環境樣中210Po分析測定探究

劉鰻卿 許澤鉞 盧穎

【摘 要】210Po作為鈾系核素222Rn的長壽命衰變子體之一，是α衰變的極毒核素。210Po存在于土壤、大氣、水、生物中，由于210Po進入人體內會造成極強的內照射，所以目前受到了廣泛的關注，而210Po主要是通過呼吸道或者食物進入人體，所以生物樣、大氣和水成為比較重要的研究對象。目前，210Po分析測試有很多的報道，各有其說，文章利用現有的分析方式進行了部分試驗，反映了部分存在的問題。綜合來說，210Po的分析需要通過更多的研究，尋求更加科學、高效的分析方法。

【關鍵詞】210Po;α衰變;分析;展望

【中圖分類號】X837 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0046-02

0 引言

210Po（RaF）是222Rn衰變的7個子體中的長壽命子體之一，它衰變形式是純α衰變，α的能量Eα=5.305 MeV，t1/2=138.38 d。從生物學的角度來看，210Po進入人體會造成極強的內照射，它的生物半排期[1]即排出一半的時間為50 d，造成的內照射持續時間長，并且是一直處于高能量的照射，所以作為極毒核素的210Po危害極大。210Po作為鈾系衰變核素，其普遍存在于水、大氣、土壤中。大氣中的210Po極易吸附在PM2.5的微粒上，其主要吸附在粒徑為1.3μm和0.69μm的氣溶膠中。目前，備受關注的研究對象是生物樣和氣溶膠。210Po的分析測定技術有同位素示蹤α能譜法、總α計數法和液閃法3種方法[2]。

（1）同位素示蹤α能譜法，選用的示蹤劑從208Po到209Po，其選擇自沉積或電沉積的方式制源，采用的自沉積材質有銀片、銅片、鎳片。各個材質對210Po的選擇差異對沉積效果的影響也不同[3]，其中銀片對210Po的選擇性更好。但是回收率的計算是依靠示蹤劑來確定，并且α譜儀的探測效率較低。

（2）總α計數法不使用示蹤劑，能快速自沉積，探測效率較高，210Po回收率通過加標來確定，但需要做平行加標樣，在處理大量樣品時，需要的時間比較多，實驗效率變低。

（3）液閃法[4]采用的是萃取技術，萃取體系中氯離子濃度控制不當會存在鈾的干擾。POLEX■、URAEX■萃取閃爍液需要進口，國內沒有穩定的供應商。目前，210Po分析測定技術的主流方法是采用同位素示蹤α能譜法。

2 實驗分析

水、生物樣、氣溶膠中的210Po的分析，根據目前現行的方法進行試驗。其中，水樣分析是參照《水中釙-210的分析方法》（HJ 813—2016），生物樣的分析參考的是《食品中放射性物質檢驗釙-210的測定》（GB 14883.5—1994），不同的是加入了209Po作為示蹤劑。氣溶膠的分析參照的是環境保護部輻射環境監測技術中心舉辦的鉛-210與釙-210分析技術培訓（2014年）、水中鉛-210與釙-210分析測量原理與方法及實踐培訓班（2016年）所提供的試驗分析方法，以209Po示蹤，通過HNO3-H2SO4-HClO4的濕式消解，在鹽酸-抗壞血酸和鹽酸羥氨體系中自沉積。針對目前的分析項目的特點，生物樣和氣溶膠的處理比較有爭議，所以進行了部分試驗探究。生物樣品取樣量一般為5～10 g，氣溶膠樣品取樣量在1 000 m3左右。

3 結果

試驗對象選取的是稻谷樣品和蝦樣品，其中稻谷和蝦皮因其油脂含量較低，處理時間為4～7 d，而蝦肉、蝦頭等樣品油脂含量偏高，則需要6～10 d，時間較長。實驗結果見表1。

表1中，稻谷樣209Po的全程回收率在33%～70%。蝦樣209Po的全程回收率在42%～62%。可以看出，蝦樣的209Po的全程回收率普遍比稻谷樣的高。其中，T001為整蝦樣品，T006為蝦頭樣品，其210Po活度濃度偏大。

氣溶膠中有機物含量相對生物樣少得多，因此所需硝酸的用量相應較少，但氣溶膠濾膜很難消解，需要長時間在酸環境下恒溫加熱，所需時間為4～8 d，其209Po的回收率為48%～78%，比生物樣的回收率普遍高10%（見表2）。

實驗中加入的示蹤劑209Po標準溶液，在處理過程全程參與反應，但因加入的209Po標準溶液為液態，與樣品中210Po的存在狀態即吸附在顆粒物上呈固態有所不同，不能完全表征210Po的硝化解析即全程回收率。實驗在敞開式環境中進行，并且在加熱條件，釙易揮發損失。從稻谷樣、蝦樣、氣溶膠的回收率來看，沒有一定的規律性，實驗的影響因素比較復雜，需要更多后續的實驗進一步驗證。

4 討論

自沉積過程中，鍍片材質、溶液酸度、沉積溫度和時間都對自沉積效果有影響。210Pb是否會隨210Po共沉積，有研究表明，210Pb幾乎不沉積，而210Bi會一起沉積下來[5]，銅片對210Bi的沉積效果是銀片的2～3倍[6]，因此選擇銀片作為自沉積210Po的鍍片。前人研究發現，溶液酸度對210Po沉積影響不大，在0.5 mol/L鹽酸濃度時，出現小的峰值，因此以此濃度作為沉積溶液酸度[7]。早年關于釙的自沉積研究，在室溫條件下進行實驗，溶液中210Po的殘留率隨時間的增長而減小，2 h即可沉積一半以上[3]。而沉積溫度越高，沉積速率越快[7]。綜合考慮酸度、效率和環保，水浴溫度在90 ℃，保持2 h沉積即可完成實驗。

5 總結

目前，現行的關于210Po分析的國家標準及研究報道比較少，國內應用的分析技術都沒有取得特別大的創新。無論國內還是國外的技術，大部分的研究仍停留在實驗室階段。在處理環境樣品時，情況比較復雜，處理過程比較繁瑣。新環境中的210Po的分析方法緊缺，更簡便、快速、可行、可靠、實際的210Po分析技術需要相關人員不斷探索開發。

參 考 文 獻

[1]王莉莉，張曄，陸月萍，等.水中210Po分析[J].輻射防護通訊，2013，33（1）：8-11.

[2]王玉學，郭冬發，王哲，等.210Po，210Bi和210Pb測試技術研究進展與現狀[J].中國無機分析化學，2013，3（1）：11-16.

[3]柳蘊剛，徐長林，孫樹正.釙的自沉積研究[J].原子能科學技術，1983（2）.

[4]Case G N，McDowell W J.An improved sensitive assay for polonium-210 by use of a background -rejecting extractive liquid scintillation method[J].Talanta，1982，29（10）：845-848.

[5]祝小惠，於國兵，聞德運，等.微波消解法快速測定氣溶膠中210Po[J].核電子學與探測技術，2016，36（2）：201-204.

[6]T M BEASLEY，C L OSTERBERG.Spontaneous De-

position of Lead on Silver and Nickel from Inorganic and Organic Digests[J].Analytical Chemistry，1969，

41（3）：541-543.

[7]覃連敬，李美麗，覃浩.環境水中210Pb、210Po快速聯測方法及應用[J].環境化學，2016，35（5）：948-955.

[責任編輯：鐘聲賢]