为建立内蒙古地区饮用水中放射性活度水平的本底水平，文献[1]报道内蒙古地区12盟市103个旗县的饮用水中总放射性活度水平的调查研究工作，并发现部分地区饮用水样中总α放射性水平>0.5 Bq/L。饮用水的放射性组成大部分是来自铀和钍衰变系中的天然放射性核素的贡献^[2]。文献[3]报道了内蒙古锡林郭勒盟东乌旗水样品中铀浓度高于世界卫生组织饮用水中铀浓度的限值(15 μg/L)。为分析内蒙古地区部分城镇饮用水中总α放射性水平较高情况，2018—2020年，本研究对该地区饮用水中总α放射性水平较高的城镇水样进行再次采集复测并核素分析。

低本底总α/β放射性测量仪为德国BERTHOLD公司的LB770型流气式测量仪，本底计数率α < 0.042计数/min、β < 0.69计数/min。HD-3025型微量铀分析仪，生产厂家为核工业北京地质研究院，检出限≤0.01 ng/ml，测量范围0.01×10^-9 ~ 6.0×10^-6 g/ml。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)生产厂家为美国安捷伦科技有限公司，型号为7700型。超纯水处理系统型号为Milli-Q型，生产厂家为美国密理博。

硝酸，MOS级，天津市风帆化学试剂科技有限公司；ICP-MS调谐液，美国安捷伦科技有限公司，编号5188-6525，Ce、Co、Li、Mg、Tl、Y(1 μg/L)；铀和钍元素标准溶液，均购置于核工业北京化工冶金研究院，规格均为100 μg/ml，编号依次为GBW(E) 080173和GBW(E) 080174；低本底α标准物质(²⁴¹Am)，编号FM241-018，均购置于中国计量科学研究院；²³⁴U/²³⁸U的活度比溶液(0.999 mg/ml)，编号GBW04428，购置于核工业北京地质研究院。实验所用其他试剂均为优级纯；实验用水为超纯水。

根据文献[1]中已筛查数据的基础上，选出α>0.5 Bq/L^[2]的饮用水样进行复测。采样和实验程序同文献[1]。采样地点分布在锡林郭勒、赤峰、乌兰察布、呼伦贝尔、包头等盟市的10个旗县镇。用英文字母A~J依次代表各个城镇，这些城镇包括茂旗百灵庙镇、四子王旗乌兰花镇、正镶白旗明安图镇、二连浩特市、东乌珠穆沁旗乌里雅斯太镇、镶黄旗新宝拉格镇、阿鲁科尔沁旗天山镇、元宝山区、新巴尔虎左旗阿木古郎镇、阿巴嘎旗别力古台镇等。采样点为以上城镇中心区域居民家自来水。研究人员经过采样培训，采样前将容器用水和洗涤剂清洗，用质量分数10%的HNO₃浸泡数小时，取出沥干后用自来水冲洗3次，并用蒸馏水充分淋洗干净。采样时，先用拟采集的水样荡洗采样器、容器和塞子两次，采集完成后，详细记录现场信息。

(1) 总α放射性测量：取1 L水样加入2 000 ml烧杯中，加热蒸发。浓缩至50 ml移入蒸发皿中，加浓硫酸1 ml于蒸发皿，继续加热直至将烟雾赶尽。再将蒸发皿放入马弗炉中，在(350±10)℃下灼烧1 h，取出置于干燥器中，恒重，选用标准曲线法进行测量^[4]。标准物质为α粉末标准物质(²⁴¹Am)，比活度14.7 Bq/g，由中国计量科学研究院提供。总α探测下限0.016 Bq/L。

(2) 微量铀分析仪方法：将水样静置后取上清液为待测样品。移取5.0 ml待测样品溶液于石英比色皿中，置于分析仪测量并记录读数。再向样品内加入0.5 ml铀荧光增强剂，充分混匀，测定记录荧光强度。铀荧光增强剂与样品中铀酰离子形成稳定的络合物，在紫外脉冲光源的照射下能被激发产生荧光，并且铀含量在一定范围内时，荧光强度与铀含量成正比，通过测量荧光强度，计算获得铀含量。再次向样品内加入50 μl 0.1 μg/ml铀标准溶液，充分混匀，测定记录荧光强度，并检查荧光强度是否处于标准曲线线性范围内^[5]。

(3) ICP-MS：电感耦合等离子体质谱仪法。样品经过过滤处理，100 ml水样中加入1 ml HNO₃，保持所有水样的酸度一致，充分摇匀待测。用0.5 mg/L浓度的铋作为内标，测量^[6]。用硝酸和超纯水配制空白样品，每个水样做两个平行样。分别吸取铀、钍元素标准溶液，用2%硝酸溶液进行稀释，配制铀、钍质量浓度分别为0、0.5、1.0、10.0、50.0、100.0 μg/L的系列混合标准溶液，制作铀、钍的标准工作曲线。

(1) 总α放射性测量：每年参加中国计量科学研究院检定校准。本实验室连续10年参加中国疾病预防控制中心实验室间检测能力比对工作，成绩优秀合格。

(2) 微量铀分析仪方法：铀标准溶液浓度0.0、1.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L，线性相关系数0.996，检出限用超纯水加荧光增强剂的10次测量值的3倍标准偏差确定，为0.04 μg/L。采用加标测量法的总铀回收率95.3%~104.1%。

(3) ICP-MS：铀、钍的线性相关系数分别为0.999 9、0.999 9；铀、钍元素的检出限为2% 的HNO₃空白溶液进行10次重复测定的3倍标准偏差确定，检出限分别为0.001 3、0.001 9 μg/L。准确量取50 ml水样加入1.0 ml浓度为1 000 μg/L的铀、钍标准中间液，做1份水样的5次加标回收实验，得到加标回收率分别为98.12%~101.51%、97.25%~104.54%。工作条件为射频功率1 500 W，采样深度8 mm，等离子气体15 L/min，辅助气流量1 L/min，氧化物产率1.41%，双电荷产率2.33%。

分别采集了10份自来水和对应的10份出厂水。自来水的总α变化范围为0.508~1.008 Bq/L，出厂水的总α变化范围0.507~1.965 Bq/L。由表 1可知，2015年的总α放射性指标数据筛查结果，与2019年复测结果基本一致。自来水不同年份的总α放射性活度测量结果相对偏差 < 6%，出厂水不同年份的总α放射性活度测量结果相对偏差 < 5%。所有水样总α放射性活度测量结果均略高于0.5 Bq/L。

表 1(Table 1)

表 1 内蒙古地区各样地点饮用水中总α放射性活度不同时间测量结果(Bq/L) Table 1 Gross α radioactivity measured in drinking water samples(Bq/L) 采样地点 2015年 2019年 自来水 出厂水 自来水 出厂水 A 0.782 0.780 0.801 0.792 B 0.975 0.731 0.866 0.756 C 1.401 3.023 1.351 2.791 D 1.412 1.027 1.391 1.108 E 1.121 0.896 1.076 0.912 F 0.830 0.885 0.792 0.814 G 0.858 0.878 0.834 0.861 H 1.029 0.994 1.105 1.003 I 0.988 1.161 0.892 1.074 J 1.551 1.189 1.424 1.209

表 1 内蒙古地区各样地点饮用水中总α放射性活度不同时间测量结果(Bq/L) Table 1 Gross α radioactivity measured in drinking water samples(Bq/L)

采用微量铀分析仪激光荧光法测量了表 1中2019年在10个采样点的同一批次水样。表 2为微量铀分析仪测量水样的总铀浓度的结果。结果显示，10个采样点的20份水样中10份自来水对应10份出厂水，总铀浓度范围为3.41~35.71 μg/L。从自来水和出厂水的总铀浓度比较看出，两种水样的相对偏差 < 7%，自来水和出厂水的铀浓度水基本属于同一浓度水平。

表 2(Table 2)

表 2 2019年内蒙古地区各采样地点水样总铀浓度、238U和232Th浓度测量结果(μg/L) Table 2 Measured concentrations of total uranium, 238U and 232Th in water samples at different sampling points in 2019(μg/L) 采样地点 总铀浓度 238U 232Th 自来水 出厂水 自来水 RSD(%) 出厂水 RSD(%) 自来水 RSD(%) 出厂水 RSD(%) A 35.71 32.61 34.36 1.23 29.41 1.18 0.039 9.31 0.042 8.26 B 26.25 23.14 26.77 0.95 25.91 1.04 0.002 15.37 0.003 12.17 C 19.37 18.67 16.02 1.36 15.46 1.28 0.359 17.55 0.327 16.15 D 8.78 9.14 8.58 1.21 9.08 1.15 0.036 11.20 0.038 12.24 E 17.26 15.62 16.56 0.82 15.12 1.05 0.041 14.92 0.044 13.11 F 11.29 10.78 7.34 1.05 7.07 1.12 0.015 8.08 0.015 8.08 G 9.93 10.42 5.83 2.67 5.62 2.56 0.013 10.52 0.013 10.52 H 21.55 19.26 14.54 0.51 15.03 0.49 0.064 24.81 0.064 24.81 I 3.41 3.62 7.23 0.31 7.38 1.13 0.004 15.24 0.006 5.08 J 26.15 24.92 22.72 2.36 23.89 2.35 0.004 13.57 0.005 13.57 注：RSD. 相对标准偏差

表 2 2019年内蒙古地区各采样地点水样总铀浓度、238U和232Th浓度测量结果(μg/L) Table 2 Measured concentrations of total uranium, 238U and 232Th in water samples at different sampling points in 2019(μg/L)

水样中²³⁸U和²³²Th浓度结果列于表 3。从表 3发现，自来水中的²³⁸U浓度范围在5.83~34.36 μg/L之间，²³²Th浓度范围在0.002~0.359 μg/L之间。出厂水中的²³⁸U浓度范围在5.62~29.41 μg/L之间，²³²Th浓度范围在0.003~0.327 μg/L之间。2019年采集的水样每份测量3次，每份水样的²³⁸U浓度的测量相对标准偏差(RSD) < 3%，每份水样的²³²Th浓度的测量相对标准偏差(RSD) < 25%。

表 3(Table 3)

表 3 2019年内蒙古地区各采样地点饮水所致年待积有效剂量估算结果(μSv) Table 3 Estimates of annual committed effective doses from drinking water in 2019(μSv) 地点 238U 232Th 自来水 出厂水 自来水 出厂水 A 13.82 11.83 0.027 0.029 B 10.76 10.42 0.001 0.002 C 6.44 6.22 0.246 0.224 D 3.45 3.65 0.025 0.026 E 6.66 6.08 0.028 0.030 F 2.95 2.84 0.010 0.010 G 2.34 2.26 0.009 0.009 H 5.85 6.04 0.044 0.044 I 2.91 2.97 0.003 0.004 J 9.14 9.61 0.003 0.003

表 3 2019年内蒙古地区各采样地点饮水所致年待积有效剂量估算结果(μSv) Table 3 Estimates of annual committed effective doses from drinking water in 2019(μSv)

通过$E = C \times Q \times e$公式估算居民饮水所致辐射年待积有效剂量^[7]。式中，C为活度放射性核素在水中的含量，Bq/L，Q为成人年饮水量, 730 L/年；e为待积有效剂量系数，Sv/Bq，²³⁸U为4.5×10^-8Sv/Bq，²³²Th为2.3×10^-7 Sv/Bq，根据2019年采集水样中的²³⁸U浓度测量结果估算得，饮水所致年待积有效剂量范围在2.34~13.82 μSv之间，根据²³²Th浓度测量结果估算得，饮水所致年待积有效剂量范围在0.014~2.237 μSv之间。

内蒙古地区12盟市103个旗县已建立了饮用水中总放射性活度数据库，并发现个别地区饮用水样中总α放射性水平>0.5 Bq/L。2018—2020年，为进一步明查明原因，本研究对总α较高的地区进行复测。

2015年与2019年采样点、采样测量方法以及分析方法一致，同一采样点的水样中总α放射性水平复测结果基本一致，总α放射性浓度测量结果相对偏差在6%内，所有样品测量结果均高于世界卫生组织水质准则中的筛查水平。为此，本研究采用微量铀分析仪(激光荧光法)和电感耦合等离子体质谱仪法测量总α较高样品的特定核素并分析原因。

天然铀有3种不同丰度的同位素，分别为²³⁸U(99.274%)、²³⁵U(0.720 4%)和²³⁴U(0.005 48%)。这些同位素具有相同的化学性质，但具有不同的放射性特性^[8]。天然铀对内照射的贡献主要是饮用水，占铀总贡献的86.7%^[9]。

世界卫生组织对饮用水中铀的限值规定为15 μg/L^[2]，我国对饮用水中的铀含量尚无限值。本研究对10个地点水样测量结果中，有6个地区水样铀含量>15 μg/L。本研究采样点均为县级城镇，城镇周边均无大型河流湖泊，居民主要以地下水为供水方式。杜秀珍和娜仁^[10]在研究内蒙古水中天然铀含量中发现城市自来水铀浓度范围为0.058~0.617 Bq/kg之间，其最高值换算结果低于本研究中的最高值35.71 μg/L。出厂水和自来水中的总铀含量基本保持同一水平，说明饮用水出水厂至居民饮用过程中放射性指标未受到影响。内蒙古由东北向西南斜伸，呈狭长形。东西部之间的地形地貌及水文环境等方面有所不同。水样中铀含量的差异可能与当地的岩石、土壤中的铀含量有关，也有可能与水体中的酸碱性、氧化还原性以及水中阴离子的种类和含量均有显著的相关性^[11]。地下水的铀浓度与相应的土壤中的沉积岩层的铀含量有着密切的关系。

自然界中，钍有6个同位素，丰度较高的只有²³²Th，其他同位素丰度很低。以电感耦合等离子体质谱法测定水中²³⁸U，²³²Th的含量，标准工作曲线线性良好，测量精密度、准确度满足痕量分析要求^[12]。ICP-MS测量水样中²³²Th含量根据文献[13]中的换算公式²³²Th：1 μg≈4.07×10^-3 Bq，则自来水和出厂水的活度浓度估算结果均小于世界卫生组织对饮用水中放射性核素²³²Th指导水平1 Bq/L。

通过测量结果估算发现，水中总α值高于筛查水平的地区居民饮水摄入放射性所致年待积有效剂量²³⁸U和²³²Th的最高值分别为13.82和0.246 μSv，均小于世界卫生组织建议的居民饮水摄入放射性所致待积有效剂量推荐的参考剂量水平0.1 mSv/年^[2]。

天然镭是3个天然放射系的成员，²²⁶Ra是镭在自然界中含量最大的一种同位素。环境样品中镭的含量一般很低。文献[13]研究调查了中国食品和水中天然放射性核素水平，认为自来水中各核素含量高低次序为⁴⁰K>U>²²⁶Ra>²¹⁰Pb>²¹⁰Po>Th，由此看出本地铀含量偏高。因本实验室无²²⁶Ra标准溶液，导致无法准确测量水样中²²⁶Ra活度，浓度也无法判断其带来的影响，因此本研究下一步计划是当条件具备时完成对²²⁶Ra的活度浓度测量，补充相关数据。根据目前调查分析结果，内蒙古地区水样中总α放射性水平较高的原因源于铀，铀含量的偏高导致了调查水样总α值偏高。

利益冲突  无

作者贡献声明  格日勒满达呼、哈日巴拉负责设计调查研究方案并组织实施；包玉龙、许潇负责进行实验、数据处理分析和编写论文；张帅、孙智超、刘祥负责布点采集水样；王成国负责实施总体思路指导