食品放射性污染历来受到人们的高度关注,1957年10月英国温茨凯尔核事故,其释放的放射性核素如131I、90Sr等对牛奶、肉类等食品造成污染;1986年4月切尔诺贝利核事故,其排放的总放射性高达5 300 PBq,对整个北半球的大气、水体、生物和土壤都造成了放射性污染;2011年3月,日本福岛核事故,造成了核电站周围大气、土壤和水体的污染,一些农产品、海产品等食物中放射性核素的含量超过了日本的浓度限值。2011年日本福岛核事故后,在我国一些地区露天生长的蔬菜样品中也检出人工放射性核素[1-3]。为保障我国食品安全,从2012年开始,在国家食品安全风险监测计划中启动了食品中放射性污染监测[4]。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所(以下简称“辐射安全所”)承担了此项监测技术支撑[5]。
在食品放射性检测方面,目前常用的方法是利用高纯锗γ能谱仪测量食品中的γ放射性。该方法多采用传统灰化方法进行食品样品制备。灰化方法样品制备时间长,存在安全隐患等问题。本工作中针对这些问题进行了技术改进。另外,高纯锗γ能谱仪价格昂贵,对人员操作技术能力要求较高。监测工作开展初期,部分监测机构设备和人员等监测能力缺失。因此,国家食品放射性监测技术支撑主要包括以下4个领域:制定年度监测计划逐步推进监测、改进测量技术和修订国家标准、组织培训和开展比对、建立和维护食品放射性核素监测信息系统。
材料与方法1.制定年度监测计划:在监测初期(2012年和2013年),食品放射性污染风险监测工作仅在有核电站运行的省份开展。从2014年起,监测工作在全国铺开,监测类型包括重点地区食品中放射性监测、一般地区食品中放射性监测、放射性伴生矿周围监测和食品放射性专项监测。其中重点地区包括核电站等核设施周边地区(及对照地区)和铀(钍)矿周边地区(及对照地区),监测对象周边地区和对照地区采集同等数量的样品进行测量分析,分析的放射性核素包括58Co、60Co、110Agm、131I、134Cs、137Cs、90Sr等7个人工放射性核素和238U、226Ra、228Ra、40K、210Po、210Pb等6个天然放射性核素。一般地区要求开展前述除58Co、60Co、110Agm、131I、134Cs以外的其他核素监测。
2.改进测量技术和修订国家标准:传统食品样品预处理的灰化方法时间长、存在安全隐患等难题。辐射安全所通过技术研发,推出了干粉样品预处理方法,同时设计出与2种主流类型探测器精准匹配的大体积2 L马林杯样品盒,并制备相应生物基质的标准样品,用于食品干粉样品分析。为了给食品中放射性核素γ能谱分析提供权威的方法,自2016年起,辐射安全所牵头修订发布了《生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2020)[6]。随后由辐射安全所再次牵头,以GB/T 16145-2020为蓝本修订整合《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 11743- 2013)、《水中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16140-2018)和《空气中放射性核素的γ能谱分析方法》(WS/T 184-2017)等4项γ能谱分析方法的标准,发布了《环境及生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2022)[7]。
3.组织培训和开展比对:辐射安全所自2016年起每年举办1期“放射性核素检测与风险评估培训班”,对全国放射卫生技术机构进行技术培训,该培训项目属于国家级继续教育项目,培训的形式包括现场授课和实验室技术示范。在实际监测工作中,辐射安全所还适时派出专业人员对地方监测机构进行现场技术指导,接受地方监测机构派出专业人员赴辐射安全所进行1~3个月的系统技术培训。在2012—2023年期间,项目组共组织了11次全国放射性核素γ能谱分析比对考核工作(除2013年以外每年举办1次),该项比对要求承担食品放射性污染监测的技术机构全部参加此项比对考核,同时邀请其他机构参加。
4.建立和维护食品放射性核素监测信息系统:自2016年以来,辐射安全所针对全国食品放射性污染风险监测的需求,建立了一个全国性的食品放射性核素监测网络信息系统,以规范监测数据的报告和管理。该系统在已有的全国放射卫生信息平台上运行,实现网络直报、分级管理和统计分析等功能。辐射安全所根据每年的监测计划不断维护完善监测信息系统。该系统为食品放射性本底数据库的建立和监测数据的分析应用提供了有效的手段。
结果1.年度监测计划:根据年度监测计划,2012—2023年全国食品放射性监测总体情况是监测的样品份数和获得的监测数据呈上升趋势,其中有过两次明显的上升出现在2014—2015年和2022—2023年,其原因是2014年监测工作首次在全国铺开,但当时个别省级监测机构由于不具备监测设备和人员,没能开展相关监测工作,只有28个省、自治区和直辖市开展了监测。通过约1年时间的努力,相应省级监测机构配套了对应的监测设备或人员,短期内检测设备没有到位的机构也采用了委托检测的方式开展了监测工作。2022—2023年监测的样品数和监测数据的明显上升,其原因是2022年新增启动了海产品专项监测,但是2022年由于新冠疫情防控及防控措施转段等影响,使得样品数和监测数据的上升并不十分明显,随着新冠疫情结束,2023年的监测样品数和监测数据明显上升,达到了监测以来的新高。2012—2023年底,已累计完成监测样品11 956份,获得监测数据102 794个。
2.测量技术和国家标准:在食品放射性污染监测初期(2012—2013年),食品放射性监测的样品制备预处理都是采用传统的灰化法,但各家监测机构在实际制样中反馈该方法推进困难,存在安全隐患。辐射安全所针对这一问题进行研究,用大体积马林杯干粉样品制备方法取代传统灰化法,样品的预处理时间由7 d左右缩短至1~3 d,以常见的人工放射性核素137Cs为例,其最小可探测活度浓度在一个数量级内波动[8]。新方法解决了困扰监测工作推进的制样瓶颈问题。目前,这个方法已在全国食品放射性监测机构的实验室得到广泛应用[9]。新修订的《生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2020)[6]于2020年11月1日实施。随后修订整合发布的《环境及生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2022)[7]于2023年7月1日实施。大体积2 L马林杯样品盒的相关参数,干粉制备方法常用的干鲜比等均写入了新修订的国家标准中。同时,新标准中还增加了γ能谱仪无源效率刻度软件的应用要求;生物样品γ能谱分析方法中存在的可能干扰核素及γ射线;不确定度评定方法举例;能量刻度用的单能和多能核素等。修改了样品自吸收修正、级联辐射引起的符合相加修正以及探测限的部分内容。删除了原标准中部分目前不常使用的设备及方法内容。
3.培训和比对:2012—2015年,辐射安全所以召开工作会议的形式对监测人员进行培训。2016年以后,每年以举办继续教育培训班的形式对监测人员进行更为细致的培训。2016—2024年累计培训全国食品放射性监测工作人员801人次,详见表 1。在全国放射性核素γ能谱分析比对考核方面,以2012—2017年的5次比对考核为例,承担食品放射性监测的24家实验室参加比对考核的统计情况详见图 1[10]。从图 1中可以看出,5次都参加的实验室有15家,所有实验室中有14家实验室曾经达到过优秀。在全部24家实验室中优秀比率达到40%及以上的有6家实验室。4号实验室因监测初期没有设备和人员,未能参加比对考核。2014年,4号实验室监测设备和人员配备到位,监测人员通过参加培训班以及到辐射安全所进行系统学习,检测分析能力得到提高。随着设备和人员等软硬件能力的不断提升,4号实验室的食品放射性核素检测能力得到有效建立,并且形成了一支稳定的技术队伍。在2015、2016和2017年,4号实验室参加了3次比对考核,其中2次获得了优秀,优秀率达到67%。
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表 1 辐射安全所举办放射性核素检测和风险评估培训班情况 Table 1 Breakdown of China CDC NIRP-held training courses on radionuclide detection and risk assessment |
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图 1 24个实验室参加5次比对考核情况 Figure 1 Statistics on 24 laboratories-participated 5 inter-comparison exercise |
4.食品放射性核素监测信息系统:全国食品放射性核素监测信息系统于2016年成功建立并上线运行。系统提供有信息填报、数据审核、检索查询、图文报告和数据导出5个功能模块。2016—2023年的系统运行情况如表 2所示。从表 2中可以看出系统的应用范围越来越广。有效请求数呈逐年上升趋势。2023年与2016年相比,有效请求数增加了约3.1倍。这与系统的授权用户数增加、用户的使用频次增加均有关。2016—2022年填报记录数和报告审核数每年增加2%~7%,2022—2023年的填报记录数和报告审核数增加27%,其原因与监测样品数和监测数据的增加直接相关。上述系统应用情况的变化也反映出食品放射性监测工作量每年在逐步提升。
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表 2 2016—2023年的系统应用情况 Table 2 Data on monitoring system from 2016 to 2023 |
讨论
近年来,随着日本福岛核污染水排海,必然会对相关海域的海产品造成一定放射性污染。这更彰显了开展食品放射性监测的重要性。监测的技术支撑工作,为准确掌握我国食品中放射性基线水平,修订国家食品标准提供了数据支撑,也为我国卫生行政部门决策提供科学依据。从本研究中样品数和监测数据的增长情况,以及比对考核结果反应出的情况可以看出,监测工作有效地推动了各地监测能力的建设,并且通过辐射安全所开展的技术培训和指导,人员的检测分析能力也得到了有效提升。随着年度监测计划的逐年推进,2017年底,全国卫生系统具备γ能谱分析能力的监测实验室有24家,可用于食品放射性监测的γ能谱仪数量有30台[10];截至2021年底,全国卫生系统具备γ能谱分析能力的监测实验室增加到38家,可用于食品放射性监测的γ能谱仪数量增加到50台;截至2023年底,全国卫生系统具备γ能谱分析能力的监测实验室达到44家,与2017底年相比提高了83.3%,可用于食品放射性监测的γ能谱仪数量达到62台,与2017年底相比提高了106.7%。这些新增的监测实验室多数集中在广东、福建、浙江、江苏、山东等有核电运行的沿海省份的地市级放射卫生监测机构;可用于食品放射性监测的γ能谱仪数量增加,也包含有原本开展监测的实验室原有监测能力的提升。
经过多年的技术积累,辐射安全所在既往国内外监测中常用的小体积马林杯(容积为0.4~1.0 L)基础上,研发了大体积(2L)马林杯干粉样品制备方法,与既往小体积马林杯相比降低了探测限,与传统灰化法相比缩短了样品制备时间,消除了可能存在的安全隐患,解决了困扰制样的瓶颈问题。修订的《生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2020)和《环境及生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 16145-2022),都补充了大体积马林杯干粉样方法,也与时俱进地更新了γ能谱分析相关技术,删除了部分过时的内容,为食品放射性含量的γ能谱分析给出了权威技术标准[6-7]。
全国食品放射性核素监测信息系统的建立和应用,改进了传统的数据报告模式,规范了数据报告格式,使食品中放射性监测报告的及时性和有效性得到了提高,也为数据的标准化管理和分析提供了一种有效的手段,符合了社会发展的需要和制定国家相关政策的需要。
辐射安全所开展的监测技术支撑工作从制定监测计划、组织技术培训和比对考核、优化检测方法和实现网络报送等方面协同推进,各监测机构的监测能力逐年提升,锻炼出一了支稳定的全国食品放射性监测队伍。
利益冲突 无
作者贡献声明 周强负责论文撰写和修改;杨宝路、李则书、张京、秦伟豪、孔淑颖负责数据处理;拓飞指导论文修改
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