪制的散點(diǎn)圖，當(dāng)滿足時(shí)P-P 圖近似一條直線；Q-Q 圖描述的是分位數(shù)，其他與P-P 圖同理。

從上述檢驗(yàn)情況來(lái)看：飲用水中鍶-90 測(cè)量數(shù)據(jù)全部服從正態(tài)分布假設(shè)。3 種方法的檢驗(yàn)結(jié)果均服從正態(tài)分布。即樣本數(shù)據(jù)偏（峰）度系數(shù)/偏（峰）度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤的絕對(duì)值均小于1.96，夏皮洛-威爾克（S-W）正態(tài)分布檢驗(yàn)（置信度95%）的顯著性也均大于0.05，其P-P 圖和Q-Q圖也均近似一條直線。詳見(jiàn)表2、圖1 和圖2。

圖2 Q-Q圖正態(tài)分布檢驗(yàn)

3. 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)飲用水測(cè)量結(jié)果進(jìn)行正態(tài)分布假設(shè)及3 種方法檢驗(yàn)，結(jié)果顯示飲用水服從正態(tài)分布，因此認(rèn)為相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總體質(zhì)量良好，飲用水中鍶-90 測(cè)量數(shù)據(jù)在合理區(qū)間內(nèi)正常波動(dòng)。同時(shí)，本文選用的相關(guān)假設(shè)、檢驗(yàn)可以作為對(duì)環(huán)境水中鍶-90 測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量定量評(píng)價(jià)，以及水中鍶-90 輻射水平描述的有效手段。