灰色理論模型在河流放射性核素濃度預測中的應用

洪韻(

摘要：基于上海市黃浦江水2004～2012年的監測數據，采用灰色理論模型GM（1，1）對黃浦江水中放射性核素226Ra、90Sr、總U、總Th濃度變化進行模擬預測，并利用Matlab語言編程計算模型中的預測值、均方差比值及小誤差概率，驗證了該模型在預測河流放射性核素濃度方面的可行性，表明灰色理論模型可用于河流放射性污染的預警。

關鍵詞：灰色模型GM（1，1）；放射性濃度；預測；預警

1引言

隨著福島核事故的發生，大量放射性廢水的排放使得日本福島周邊的飲用水水源地水質、海水及自來水均受到不同程度的污染[1]，人們越來越重視水體中放射性污染。目前，我國各省市環保部門均對各種水體中放射性核素含量進行監測，但我國并未制定水質放射性核素濃度的污染標準。因此，對水體中放射性核素濃度預測可為環境監督提供參考。本文將根據上海市黃浦江水中放射性核素濃度，建立灰色模型GM（1，1）[2]，通過精度檢驗，確認該模型在河流放射性核素濃度預測中的可行性。

2分析方法及分析結果

2.1水中總U分析方法

水中總U濃度分析采用液體熒光標準加入法。利用直接在水樣中加入一定量的熒光增強劑，攪拌均勻，使之與水樣中鈾酰離子生成一種熒光效率很高的單一絡合物，在波長為337nm的光源激發下產生波長為500nm、522nm和546nm的熒光，水樣中鈾濃度與熒光強度成正比，分析儀器通過測量熒光強度，測定水樣中的總U濃度。在水樣中加入一定量已知濃度的標準鈾試劑可提高分析的準確性。

2.2水中總Th分析方法

水中總Th濃度分析采用N235-二甲苯萃取分光光度法。N235是含8～10個碳原子的長鏈叔胺型萃取劑（俗稱三烷基叔胺），通式為R3N。它具有陰離子交換的特性，在鹽析劑硝酸鋁存在下，它與硝酸溶液中釷的絡陰離子[Th（NO3）6]-2發生陰離子交換而萃取釷，反應式如下：

2R3N·HNO3+[Th（NO3）6]-2（R3NH）2·TH（NO3）6+2NO-3

然后利用釷在鹽酸介質中不能形成絡陰離子的特性，用7N鹽酸選擇性反萃釷，反應式如下：

（R3NH）2·Th（NO3）6+2Cl-→2R3N·HCl+Th4++6NO-3

在掩蔽劑的作用下，用偶氮砷Ⅲ（即鈾試劑Ⅲ）比色定量測定Th。

2.3水中226Ra分析方法

水中226Ra分析采用氫氧化鐵-碳酸鈣載帶射氣閃爍法。在酸性（pH≤2）介質中，混合氫氧化鐵和碳酸鈣作為載體，吸附共沉淀濃集水樣中的鐳，用鹽酸溶解沉淀物并過濾，濾液置于擴散管中封存一定時間后，將積累的氡抽入ZnS閃爍室中，用氡釷分析儀通過測量氡濃度推算出水樣中226Ra的活度濃度。

2.4水中90Sr分析方法

水中90Sr分析采用二-（2-乙基己基）磷酸萃取色層法。使用色層柱吸附樣品中的釔，將釔與鍶離子分離，利用低濃度硝酸淋洗色層柱清除雜質，再用高濃度硝酸解吸釔，通過快速測定釔-90的濃度確定鍶-90的濃度。

2.5分析結果

2004～2012年采集上海市黃浦江十六鋪斷面水樣，按照上述分析方法測量水樣中總U、總Th濃度及226Ra、90Sr活度濃度，分析結果見表1。endprint