2022, Vol. 42
2. 福清市疾病预防控制中心，福清 350300;
3. 福建医科大学公共卫生学院，福州 350025
2. Fuqing Center for Diseases Prevention and Control, Fuqing 350300, China;
3. The School of Public Health, Fujian Medical University, Fuzhou 350025, China
福清核电厂共规划6台百万kW级二代改进型压水堆核电机组，2015年10月16日福清核电厂1号机组投入商业运行[1]，截至2020年12月已有5台核电机组投入商业运行，现各机组保持稳定运行，安全状况良好[2]。总α和总β放射性水平是各种核素的α或β放射性活度等效值的总和，是放射性总活度水平的反映[3]，在核事故监测中也被作为放射性污染的信号和程度指标[4-6]。目前缺乏食品总α和总β放射性分析方法和放射性限制浓度的国家标准。因此，本研究将参照生活饮用水总放射性分析的标准方法，调查分析正常工况下福清核电厂周边食品总α和总β放射性水平。
材料与方法1.调查对象：依据《核电周边居民健康调查规范》[7]调查福清核电厂周边当地居民主要食用的陆生食品和水产品，包括当地种植的蔬菜、粮食作物，当地养殖的家禽家畜，当地牧场放牧的生鲜乳和当地市售的奶粉，当地海域、江河湖湾等淡水水域的主要水产品。本研究调查了家禽家畜、蔬菜、粮食作物、水产品、奶类和茶青6大类25种食品，共计167份样品。
2.样品采集：福清市枕山面海，西北多山，东南、西南为海域。福清市西北-东南方向贯穿约75 km，为当地人口主要集中分布区域。福清核电厂临近兴化湾，受当地亚热带季风气候的影响，核岛上下半年主导风向相反，且下半年主导风向下风向为海域。本研究考虑到核电厂烟羽应急计划区和食入应急区的距离设置，结合当地的地理、气候和人口分布特点，采样点主要设置在贯穿福清市的西北—东南方向上，且以距离第一核岛25 km为界，将监测点设置在距第一核岛周边25 km范围内，对照点设置在距第一核岛25 km以外地区。每种样品在当年收获期采集1次，其中淡水产品在当年丰水期和枯水期各采集1次，牛乳上下半年各采集1次，采样点不变。
3.样品测量
(1) 仪器设备：低本底α、β计数器(MPC9604，美国ORTEC公司)；高纯锗γ能谱仪(BE5030P，美国Canberra公司)；10 mg感量分析天平(Practum2102，德国赛多利斯股份公司)。
(2) 测量方法：按照《食品安全国家标准食品总放射性物质检验总则》(GB 14883.1-2016)[8]进行食品预处理，参照《生活饮用水标准检验方法放射性指标》GB/T 5750-2006[9]准确称取200 mg食品灰，用无水乙醇均匀铺在测量盘中并烘干，测量食品总α(β)计数，测量时间1 000 min。参照《生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB 16145-2020)[10]准确称取一定量食品灰密封于ϕ75 mm、高35 mm的样品盒中，放置21 d后，测量样品中40K，测量时间86 400 s。两种方法的本底测量均采用相同的空样品盘或样品盒进行测量，食品总α(β)的本底测量时间为1 000 min，γ谱仪40K的本底测量时间为259 200 s。
4.质量控制：通过α标准物质(241Am，源编号：FM241-0410，中国计量科学研究院)和β标准物质(40K，源编号：FM40-0410，中国计量科学研究院)进行仪器的刻度，抽取20个样品作为平行样进行重复测量，相对标准偏差控制10%以内[9]。
5.数据处理：食品中总α(β)和40K比活度按式(1)[9]和式(2)[10]计算，食品中总α(β)的探测下限按照式(3)[11-12]计算。
(1) 食品中总α(β)放射性比活度C：
| $ C=\frac{\left(N-N_{0}\right) \times w}{\varepsilon \times m} $ | (1) |
式中，N为样品计数率，计数/min；N0为本底计数率，计数/min；w为灰鲜比或灰干比；m为测量样品质量，kg；ε为探测效率，%。
(2) 食品中40K放射性比活度Q：
| $ Q=\frac{\left(n-n_{0}\right) \times w}{P \times \varepsilon \times D \times m} $ | (2) |
式中，n为样品计数率，计数/s；n0为本底计数率，计数/s；w为灰鲜比或灰干比；m为测量样品质量，kg；ε为探测效率，%；P为40K 1 460.8 keV特征峰发射概率，%；D为衰变校正系数。
(3) 食品中总α(β)探测下限LLD：
式(3)表示对食品中总α(β)的最小可探测比活度，置信度为95%，发生第一类、第二类错误的概率为5%[10-11]。
| $ L L D=\frac{4.66 \times M}{\varepsilon \times W} \sqrt{\frac{n_{0}}{T}} $ | (3) |
式中，n0为本底计数率，计数/min；T为测量时间，min；M为灰鲜比或灰干比；W为测量样品质量，kg。
6.统计学处理：使用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析。采用配对秩和检验比较福清核电厂周边监测点和对照点食品样品中的总α和总β比活度，采用多样本秩和检验比较6类食品的总α和总β比活度。P < 0.05为差异有统计学意义。
结果1.食品总α放射性比活度分析：低本底α、β计数器4个通道的总α本底计数率分别为0.056、0.048、0.048、0.052计数/min，按照式(3)计算得到各种食品的总α探测下限为0.37~3.34 Bq/kg。检测得到福清核电厂周边各种食品总α比活度见表 1。其中奶类和家禽家畜类的总α比活度均低于探测限值，从偏保守的考虑，本研究计算平均比活度时以探测限值代入计算。经计算得到福清核电厂周边监测点的家禽家畜、蔬菜、粮食作物、水产品、奶类和茶青的总α平均比活度分别为0.65、1.96、1.41、3.80、1.33和7.67 Bq/kg；对照点的家禽家畜、蔬菜、粮食作物、水产品、奶类和茶青的总α平均比活度分别为0.56、3.24、2.04、3.70、2.24和9.05 Bq/kg，见表 1。配对秩和检验得到核电厂监测点和对照点地区的食品中总α比活度差异无统计学意义(P>0.05)；多样本秩和检验得到各品类食品的总α比活度的差异存在统计学意义(χ2=23.325，P < 0.05)，且茶青的总α比活度高于其他5类样品，检验结果见表 1。
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表 1 福清核电厂周边25种食品总α(β)和40K的平均比活度(Bq/kg，x ±s) Table 1 The average gross α(β) and 40K in 25 kinds of foods around Fuqing NPP site (Bq/kg, x ±s) |
2.食品减钾后总β放射性比活度分析：低本底α、β计数器4个通道的总β的本底计数率分别为0.483、0.563、0.562、0.466计数/min，按照式(3)计算得到各种食品的总β探测下限为0.17~1.29 Bq/kg。检测得到福清核电厂周边各种食品总β比活度见表 1。经分析食品中40K与总β的比值为0.55~0.98，可见40K对总β放射性的贡献最大。由于钾是生物体的重要组成部分，且《食品中放射性物质限制浓度标准》(GB 14882-1994)[13]中未对40K做浓度限制要求，因此，本研究在进行食品总β放射性分析时，扣除了40K的影响。经计算得到福清核电厂周边监测点的家禽家畜、蔬菜、粮食作物、水产品、奶类和茶青的总β(扣除40K)平均比活度分别为7.0、10.5、6.1、23.5、24.7和8.6 Bq/kg；对照点的家禽家畜、蔬菜、粮食作物、水产品、奶类和茶青的总β(扣除40K)平均比活度分别为7.4、8.3、14.5、22.1、21.3和11.0 Bq/kg。
配对秩和检验得到监测点和对照点总β(扣除40K)比活度差异无统计学意义(P>0.05)；多样本秩和检验得到各品类食品总β(扣除40K)比活度差异存在统计学意义(χ2=13.918，P < 0.05)，且家禽家畜肉类的总β(扣除40K)比活度低于其他品类的食品。
讨论本研究共调查了福清核电厂周边覆盖了粮食作物、蔬菜、禽畜肉、水产品、奶类及茶叶6大类25种167份食品样品，可以较全面的掌握了正常工况下福清核电厂周边各类食品的总α(β)放射性水平，且有助于填补福建省在食品总α(β)放射性监测方面的空白，也为今后开展各类食品总α(β)地方限值浓度标准的研究提供相对全面的数据支撑。基于本调查的结果经配对秩和检验得到福清核电厂周边监测点和对照点地区的食品总α和减钾后总β比活度没有统计学差异，由此可认为福清核电厂的运行没有造成周边食品总α(β)放射性负担增加。
从统计检验结果可见福清核电厂周边不同品类食品间的总α放射性比活度存在统计学差异，且茶青的总α的比活度都高于其他5类食品样品，这与林柄兴等[14]对中国食品总α放射性水平的研究结论相同。由于食品中的总α主要来源天然的铀、钍、镭，这3种放射性核素都能衰变产生放射性子体铅和稳定的铅元素，而茶青本身对铅具有较强的富集能力[15]，因此可能导致茶青中的总α较高。奶类和家禽家畜的总α比活度相对其他4类食品样品低的趋势也基本与林柄兴等[14]2009年全国调查的结果相同，检测结果低于孙小娜等[16]对乌鲁木齐地区的调查及商照荣等[17]对大亚湾核电厂周边的调查结果。在水产品的检测结果中发现海蛏、海蛎和虾的总α平均比活度基本高于鱼肉的总α比活度，该检测结果与陈群等[18]、陈玉坤等[19]对田湾、昌江核电站周边食品总α的检测结果相似。
本研究得到不同品类的食品样品的总β均高于总α，经减钾分析后，食品总β仍高于食品总α，且40K对总β的放射性贡献最大。同时，福清核电厂周边食品的总β和减钾后的总β基本都高于林柄兴等[15]对中国同类食品的调查结果，其可能的原因是不同地区食品总β和40K的本底水平不同，其次可能与两个研究对40K的分析方法不同有关。
本研究得到不同品类食品的总α(β)和减钾后的总β均存在统计学差异，基于本研究结果建议今后如果制定食品总放射性限值浓度标准时，可根据不同品类食品样品总放射性的基线水平不同，分品类制定限值要求。甚至在核应急响应的处置中，评价食物、奶和水中放射性活度浓度与OILs预置值(总α>5 Bq/kg、总β>100 Bq/kg)[5]的大小时，应当同时参考应急处置地区各类食品的总α(β)的放射性本底水平。其次，在一些应急处置地区，例如福建省这类的茶叶产区，可以选择茶青可以作为核事故应急期间和事故中晚期的放射指示性陆生生物样品用于食品放射性污染的监测和跟踪。因为茶树的高度可达1~5米，叶子多，可导致大面积的放射性沉降物暴露，同时茶树根系粗大发达，种植周期比其他食用性陆生植物长，容易从土壤中吸收累积更多的放射性物质并转移到叶子[20-21]，而且根据本研究的监测结果也可见茶青的总α比活度都高于其他5类食品样品
利益冲突 无
作者贡献声明 张燕负责论文的撰写、样品测量分析和数据处理；魏伟奇指导设计论文；王浩、刘佳负责样品前处理；郑文娟负责样品采集；郑琪珊负责采样方案的制定；刘宝英指导论文修改
| [1] |
国家核安全局. 中华人民共和国国家核安全局2015年年报[R]. 北京: 国家核安全局, 2016. National Nuclear Safety Administration. The People's Republic of China National Nuclear Safety Administration 2015 annual report[R]. Beijing: National Nuclear Safety Administration, 2016. |
| [2] |
国家核安全局, 中华人民共和国国家核安全局2020年年报[R]. 北京: 国家核安全局, 2021. National Nuclear Safety Administration. The People's Republic of China National Nuclear Safety Administration 2020 annual report[R]. Beijing: National Nuclear Safety Administration, 2021. |
| [3] |
林炳兴, 闫世平, 林立雄. 总α和总β放射性测定方法研究[J]. 辐射防护, 2009, 29(1): 18-24, 49. Lin BX, Yan SP, Lin LX. Study on determination methods of total α and β radioactivity[J]. Radiat Prot, 2009, 29(1): 18-24, 49. |
| [4] |
International Atomic Energy Agency. IAEA safety standards series No. GSG-2 Criteria for use in preparedness and response for a nuclear or radiological emergency[R]. Vienna: IAEA, 2011.
|
| [5] |
国家卫生和计划生育委员会. GBZ/T 271-2016核或辐射应急准备与响应通用准则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016. National Health and Family Planning Commission. GBZ/T 271-2016 Criteria for use in preparedness and response for a nuclear or radiological emergency[S]. Beijing: Standards Press of China, 2016. |
| [6] |
International Atomic Energy Agency. IAEA safety standards series No. GSR part3 Radiation protection and safety of radiation sources: international basic safety standards[R]. Vienna: IAEA, 2014.
|
| [7] |
国家卫生和计划生育委员会. WS/T 440-2014核电站周围居民健康调查规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2014. National Health and Family Planning Commission. WS/T 440-2014 Specification for health survey of residents in the vicinity area of nuclear power plant[S]. Beijing: Standards Press of Chin, 2014. |
| [8] |
国家卫生和计划生育委员会. GB 14883.1-2016食品安全国家标准食品中放射性物质检验总则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016. National Health and Family Planning Commission. GB 14883.1-2016 National food safety standard examination of radioactive materials for foods general[S]. Beijing: Standards Press of China. 2016. |
| [9] |
中华人民共和国卫生部. GB/T 5750.13-2006生活饮用水标准检验方法放射性指标[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006. Ministry of Health of the People's Republic of China. GB/T 5750.13-2016 Standard examination methods for dringking water radiological parameters[S]. Beijing: Standards Press of China, 2016. |
| [10] |
国家技术监督局国家卫生健康委员会. GB 16145-2020生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2020. The State Bureau of Quality and Technical Supervision National Health Commission of the People's RepublicofChina. GB/T 16145-2020 Gamma spectrometry method of analyzing radionuclides in biological samples[S]. Beijing: Standards Press of China, 2020. |
| [11] |
唐家培. 放射性测量方法[M]. 北京: 中国原子能出版社, 2012. Tang JP. Radioactive measurement method[M]. Beijing: China Atomic Energy Press, 2012. |
| [12] |
李德平, 潘自强. 辐射防护手册第二分册-辐射防护监测技术[M]. 北京: 中国原子能出版社, 1988. Li DP, Pan ZQ. Radiation protection manual volume Ⅱ-Radiation protection monitoring technique[M]. Beijing: China Atomic Energy Press, 1988. |
| [13] |
中华人民共和国卫生部. GB14882-1994食品中放射性物质限制浓度标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 1994. Ministry of Health of the People's Republic of China. GB14882-1994 Limited concentrations of radioactive materials in foods[S]. Beijing: Standards Press of China, 1994. |
| [14] |
林炳兴, 闫世平, 林立雄. 中国食品总α总β放射性水平调查[J]. 辐射防护, 2009, 29(2): 106-110. Lin BX, Yan SP, Lin LX. Investigation of total α and β radioactivity level in Chinese foods[J]. Radiat Prot, 2009, 29(2): 106-110. |
| [15] |
Han WY, Zhao FJ, Shi YZ, et al. Scale and causes of lead contamination in Chinese tea[J]. Environ Pollut, 2006, 139(1): 125-132. DOI:10.1016/j.envpol.2005.04.025 |
| [16] |
孙小娜, 王玉文, 李仲修. 乌鲁木齐市食品中总α和总β放射性水平初步调查与分析[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2016, 36(1): 51-55. Sun XN, Wang YW, Li ZX. Preliminary investigation and analysis of gross α and gross β natural background radiation levels in foods from Urumqi[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2016, 36(1): 51-55. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.01.009 |
| [17] |
商照荣, 梁干庄, 侯兰欣, 等. 大亚湾核电站运行前周围农业环境的放射性本底调查[C]. 全国辐射防护学术研讨会论文汇编. 深圳: 中国核学会, 1998. Shang ZR, Liang GZ, Hou LX, et al. Investigation the radioactive background of agricultural environment around Daya Bay nuclear power plant before operating[C]. National Symposium on Radiation Protection. Shenzhen: Chinese Nuclear Society, 1998. |
| [18] |
陈群, 杨小勇, 马加一, 等. 2008-2012年田湾核电站周围环境样品中总α、总β放射性水平[J]. 江苏预防医学, 2014, 25(4): 5-7. Chen Q, Yang XY, Ma JY, et al. Total α and total β radioactivity levels in environmental samples around Tianwan Nuclear Power plant during 2008-2012[J]. Jiangsu J Prev Med, 2014, 25(4): 5-7. DOI:10.13668/j.issn.1006-9070.2014.04.002 |
| [19] |
陈玉坤, 王龙义, 邢坤, 等. 昌江核电站周围环境食品放射性本底调查[J]. 中国热带医学, 2016, 16(9): 877-879. Chen YK, Wang LY, Xing K, et al. Baseline survey of radiation in food around Changjiang Nuclear Power Station[J]. China Trop Med, 2016, 16(9): 877-879. DOI:10.13604/j.cnki.46-1064/r.2016.09.07 |
| [20] |
Abd El-Aty AM, Choi JH, Rahman MM, et al. Residues and contaminants in tea and tea infusions: a review[J]. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess, 2014, 31(11): 1794-1804. DOI:10.1080/19440049.2014.958575 |
| [21] |
Hirono Y, Nonaka K. Time series changes in radiocaesium distribution in tea plants[Camellia sinensis (L.)] after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident[J]. J Environ Radioact, 2016, 152: 119-126. DOI:10.1016/j.jenvrad.2015.10.011 |