為深入貫徹黨的二十大精神和全國生態環境保護大會精神，落實2024年全國生態環境保護工作會議要求，牢固樹立人才是第一資源理念，大力弘揚勞模精神、勞動精神、工匠精神，努力建設一支政治強、本領高、作風硬、敢擔當的生態環境保護隊伍，培養造就一批素質優良、技術過硬、本領高強的生態環境監測人才， 生態環境部、人力資源社會保障部、全國總工會、共青團中央、全國婦聯和市場監管總局決定共同舉辦第三屆全國生態環境監測專業技術人員大比武活動（以下簡稱第三屆大比武活動）。
第三屆大比武活動分為生態環境監測綜合比武（以下簡稱綜合比武）和輻射監測專項比武（以下簡稱專項比武）。綜合比武設實驗分析、污染源監測、應急監測、環境空氣質量自動監測四個小組，專項比武設放射化學實驗分析、輻射應急監測兩個小組。重點考核參賽人員的理論知識、分析測試、儀器運維和綜合評價等能力。本文將圍繞第三屆大比武活動專項比武展開，對比賽項目進行介紹。
專項比武放射化學實驗分析組解讀
技術的不斷進步和人才的持續培養是確保全國輻射環境監測工作高質量發展的關鍵。為進一步提升全國各省級輻射環境監測站的技術水平和實戰能力，專項比武中特別設置了放射化學實驗分析賽項。該賽項共包括一項現場操作項目——水中釷的定量測量和兩項前置分析項目——水中鍶-90的定量測量、水中氚的定量測量，旨在通過實際操作和理論考核，全面檢驗各地在放射化學領域的專業技能和綜合素養，促進技術交流與經驗分享。本文將對放射化學實驗分析組中涉及的分析項目做相應介紹，并進行賽項解讀。
一、水中釷的定量測量
（一）釷的基本性質
釷（Th）是一種天然放射性金屬元素，一般以難溶性的氧化物或硅酸鹽形式廣泛存在于自然界中。釷的礦物種類比較少，主要礦物是獨居石，其主要成分是釷和稀土元素的混合磷酸鹽；其次是二氧化釷和二氧化鈾共生的方釷石和以硅酸釷為主要成分的釷石。此外，釷也是核能領域的重要次級核燃料，通過中子轟擊天然釷，釷-232俘獲一個中子生成釷-233，經2次β衰變生成易裂變核素鈾-233。
釷在自然環境中的擴散主要通過水循環、大氣沉降和土壤侵蝕等方式進行。含釷的礦石經過風化、侵蝕，釋放出釷元素進入土壤和水體，再通過水流進入河流、湖泊、海洋，進而通過食物鏈富集到水生生物體內。此外，人類活動如含釷礦石的開采、冶煉，核能利用等也會導致釷的釋放，產生含釷的工業廢水、礦山廢水等，進一步增加其在環境中的濃度。
（二）水中釷的分析方法
水中釷的分析測定主要是基于其化學性質和放射性特性，目前國內的測量標準有《水中釷的分析方法》（GB 11224—1989）、《食品中放射性物質檢驗天然釷和鈾的測定》（GB 14883.7—1994）。據悉，目前全國輻射環境監測機構對水中釷的分析方法大多采用以N235為萃取劑的溶劑萃取-分光光度法，它結合了以上兩個國家標準的分析方法，適用于天然水體和工業廢水中釷的測定。
N235為萃取劑的溶劑萃取-分光光度法的步驟為：首先，對采集的水樣進行必要的預處理，如調節pH值、過濾去除懸浮物等，以確保后續萃取過程的順利進行。其次，將N235作為萃取劑，利用其與水中釷離子形成穩定絡合物的特性，實現釷與其他元素的分離。在適當的條件下（如控制酸類型、酸度、萃取劑用量、萃取時間等），釷離子被有效萃取到有機相中，而大部分雜質則留在水相中。最后，為了后續測量，通常需要將有機相中的釷反萃取到水相中，并進行適當的富集處理，以提高測量的靈敏度。
二、水中鍶-90的定量測量
（一）鍶-90的基本性質
鍶（Sr）由英國化學家漢弗里·戴維在1808年首次分離。自然界中鍶的含量較少，約占地殼質量的0.042%，主要存在于海水中。在鍶的同位素中，天然存在的穩定同位素為鍶-84、鍶-86、鍶-87、鍶-88，其余均為放射性同位素。其中，大部分為短壽命放射性核素，鍶-90是最重要的長壽命放射性核素。鍶-90可用作核電池、β輻射源等，在軍事、科研、發光儀表制造及醫學上均有重要應用。
鍶-90是鈾-235和釙-239的裂變產物，在乏燃料后處理廠廢物中鍶-90的含量較高。自然界中的鍶-90主要有三種來源：核爆炸落下灰、核事故的釋放和核燃料循環后段設施運行的排放。在環境中植物通過根對鍶-90的吸收很少，鍶-90主要沉降在葉片上。鍶-90進入人體和動物體內的主要途徑是攝入含有鍶-90的葉類蔬菜。鍶與鈣的生化性質類同，是一種典型的親骨性核素。鍶-90進入生物體后，超過99%的鍶-90蓄積于骨骼和牙齒中，其排出生物體內所需的時間長，生成的高能β射線會對骨骼組織和造血器官產生較大的輻射損傷，遠期效應可以致癌。
（二）水中鍶-90的分析方法
1.發煙硝酸法
發煙硝酸法是一種利用鈣、鍶和鋇的硝酸鹽在濃硝酸中的溶解度差別來分離鍶-90的分析方法。首先，用碳酸鹽沉淀法使鈣、鍶和鋇等元素共沉淀。將沉淀溶解后，用發煙硝酸（濃度90%~97.5%）沉淀鋇和鍶，去除鈣和大部分其他干擾元素。將沉淀再次溶解后，用氨水去除稀土等放射性核素，接著用鉻酸鋇沉淀去除鋇、鐳和鉛等元素。最后從純化后的鍶樣品溶液中沉淀出碳酸鍶，并放置14天后，用低本底α、β裝置進行測量。
發煙硝酸法準確度和精密度高，使用該方法回收海水樣品中鍶-90的回收率為90%，純度達到99%，但操作較為繁瑣，且發煙硝酸腐蝕性強，故不適用于大量樣品的測定。
2.二－（2－乙基己基）磷酸（HDEHP）萃取色層法
由于鍶與鈣、鋇及鐳屬于同族元素，分離困難，而鍶-90的衰變子體釔-90屬于稀土元素，與堿土金屬離子分離較容易，所以可以通過鍶-90的衰變子體釔-90的含量來確定鍶-90的活度。
二－（2－乙基己基）磷酸（HDEHP）萃取色層法包括快速法和放置法�？焖俜ǖ牟襟E是：將水樣酸化后，加入草酸鹽沉淀，然后用硝酸溶解，通過涂有磷酸的聚三氟氯乙烯色層柱定量吸附釔，使釔與鍶、銫等低價離子分離。再以不同濃度的硝酸淋洗色層柱，清除釔以外的其他被吸附的鈰、钷等稀土離子，最后以草酸釔沉淀形式進行β計數。放置法的前處理與快速法相同，將過柱后的溶液保留，加入釔載體，放置14天以上，使鍶-90和釔-90重新達到放射性平衡，再次通過色層柱分離和測定釔-90。
萃取色層快速法具有化學分離速度快的特點，便于對環境樣品進行分析監測，適用于批量樣品的測定。
3.鍶特效樹脂法
鍶特效樹脂法采用碳酸銨和氯化銨作為沉淀劑，在銨根離子的存在下，有效抑制鎂的沉淀，使樣品中的鍶和鈣以碳酸鹽的形式共沉淀，從而實現鍶的濃集；用穩定鍶作為載體，計算鍶-90的化學回收率；使用鍶樹脂分離純化樣品中的鍶。
鍶特效樹脂法適用于在常規監測和應急監測情況下對水中鍶-90的快速測定。
三、水中氚的定量測量
（一）氚的基本性質
氫-3也被稱為氚（T），是氫的放射性同位素。它既是一種天然放射性核素，又是一種人工放射性核素。天然存在的氚是由高能宇宙射線（中子和質子）與大氣中的氮和氧相互作用產生的，但其量甚微。核爆炸試驗和人工核裂變的釋放（核電站與核燃料后處理廠等）是環境中氚的主要來源。環境中的氚主要是以氚化水（HTO）的形式存在。
（二）水中氚的分析方法
在輻射環境監測中，需要分析測定氚活度濃度的水樣有兩類，一類是環境水，另一類是核設施（如核電站）的排放水。環境水包括江水、河水、湖水、雨水、井水和海水等。核電站的排放水包括與三回路冷卻水混合前的工藝廢水，這些工藝廢水中的氚活度濃度通常較高。
工業排放物中的氚雖有少量以氣體氚化氫、氚氣或氚化甲烷的形態存在，但由于它們具有化學不穩定性（較強的氧化性），在潮濕的空氣中能較快地轉變成氚化水形態，所以在輻射環境監測中，氚的活度濃度監測一般僅考慮氚化水形態的氚的活度濃度。
目前，我國生態環境部門監測環境水中的氚活度濃度，所采用的是現行的國家標準《水中氚的分析方法》（HJ 1126—2020）。該標準規定了分析水中氚的方法，即向含氚水樣中加入高錳酸鉀，進行常壓蒸餾。對于部分環境水樣，可采用電解濃集的方法，利用氕同位素比氚同位素更快被電解成氣體的特性，將樣品中的氚濃集后進行分析和測量。然后將一定量的蒸餾液與一定量的閃爍液（一種用于液體閃爍計數測量氚的溶液）混合，用低本底液體閃爍譜儀測量樣品的活度，從而計算得出樣品中氚的活度濃度。
輻射環境監測是國家生態環境監測工作的重要組成部分，是放射性污染防治的基礎工作，是客觀反映輻射環境質量狀況、監督營運單位切實履行達標排放主體責任的重要手段。
目前，國家及地方生態環境部門已經建立了較為完善的輻射環境質量監測網絡，該網絡覆蓋全國地級及以上城市、重要河流湖泊和其他重要邊境地區。此外，對國家重點監管的核與輻射設施開展了監督性監測工作，在總結設施的環境影響特征和歷年監測經驗的基礎上，綜合周圍自然環境和社會環境狀況的變化，不斷優化設施周圍監督性監測方案，實行一設施一方案，以全面、及時地掌握我國境內核與輻射設施外圍環境輻射水平，有效防范輻射環境風險。
通過對空氣、沉降物、水、生物和土壤中氚、釷、鍶-90等主要放射性核素進行定期監測，以及對核電基地、民用研究堆、核燃料循環設施、廢物處置設施、鈾礦冶設施等重點核設施進行監督性監測，可以及時掌握環境中放射性核素的分布和變化趨勢，從而為環境保護和污染治理提供科學依據。
四、典型案例——重點核設施監督性監測
結合自動監測、采樣分析等多種監測手段，生態環境部對國家重點監管核與輻射設施開展監督性監測。2024年，對全國49個國家重點監管核與輻射設施開展監督性監測，包括14個核電基地，3個研究堆，5個綜合核基地，5個鈾轉化、濃縮及元件制造設施，18個鈾礦冶，2個放射性廢物處置場、1個放射性污染物填埋坑和1個乏燃料后處理工業示范廠。
以某核電基地為例，2023年度共分析該核電基地周邊空氣、水體、土壤、生物等環境樣品358個，結果顯示樣品的總α、總β放射性水平及氚、鍶-90等20種放射性核素的活度濃度均處于合理范圍內。該核電基地氣、液態流出物在線監測及實驗室分析170個氣、液態流出物樣品監測結果顯示無異常。經與核電基地運行前輻射環境本底調查數據、監督性監測歷史數據對比，2023年該核電基地周邊輻射環境處于正常的本底水平。
（本文由生態環境部輻射環境監測技術中心提供）
