食品放射性水平是食品安全的重要衡量指标之一, 我国一直高度重视食品的放射性安全。卫生部于1976-1979年组织相关单位对沿海海产食品进行了放射性调查^[1], 1982-1985年又对陆产食品进行了放射性调查^[2]。近几年, 为掌握食品中放射性的水平、分布和变化趋势, 提高核事故应急监测的能力与水平, 科学评价核事故卫生学和公众健康后果, 为食品安全风险评估提供科学依据, 有关机构开展了核电站周围食品放射性监测^[3-6]和铀矿山周围食品放射性监测。本研究对桂北某铀矿周围土壤所种农产品中²²⁶Ra的放射性水平进行了调查与分析。

1.仪器设备:采用美国ORTEC公司的GEM50P4型高纯锗(HPGe)γ谱仪测量系统(配DSPEC-jr型数字化谱仪), 相对探测效率≥50%, 能响范围40 keV~10 MeV, 峰康比≥66:1, 对⁶⁰Co 1 332.5 keV能量分辨力为1.89 keV, 铅室本底2计数/s。

2.样品处理与测量:采用生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法^[7]、高纯锗γ能谱分析通用方法^[8]和土壤中放射性核素的γ能谱分析方法^[9]等国家标准中提供的方法进行测量与分析。

将干净的与标准源盒规格相同的样品空盒放到γ能谱仪探测器上, 测量时间86 400 s, 得到本底。将在桂北某铀矿周围农户种植地里采集的农产品(包括大米、红薯、黄豆、冬瓜、玉米、南瓜、萝卜)严格按照文献[7]附录A的方法进行处理:先将农产品净水清洗, 晾干后称鲜重, 然后在干燥箱中烘干, 再将烘干样炭化, 炭化时注意控制温度, 防止明火燃烧, 待无烟后转移到瓷蒸发皿放入马弗炉中, 保持在360~400℃灰化成疏松的灰白色灰为止。将样品灰放在干燥器内冷却至室温后称总灰重, 算出灰化率, 装入与标准源盒规格相同的样品盒内称重、密封。

按照文献[9]中方法将采集的土壤样品中的杂草、碎石等异物剔除, 经105℃烘干后, 压碎、60目过筛, 再在105℃烘干至恒重, 然后在干燥器内冷却至室温, 将恒重的样品装入φ75 mm×H70 mm的样品盒中, 记录样品净重并密封样品3~4周。

将制备好的农产品样品或土壤样品放到γ能谱仪的探测器上, 测量时相对探测器的几何条件和谱仪状态与效率刻度时保持一致, 测量时间为86 400 s。

3.比活度计算:农产品和土壤样品中放射性核素比活度采用全能峰效率曲线法计算, 见公式(1)。

式中, C_i为样品中i核素的比活度, Bq/kg; N_i为样品中i核素γ射线能量的特征峰扣除本底后的净计数; ε_i为样品中i核素γ射线的探测效率; P_i为样品中i核素γ射线的发射概率; W为样品重量, kg; T为本底或样品的测量活时间, s; λ为核素的衰变常数, s^-1; t为从采样到测量时刻的时间间隔, s。

4.迁移系数:土壤-农产品系统的²²⁶Ra迁移系数为农产品中²²⁶Ra的比活度与土壤中²²⁶Ra的比活度的比值。

5.质量保证:本研究所使用的仪器均定期在国家计量部门或其授权的计量站检定, 实行标识管理。标准源能够追溯到国家法定计量部门。从事监测的人员已参加专业培训(包括样品采集、预处理以及样品制备和测量分析)并经单位考核合格。本研究完成单位多次参加中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所组织的实验室间测量比对工作, 比对结果均合格。

1.农产品样品中²²⁶Ra的比活度:测量结果发现, 某块区域(面积约30 m², 以下称为高值区)采集的1份萝卜样品中检测出萝卜(含叶)²²⁶Ra的比活度为45.0 Bq/kg。2个月后再次在该高值区采集了2份样品进行复测, 检测出萝卜(含叶)²²⁶Ra的比活度均值为46.2 Bq/kg, 萝卜叶中²²⁶Ra的比活度均值为66.7 Bq/kg, 萝卜中²²⁶Ra的比活度均值为32.3 Bq/kg。萝卜样中其余核素以及该区域外其他农产品中各核素的检测结果见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 某铀矿周围主要农产品中放射性比活度检测结果(Bq/kg) Table 1 Radioactivity levels in main agricultural production around a uranium mine (Bq/kg) 样品名称 238U 226Ra 137Cs 232Th 40K 大米 < 1.78 < 0.14 0.48 0.18 31.0 红薯 < 0.45 1.30 0.03 1.04 106.9 黄豆 < 2.32 6.77 1.59 4.95 533.4 冬瓜 < 0.08 0.30 0.01 0.13 26.8 玉米 < 1.78 < 0.14 0.11 0.20 102.6 南瓜 < 0.16 0.32 0.08 0.12 93.0 萝卜(含叶) 3.78 45.00 0.25 0.59 119.8 萝卜 3.50 32.30 0.08 0.52 88.8 萝卜叶 13.10 66.70 0.14 0.75 92.7 注: < 表示小于测量仪器的探测下限

表 1 某铀矿周围主要农产品中放射性比活度检测结果(Bq/kg) Table 1 Radioactivity levels in main agricultural production around a uranium mine (Bq/kg)

2.该区域土壤样品分析结果:高值区按照十字交叉法采集了2份土壤样品, 测量结果发现土壤样品中²²⁶Ra比活度分别为18 984和20 361 Bq/kg; ²³⁸U比活度分别为84 613和87 221 Bq/kg。该区域土壤中其余各核素以及周围附近土壤中放射性核素水平检测结果见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 土壤中放射性核素比活度检测结果(Bq/kg) Table 2 Measurement results of radionuclides in soil (Bq/kg) 样品名称 238U 226Ra 137Cs 232Th 40K 高值区附近周围土壤 784 144 1.72 155.3 902.0 高值区土壤1 84 613 18 984 8.29 123.8 932.7 高值区土壤2 87 221 20 361 8.56 118.1 993.1

表 2 土壤中放射性核素比活度检测结果(Bq/kg) Table 2 Measurement results of radionuclides in soil (Bq/kg)

3.迁移系数:土壤-萝卜和土壤-萝卜叶的迁移系数分别为1.61×10^-3和3.40×10^-3。

本研究发现, 高值区的这一块土壤中的²²⁶Ra和²³⁸U的比活度值远远高于全国环境天然放射性水平调查土壤中²²⁶Ra和²³⁸U的最高值426和520 Bq/kg ^[10], 分别是它的46和165倍。先后两次采样得到萝卜(含叶)的²²⁶Ra比活度值相当, 萝卜叶中²²⁶Ra的比活度高于萝卜中的²²⁶Ra的比活度, 约2倍。高值区周围附近土壤的放射性水平与全国环境天然放射性水平调查结果^[10]基本一致。

朱昌寿等^[11]调查表明, 全国萝卜中²²⁶Ra的放射性水平为(0.6~36.8)×10^-2 Bq/kg, 本研究的萝卜样品中²²⁶Ra的比活度是该调查结果的100倍以上, 也远高于张瑞香^[12]报道的广东阳江高本底地区萝卜²²⁶Ra的比活度(0.302 Bq/kg)以及陈秀云等^[13]报道的福建省萝卜²²⁶Ra的比活度(0.434 Bq/kg)。本研究所调查的萝卜中的²²⁶Ra比活度值不仅远高于上述相关文献报道的萝卜中²²⁶Ra比活度值, 而且超过国家标准GB 14882-94食品中放射性物质限制浓度标准中²²⁶Ra放射性限制浓度(11 Bq/kg)。高值区采集的其余农产品的放射性水平与陆产食品全国放射性调查^[2]水平一致。

本研究得到的²²⁶Ra在土壤-萝卜的迁移系数为1.61×10^-3, 这与刘锡岱等^[14]报道的²²⁶Ra在土壤-根类菜(萝卜)的转移系数(1.82~3.75)×10^-3以及秦苏云等^[15]报道的²²⁶Ra在土壤-根类菜农产品的转移系数(1.57~4.51)×10^-3几乎一致, 也与白书明等^[16]报道的²²⁶Ra在土壤-萝卜转移系数4.5×10^-3很接近。而²²⁶Ra在土壤-萝卜叶的迁移系数为3.40×10^-3, 要高于其在土壤-萝卜中的转移系数, 但也在上述文献报道的范围内。本研究也可以得出萝卜叶对土壤中的²²⁶Ra的吸附作用要强于萝卜。虽然高值区土壤中²³⁸U的放射性水平远高于全国环境天然放射性水平调查中土壤²³⁸U的放射性水平, 但萝卜中的²³⁸U放射性水平却与陆产食品全国放射性水平调查^[2]一致, 也就是说萝卜对²³⁸U的吸附作用要小于²²⁶Ra。

本研究调查的高值区土壤中的²²⁶Ra和²³⁸U含量高与调查区域附近的铀矿开采相关。铀矿开采产生的尾矿、矿渣、废液等含有丰富的²³⁸U、²²⁶Ra等核素。该高值区经初步调查疑为铀矿尾矿或矿渣等临时转运场或转运过程中遗撒地, 后经农民小范围翻耕土地使高值区达到近30 m²。因此, 需要进一步对高值区进行调查, 并适当采取相关措施。