王 萍,譚昭怡,邱詠梅,孫耀中,孫 宇

(中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所,四川綿陽 621900)

1 引 言

鈾是存在于自然界的一種天然放射性核素,主要含三種同位素,即238U、235U和234U,豐度分別為99.27%、0.714%、0.006%,三者都屬于α輻射源。鈾的放射性污染可經(jīng)過呼吸道、消化道、皮膚、直接照射及遺傳等途徑進(jìn)入人體,一部分放射性核素進(jìn)入生物循環(huán),并經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體,通過內(nèi)照射引發(fā)包括白血病在內(nèi)的許多癌癥和一些肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)疾病,特別是對生殖器官危害可能造成不孕或遺傳變異。鈾的測定方法很多,主要有 X射線熒光法 ,電感耦合等離子體光譜法 ,電感耦合等離子質(zhì)譜法,離子交換分離極譜法和激光熒光法[1]。X射線熒光法和電感耦合等離子體光譜法檢出限難以達(dá)到化探要求;離子交換分離極譜法操作過程繁瑣,流程長;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器昂貴,使用成本較高;而激光熒光法具有操作相對簡單,選擇性好,靈敏度高,檢出限和精密度可以滿足分析測定要求,但該方法有一定的干擾,易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,需要加入抗干擾的熒光增強(qiáng)劑[2]。

本工作采用激光熒光法[3～5]對 “5·12”地震后某工號建筑垃圾及土壤樣品進(jìn)行了鈾的測定,對測定結(jié)果進(jìn)行了分析,并據(jù)此對地震對于該工號及周圍地區(qū)環(huán)境的影響進(jìn)行了初步評價(jià)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 方法原理

2.2 儀器與主要試劑

MUA型微量鈾分析儀 (北京羽綸科技公司);馬弗爐;微量進(jìn)樣器 (20μL,50μL);

王水溶液 (新配);1∶1H2SO4溶液;0.1N及0.5N HNO3溶液;10N及 0.5N NaOH溶液;熒光增強(qiáng)劑;鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院提供,濃度為 0.999mg/mL,采用重量法,用 pH=2的酸化水稀釋為所需濃度。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

2.3.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱取已烘干磨細(xì)的樣品 30.0～50.0mg于小瓷坩堝中,馬弗爐中 700℃下灼燒 30min,冷卻后轉(zhuǎn)移樣品到小燒杯中,用 7～8mL新配的王水液分幾次洗凈坩堝中殘留樣品,拼入于小燒杯中,電熱板上加熱浸取,間歇攪拌,加熱浸取至近干。稍冷卻,再加入 7～8mL王水重復(fù)浸取一次,蒸干,稍冷卻,滴加 0.5～1.0mL 1∶1 H2SO4,加熱蒸干至不冒白煙為止。稍冷后加入約 10mL 0.5N HNO3,加熱,攪拌浸取,并微沸 2～3min,趁熱過濾于50mL容量瓶中,再用 30mL 0.1N熱 HNO3液分幾次洗凈小燒杯,洗滌液濾入同一量瓶中。先用10N NaOH再用 0.5N NaOH調(diào) pH為 2～3,用蒸餾水定容至 50mL,搖勻。

2.3.2 樣品測定

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法,準(zhǔn)確移取 4.5mL樣品溶液于激光熒光鈾分析儀的石英皿中,將石英皿放入樣品室內(nèi),關(guān)上樣品室小門,調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)測量樣品底數(shù)N0值;加入 0.5mL熒光增強(qiáng)劑,攪勻后記錄熒光讀數(shù) N1值;按量加入一定濃度標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液,攪勻后記錄熒光讀數(shù)N2值。

2.3.3 結(jié)果計(jì)算

固體樣品中鈾量計(jì)算公式：

式中：C-水中鈾的濃度 (μg/L);

N0-樣品未加熒光增強(qiáng)劑前,儀器中熒光值;

N1-樣品加入熒光增強(qiáng)劑后,儀器中熒光值;

N2-加入標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液后,儀器中熒光值;

式中：C-水溶液中鈾濃度 (μg/L);

η-方法平均回收率 (%);

3 結(jié)果與討論

3.1 雜質(zhì)離子的影響

雜質(zhì)離子對鈾熒光干擾可分為兩大類：一類是正干擾,如稀土元素 Eu等在波長 337.1nm紫外光激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生熒光;另一類是負(fù)干擾,主要是某些金屬離子如 Fe、Mn等會(huì)熄滅鈾所產(chǎn)生的熒光。為了減少這些干擾,可以適當(dāng)稀釋樣品。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[7],單個(gè)雜質(zhì)離子與鈾的比例對 Th4+、Sr2+、Y3+、Cs+、Ru4+、Nd3+、Eu3+、241Am、239Pu、237Np和99Tc分別為 5.0×103、1.2×105、2.0×105、2.5×105、5.0× 102、1.0×102、3.0×102、1.0、0.42、1.0×102和1.0×102時(shí),對鈾的測定結(jié)果無影響。

3.2 線性和檢出下限

用兩組鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：第一組鈾濃度分別為0×10-9,0.05×10-9,0.1×10-9,0.2×10-9,0.4× 10-9,0.6×10-9,0.8×10-9,1.0×10-9g/mL;第二組鈾濃度分別為 1×10-9,2×10-9,4×10-9, 6×10-9,8×10-9,10×10-9,12×10-9,14×10-9, 16×10-9,18×10-9,20×10-9g/mL,在加鈾熒光增強(qiáng)劑條件下測量熒光強(qiáng)度,每種濃度取三次讀數(shù)算術(shù)平均值。令 Ci為標(biāo)準(zhǔn)鈾濃度,Fi為對應(yīng)鈾濃度Ci的三次熒光讀數(shù)的算術(shù)平均值,利用公式 (3)分別對兩組鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液求相關(guān)系數(shù) r。

式中：n-測量次數(shù);

3.3 樣品分析

對“5·12”地震后 1號及 2號兩個(gè)工號部分建筑垃圾和土壤樣品進(jìn)行了鈾含量的測定,結(jié)果見表1和表2。

表1 1號工號部分樣品鈾的測定結(jié)果Tab.1 The determination result of uranium of some samples in No.1 location

表2 2號工號部分樣品鈾的測定結(jié)果Tab.2 The deter mination result of uranium of some samples in No.2 location

土壤中的天然鈾含量與土壤巖層下的巖石性質(zhì)及土壤類型有關(guān),一般土壤中鈾含量在 5μg/g以下的水平[8]。對比表 3和分析結(jié)果可見,地震后兩工號所測樣品鈾含量與地震前該工號周圍地區(qū)環(huán)境土壤中鈾含量基本一致,處于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素鈾的滲透泄漏,未對周圍地區(qū)環(huán)境造成污染和影響。

表3 地震前該工號周圍地區(qū)環(huán)境土壤中鈾含量的測定結(jié)果Tab.3 The determination result of uranium in soil around the location before earthquake

3.4 方法精密度和準(zhǔn)確度

測量平行樣中鈾的含量,根據(jù)測量值,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 S和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 RSD(精密度),結(jié)果見表4,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)平均值為 7.4%。在樣品中加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn),以確定方法準(zhǔn)確度。從表 5可見,加標(biāo)回收率為 86%～109%。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 The result of precision

表5 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The spike recovery

4 結(jié) 論

采用激光熒光法測定鈾含量時(shí),為減少系統(tǒng)誤差,應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。為減少某些雜質(zhì)離子的干擾,可以適當(dāng)稀釋樣品,對于鈾含量較高的樣品,測量前也應(yīng)適當(dāng)稀釋,以使測量鈾量與加標(biāo)量相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)方法檢出下限 D.L≤3×10-11g/mL,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)為 7.4%,加標(biāo)回收率達(dá)到 86%～109%。從分析結(jié)果可見,兩工號所測樣品鈾含量基本屬于天然本底水平,表明地震并未造成放射性核素鈾的滲透泄漏,未對周圍地區(qū)環(huán)境造成污染和影響。

[1] 楊鄉(xiāng)珍 .鈾的光度分析進(jìn)展[J].濕法冶金,2002,21(3)：154-159.

[2] 文世蓀 .鈾試劑 Ⅲ分光光度法測定鈾[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,1997,9(6)：272-273.

[3] GB6768-86,水中微量鈾分析方法[S].

[4] EJ/T823-94,激光熒光微量鈾分析儀[S].

[5] EJ/T550-2000,土壤、巖石等樣品中鈾的測定 -激光熒光法[S].

[6] 張彩虹.激光熒光法直接測定環(huán)境樣品中的微量鈾[J].核技術(shù),1999,22(9)：551-556.

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[8] 文世蓀.環(huán)境中鈾及其測定[J].安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2000,6 (6)：471-473.