水体核污染,如何检测?
我们感兴趣的放射性物质是什么?
氚:氢的一种同位素,是水中最丰富的放射性核素,其浓度至少比其他放射性核素高3-4个数量级。然而,多核素去除设备(ALPS)无法有效地去除氚,因为氚本身就是水分子的一部分。尽管无法有效地从水中去除氚,但是不用担心,因为氚是一种低能的贝塔辐射核素,这个辐射水平的氚被广泛认为是安全的(Buesseler Science 2020)。
铯:除氚外,铯是含量仅次于氚的污染物。铯也特别值得关注,因为它极易溶于水,而且很容易在地表水和地下水中转移。此外,半衰期的长度也是一个问题。铯同时发射贝塔和伽马射线,摄入铯对人体有害。铯的生物分布倾向于肌肉等组织。这些组织随后会受到高能伽马辐射(CDC)的损害。
锶:与铯类似,锶很难从水中去除,而且半衰期同样长。与其他放射性核素不同,锶很难通过ALPS去除。锶是也是一种发射射线的物质。摄入后,锶倾向于在骨骼中沉积,增加骨肿瘤形成的可能性(Uesugi, M.; et. al.; Talanta 2018)如何检测?
这些放射性核素的测试方法已被广泛发展和接受。ALPS除去的62种放射性核素的清单中包含了贝塔和伽马辐射的混合物。水样中的伽马辐射浓度可以用伽马射线能谱法测量,而伽马辐射通常用液体闪烁法测量。
如何检测?
实例一:
使用Empore辐射SPE盘(左图)提取锶的过程,以及测量的锶的回收率和放射性(右图)
实例二:
在本方法中,科学家采用EmporeTM RAD锶固相萃取膜片,从水样中选择性地提取 134锶和 137铯,然后使用伽马射线能谱法测量。下图中的结果显示了一个孤立的湖泊在4年的时间里铯放射性的衰败。研究人员认为,铯同位素可以通过湖底转移到福岛核电站周围的其他地区。利用这些方法,科学家们正在证明通过地下水系统跟踪放射化学物质运动的可能性(Hirayama, Y.; et. al.; J. Environ. Radioact. 2020)。
福岛核电站的位置(左),地形(中),铯同位素的衰变(右)
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