气溶胶样品中总β与总α的比值及其变化特征分析

文-王家玥 杨 琳 黄苑君 广东省环境辐射监测中心

广东省是核电大省，核电厂的辐射环境监测是监督核电厂是否正常运行的重要基础手段，也是核电厂运行对环境影响程度的判断依据。

总α、总β放射性水平是指环境介质中各种核素的α或β放射性活度等效值的总和，是环境介质中放射性总体活度水平的反映。总α、总β放射性测量给出的结果快、成本低，对大量放射性监测样品能起到快速筛选的作用。总α、总β放射性监测可以给辐射环境污染状况评估、辐射行动决策提供必要的信息和依据。

按照我国《辐射监测技术规范》的要求，需要对核电厂周围气溶胶样品中的总α、总β进行监测。而如何对测得的总α、总β数据进行评估和分析，快速准确识别出异常情况并进行事故预警是一个值得研究的课题。本文对2016-2017年广东省内各核电基地周围以及河源对照点气溶胶样品中的总β/总α比值进行了分析，为核电厂周围以及环境气溶胶样品中的总α、总β数据分析和评估以及事故预警提供依据和参考。

1 样品采集及测量

1.1 采样布点

根据《辐射监测技术规范》中压水堆核电厂辐射环境监测方案的对气溶胶布点原则的要求，在大亚湾/岭澳核电厂区边界5km范围内布设了大坑、鹏城采样点；在阳江核电厂区边界5km范围内布设了大澳、允泊采样点；在台山核电厂区边界5km范围内布设了气象站、钦头村采样点，厂区边界10km范围内布设了新松水库采样点。

1.2 样品采集

大亚湾/岭澳核电厂、阳江核电厂周围以及河源对照点采样时段为2016—2017年，台山核电厂周围采样点采样时段为2017年，采样频次为每月一次，每次采集体积约为10000m3。

1.3 样品测量

采集的样品经γ能谱分析后，置于已恒重称量的150ml蒸发皿中在电炉上碳化，然后将蒸发皿置于马福炉中，在450℃下灼烧1h，使样品灰化，取出放入干燥器中冷却至室温。准确称量，算出残渣总量。参考《生活饮用水标准检测方法 放射性指标》，用低本底α/β测量仪测量总α、总β放射性。

1.4 相关仪器设备和试剂

采样设备： HH02-LS120 型大流量采样器（北京华瑞核安科技有限公司），以及TH-1000C 型大流量气溶胶采样器（武汉市天虹仪器有限公司）。

测量仪器： MPC9604流气式低本底α/β测量仪（美国ORTEC公司）。总α标准物质： 241Am粉末标准源（中国原子能科学研究院）；总β粉末标准源：KCl粉末标准源（中国原子能科学研究院）。

2 质量保证

每年用微电脑大流量校准器对大流量采样器流量进行校准，微电脑大流量校准器每年送相关计量部门进行检定。低本底α/β测量仪每年进行1次泊松分布检验，并定期（约15d）进行本底测量和效率检验，绘制本底质控图和效率质控图，以确定测量装置的长期稳定性。

3 数据处理及统计

总α采用公式（1）进行计算：

其中，Cα——气溶胶的总α放射性，Bq/ m3；Kα——仪器的校正系数, Bq.g-1.cpm-1； m——气溶胶固体残渣重量，g；nα——样品源的计数率，cpm； ——测量仪器的本底计数率，cpm；V——气溶胶采样体积，m3；

总β采用公式（2）进行计算：

其中：Cβ——气溶胶的总β放射性，Bq/m3； ——样品源β计数率，cpm；η——对应质量厚度处β探测效率；Wt——滤膜灼烧后的固体残渣总重， mg； ——制备样品源的固体残渣重量，mg；V——气溶胶的采样体积，m3； ——测量装置本底计数率，cpm。

总β/总α比值采用公式（3）进行计算，

其中，总β—总β放射性，Bq/m3；总α—总α放射性，Bq/m3。

pearson相关性分析采用软件SPSS 19.0。

4 结果与讨论

4.1 气溶胶总β/总α比值

2016-2017年大亚湾/岭澳核电、阳江核电、台山核电周围以及河源对照点气溶胶样品的总β/总α比值列于表1。

表1 不同点位气溶胶样品的总β/总α比值

由表1可见，大坑、鹏城的总α平均值稍低于其他点位，河源对照点的总β平均值则较其他点位稍高。所以，相应的大坑、鹏城以及河源对照点的总β/总α比值比其他几个点位的稍高。从表1中还可以看出，相邻点位的总α、总β以及总β/总α比值更为接近。整体而言，在运行的大亚湾／岭澳核电和阳江核电周围的采样点，基本与还未运行的台山核电周围采样点以及河源对照点的总α、总β、总β/总α比值处于同一水平。同一点位的总β/总α比值比总α和总β的值更稳定，更具有点位特征。

4.2 不同点位气溶胶样品总β/总α比值之间的相关性

为了考察点位对总β/总α比值的影响，对不同点位总β/总α比值进行了pearson相关性分析，结果见表2。从表2中可以看出，相邻采样点如大坑与鹏城、大澳与允泊、气象站与钦头村之间都存在显著相关性，相关系数分别为0.406（p＜0.05）、0.689（p ＜0.01）、0.818（p ＜0.01），主要原因可能是总β/总α比值主要受采样点位的环境以及气候等因素影响，相邻采样点降雨量、温湿度以及土壤中所含天然放射性核素差别不大，所以总β/总α比值变化也基本一致；有些采样点虽然相距较远，但也表现出显著相关性，如大坑与河源、大坑与钦头村、河源与钦头村、大澳与气象站，相关系数分别为 0.607（p ＜ 0.01）、0.675（p ＜ 0.05）、0.691（p ＜ 0.05）、0.651（p＜0.05）；当然，有些采样点相距虽然较近，却未表现出显著相关性，如气象站、钦头村与新松水库之间。在实际工作中，可结合这些特征去对异常数据进行分析。

表2 不同点位气溶胶样品总β/总α比值之间的相关性

4.3 总β/总α比值、总β与Be-7的相关性

γ能谱分析气溶胶样品时，7Be是最容易测到的β放射性核素，为了考察7Be对总β和总β/总α比值的影响，对不同点位的7Be与总β、总β/总α比值进行了pearson相关性分析，结果列于表3。由表3可见，除了气象站、新松水库外，其他点位的7Be与总β之间存在显著的相关性，这说明对于大部分点位而言，7Be是气溶胶样品中总β的主要贡献者，而气象站、新松水库等点位因为周围环境以及土壤成分等因素的影响，还存在其他主要的β放射性核素，从而削弱了7Be对总β的影响。从表3还可以看出，鹏城和河源点位7Be与总β/总α比值之间存在显著相关性，这说明鹏城、河源采样点的总α变化较小，总β/总α比值主要受总β（或者说7Be）的影响。

表3 总β/总α比值、总β与Be-7之间的相关性

4.4 总α、总β及总β/总α比值的季节变化特征

表4列出了各个点位的总α、总β、总β/总α比值的季度平均值和标准偏差。可以看出，除了鹏城采样点总α随季节变化不大外，其他点位的各个点位的总α、总β、总β/总α比值都有明显的季节变化规律。总α、总β的季节变化规律基本均为冬＞春＞秋＞夏，总β/总α比值季节变化规律则跟点位有关，不同点位表现出的规律也不一样。大坑、鹏城和河源对照点的季节变化规律基本一致，为春＞冬＞秋＞夏，大澳、允泊采样点则春＞夏秋＞冬，而台山核电周围的采样点气象站、新松水库以及钦头村则没有明显的统一规律，只是相对来说，春季的总β/总α比值稍高于其他季节。

5 总结

本文对2016-2017年广东省内各核电基地周围以及河源对照点气溶胶样品中的总β/总α比值进行了分析，相较于总α、总β，同一点位的总β/总α比值更稳定，更具有点位特征。一般来说，相邻点位的总β/总α比值变化趋势基本一致，但有些点位也会出现自己独特的变化特征。实际工作中，可以利用这些规律和特征对获取的数据进行分析和判断，从而提高异常数据识别的能力。当然，本文的数据量仍偏少，特别是台山核电周围采样点只有一年的数据，所以有些规律是否完全适用，还需要获取更多的数据进行检验。

表4 总α、总β、总β/总α比值季度平均值及标准偏差