²¹⁰Po是天然α放射性核素^[1]，属于极毒组放射性核素，进入人体后易滞留于骨、肺、肾和肝中，对人体产生内照射危害^[2]。根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)2000年报告^[2]，因食入所致的待积有效剂量中来自铀系和钍系衰变的放射性核素约为0.12 mSv，而其中²¹⁰Po所致的待积效剂量约占铀系和钍系衰变系的50%以上。目前已有报道多为针对海产品中²¹⁰Po的水平分析^[3-4]，而对于居民膳食中其他食品组中的²¹⁰Po的水平分析以及对膳食中²¹⁰Po所致的内照射剂量估算少有报道。福州市地处我国东南沿海，居民膳食中海产品摄入相对较多，本研究通过分析居民膳食中不同食品组中²¹⁰Po的水平，参考福建省城镇居民成年人的食品消费量对福州市城镇成年人因食入²¹⁰Po所致的内照射剂量进行估算。

材料与方法

1. 样品来源：参考我国总膳食研究获取福州市居民膳食食品清单^[5]，于2022年10月至2023年9月在福州市大中型超市中，采集粮食类(稻米、挂面、馒头、面包、玉米、籼米粉、饼干、豆浆、绿豆、花生、黄豆、豆腐、豆腐干、栗子、甘薯、马铃薯)、肉类(猪小排、猪肉、猪蹄、鸭、牛肉、猪肚、鸡)、蛋类(鸡蛋、咸鸭蛋、松花蛋)、乳类(牛乳、优酸乳)、水产类(鲐鱼、鱿鱼、鲷、花蛤蜊、明虾、带鱼、蛏、目鱼干)、水果类(苹果、西瓜、葡萄、梨、番石榴、龙眼、桃)和蔬菜类(冬瓜、白菜、丝瓜、竹笋、雍菜、甘蓝、葫芦、白萝卜、油菜、西红柿、番茄、萝卜干、豇豆、香菇、海带)样品，共7个食品组。食品样品根据饮食习惯取可食部分，将不同采样点采集的同品种样品等比例混匀后，称取净重放入冻干机进行冻干，冻干的样品进行粉碎，备用。

2. 仪器和试剂：α能谱仪(Alpha Analyst 7200-10，美国Canberra公司)，分析天平(Practum 2102-1cn，精度0.01 g；德国Sartorius公司)，冻干机(SYFD-100F，北京松源华兴科技发展有限公司)，²⁰⁹Po标准溶液(活度浓度为18.8 Bq/g，相对扩展不确定度为2.5 %，参考日期为2020年8月20日，美国Eckert & Ziegler Analytics公司)，参考物质为国际原子能机构(IAEA)提供的IAEA-447苔藓，²¹⁰Po活度浓度为(311±16)Bq/kg，参考日期为2021年3月1日。抗坏血酸、氯化钠、高氯酸、硝酸(浓度65.0%~68.0%)、H₂O₂(浓度30%)、无水乙醇(乙醇含量不低于99.7%)等化学试剂均为分析纯，采购自国药集团化学试剂有限公司，实验室所用水均为MilliQ(美国Merck Millipore公司)制得的超纯水。

3. 实验方法

(1) ²¹⁰Po的放化分离及样品源制备：参照《食品安全国家标准食品中放射性物质²¹⁰Po的测定》(GB 14883.5-2016)^[6]预处理方法，不同类干样样品准确称取1.0 ~ 10.0 g，依次加入0.1 Bq ²⁰⁹Po示踪剂、50 ml浓硝酸，在(105±5)℃下加热消解4 h，冷却至室温后再加入10 ml H₂O₂继续加热消解至溶液澄清，将溶液蒸发至近干。冷却后，再加入15 ml浓硝酸、2 ml高氯酸，继续加热蒸发。当样品迅速变黑时，立即取下烧杯，滴加浓硝酸，至黑色消失，加入2 ~ 5 ml浓硝酸继续加热，重复加入浓硝酸加热直至溶液澄清。继续加入2 ~ 3次5 ml H₂O加热至白色残渣，冷却。

将上述残渣用15 ml 0.5 mol/L HCl与3.5 mol/L NaCl混合液溶解，进行过滤。用10 ml混合液清洗样品烧杯，清洗液一并过滤入锥形瓶中。加入0.6 g抗坏血酸溶解后，放入银片，将该锥形瓶装置置于水浴恒温振荡器中，80℃水浴，自沉积2 h。取出上述自沉积片，用蒸馏水、无水乙醇淋洗，60℃烘干，待测。

(2) 食品中²¹⁰Po测量分析：制好的样品源放入α能谱仪中，连续测量48 h，获取²¹⁰Po和²⁰⁹Po的计数，按式(1)计算²¹⁰Po的活度浓度^[7]：

$ A_1=\frac{A_0}{m} \cdot \frac{N_1}{N_0} \cdot \mathrm{e}^{-\lambda t} $

(1)

式中，A₁为样品中²¹⁰Po的活度浓度，Bq/kg；A₀为加入示踪剂²⁰⁹Po的活度，Bq；N₁为²¹⁰Po所在能量区的净计数；N₀为示踪剂²⁰⁹Po所在能量区的净计数；m为测量样品质量，kg；e^-λt为²¹⁰Po的衰变因子；λ为²¹⁰Po的衰变常数；t为采样时刻到测量时刻的衰变时间。

通过式(2)计算²¹⁰Po的探测下限(DLL)^[8]：

$ \mathrm{DLL}=\frac{2.71+4.65 \sqrt{B}}{T \varepsilon F m} $

(2)

式中，DLL为²¹⁰Po的探测下限，Bq/kg；B为²¹⁰Po的试剂空白本底计数；T为测量时间，s；ε为α能谱仪测量²¹⁰Po的探测效率，%；F为²¹⁰Po的化学回收率。

4. 居民膳食中²¹⁰Po所致内照射剂量估算：居民膳食中放射性核素的年摄入量和所致内照射剂量是由居民的食品日消费量、食入放射性核素待积有效剂量转换系数以及不同食品组中食入核素的活度浓度共同决定的^[9]。本研究采用《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)^[10]提供的计算方法并参考福建省统计年鉴统计的2021年居民不同食品组的年消费量^[11]，通过式(3)，(4)计算福州市城镇成年人因膳食食入²¹⁰Po的年摄入量和所致待积有效剂量。

$ A I_i=A \times C_i $

(3)

$ E_i=A I_i \times e(g) $

(4)

式中，AI_i为i组食品组中²¹⁰Po 1年的摄入量，Bq；A为食品中²¹⁰Po的活度浓度，Bq/kg；C_i为i组食品组的食品1年的消费量，kg；E_i为17岁以上公众食入i组食品组中²¹⁰Po所致的待积有效剂量，Sv；e (g) 为17岁以上公众成员食入单位摄入量所致的待积有效剂量转换系数，²¹⁰Po为1.20×10^-6 Sv/Bq。

5. 数据处理：不同食品中²¹⁰Pb的活度浓度差别较大，²¹⁰Pb半衰期远大于²¹⁰Po，为了降低²¹⁰Pb子体对²¹⁰Po活度分析的影响，在样品采集后，在尽可能短时间内完成样品²¹⁰Po的分析。因此，式(1)未考虑²¹⁰Pb及其短寿命子体²¹⁰Bi的衰变修正，而仅考虑²¹⁰Po的衰变修正。本次调查分析，对样品中²¹⁰Po低于DLL的测量数据，以“ < DLL”表述，在参与平均值及标准偏差计算时，以DLL的一半参与统计。

6.质量控制：实验室使用IAEA参考物质进行质量控制，实验室测量结果在其参考值范围内。测量样品时每批次进行平行样测量，相对标准偏差控制在10 %以内。实验所用仪器在检定的有效周期内。

结果

1. 不同食品组中²¹⁰Po的活度浓度分析：福州市城镇居民膳食中不同食品组中²¹⁰Po的活度浓度分析结果列于表 1。本次调查共分析了福州市居民膳食中7个食品组共计120份样品的²¹⁰Po含量水平。分析结果显示，不同食品组中的²¹⁰Po活度浓度范围为DLL~ 48.816 Bq/kg，其中水产类花蛤蜊样品中²¹⁰Po的活度浓度检测值最高，而粮食类和乳类中有部分样品未检出。本次调查的水产类样品中²¹⁰Po活度浓度较高的花蛤蜊、蛏属于贝类，我国现行食品中放射性物质限制浓度标准^[12]未对贝类规定活度浓度限值，其他样品中²¹⁰Po的测量结果均低于国家标准限值。不同食品组中²¹⁰Po的平均活度浓度由高到低分别为水产类>粮食类>蛋类>蔬菜类>水果类>肉类>乳类。

2. 居民膳食中²¹⁰Po所致内照射剂量估算：福州市城镇居民膳食中不同食品组²¹⁰Po的年摄入量及食入所致待积有效剂量估算结果列于表 2。参考福建省2021年食品年消费量估算福州市城镇居民食入²¹⁰Po的年摄入量为364.27 Bq，食入所致待积有效剂量为437.13 μSv。福州市城镇居民膳食中不同食品组²¹⁰Po的年摄入量范围为0.19~316.65 Bq，因食入所致待积有效剂量范围为0.23 ~379.98 μSv，其中，因食入水产类²¹⁰Po所致待积有效剂量贡献最大，占比86.93 %，乳类贡献最小，占比0.05 %。

讨论

环境中的天然和人工放射性核素进入人体内最重要的途径是通过食入，因此，评估不同食品中的放射性核素水平对于估算人类对放射性核素的摄入量很重要。²¹⁰Po在大气、土壤和水源水中分布广泛，通过生物圈—食物链的转移进入人体内，造成内照射^[14]。本研究调查结果显示，不同食品组中²¹⁰Po的活度浓度为DLL ~ 48.816 Bq/kg，范围跨度大。其中，水产类中²¹⁰Po的含量水平最高，远高于其他食品组2 ~ 3个数量级，这一结果也与以往其他调查结果一致^[15-16]。水产类，特别是海产品中的甲壳类、贝类和野生鱼类等属于易蓄积²¹⁰Po的品种，因此此类样品中²¹⁰Po的含量较高^[17]。UNSCEAR 2000年报告^[2]对全球食品中²¹⁰Po的活度浓度水平评估结果显示，不同食品组中²¹⁰Po的活度浓度范围跨度达几个数量级，如粮食类中²¹⁰Po的活度浓度范围为0.015 ~ 1.900 Bq/kg，肉类为0.015 ~ 3.700 Bq/kg，水产类为0.012 ~ 5.200 Bq/kg，蔬菜类为0.004 ~ 7.400 Bq/kg等。IAEA-TECDOC-2011调查结果显示，海产品中²¹⁰Po的活度浓度高于其他类食品，特别是贝类样品，其活度范围为12~134 Bq/kg^[13]。国外其他地区调查结果也显示，食品中²¹⁰Po的活度浓度范围跨度可达几个数量级。例如意大利的膳食中²¹⁰Po活度浓度的范围为20 ~ 5 760 mBq/kg^[18]；巴西膳食中²¹⁰Po活度浓度的范围为DLL ~ 7 130 mBq/kg，且高活度样品主要集中在海产品中^[19]。由于地质、气候和农业条件的不同，食品中²¹⁰Po的活度浓度差异较大，因此为了更合理的估算食入²¹⁰Po所致的内照射剂量，应对不同地点的不同食品中²¹⁰Po的活度浓度进行分析。

居民因食入所致内照射剂量估算结果与食品的日消费量息息相关，对居民的膳食暴露评估除需获取食品日消费量数据外，也要求所监测食品样品种类应至少占居民膳食摄入量的90%及以上^[20]。本研究采用的食品样品清单参考了我国第五次总膳食研究中福建省居民膳食调查结果，并参考福建地区2021年的食品年消费量进行评估。结果显示福州市城镇成年居民因食入²¹⁰Po所致待积有效剂量为437.13 μSv，其中水产类为379.98 μSv，占比为86.93 %。本次调查结果显示，福州市城镇成年居民因食入所致待积有效剂量低于IAEA推荐的食入食品所致剂量参考水平1 mSv，但高于UNSCEAR 2000年报告(0.12 mSv)^[2]和IAEA SRS No.114出版物(0.19 mSv)^[21]对全球居民膳食中天然放射性核素摄入所致内照射剂量评估的结果。分析主要原因是由于水产类中²¹⁰Po的含量较高，而福州市为海滨城市，对海产品的消费量较高所致。本研究调查结果与杨孝桐^[22]对福建城乡居民膳食中²¹⁰Po年摄入量的调查结果基本一致。

本研究分析了福州市城镇成年居民的膳食中不同食品组中²¹⁰Po的含量水平，并参考该地区居民的食品年消费量数据，较全面地估算了福州地区成年居民因膳食中²¹⁰Po食入所致内照射剂量，可为食品中²¹⁰Po限值制定提供基础数据。本研究仅对福州地区成年居民因膳食摄入所致内照射剂量进行估算，因缺乏对婴儿、儿童、青少年人群的食品清单及食品日消费量调查数据，故未对该类人群进行剂量估算。婴儿、儿童、青少年人群的²¹⁰Po剂量转换系数相较于成年人高，应完善此类人群的膳食结构及食品消费量调查，以获取更具代表性的基础数据。本研究调查结果显示不同食品组中含有²¹⁰Po相对活度较高的食品样品，提示居民应合理优化膳食结构，同时也提示应关注²¹⁰Po活度相对较高活度的食品样品高消费人群的健康风险评估。

利益冲突  本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，排名无争议，不涉及任何利益冲突

作者贡献声明  郑琪珊负责实验设计、研究思路、样品测量及论文数据分析和论文撰写；刘佳负责样品采集和处理；刘萌萌负责样品测量和数据分析；黄丽华指导论文修改