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2021年4月13日,日本政府正式决定,计划从2023年开始,福岛第一核电站核污水经过滤并稀释后将排入大海,国际原子能机构(iaea)调查团分别于2022年2月和11月两次赴日调查排海问题。
以下列出了一些值得关注的主要物种及其各自的半衰期。半衰期是指一半同位素衰变并趋于稳定所需的时间。
放射性核素 | 半衰期(年) |
3h | 12.4 |
90sr | 29.1 |
134cs | 2.1 |
137cs | 30.0 |
部分放射性核素及其半衰期,改编自(buesseler science 2020)。
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)。
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。
在样品制备方面,氚是一种特殊的情况,它很难从水中分离出来进行测量,但已经存在足够高的浓度,可以直接从水样中测量。其他放射性核素通常需要提取和浓缩步骤 测量的放射性物质。
emporetm是一个有30年历史的固相萃取(spe)耗材品牌,由美国cds analytical公司(oxford, pennsylvania, usa)生产。其中,emporetm rad系列产品专门用于选择性地提取放射性的铯和锶。emporetm rad 固相萃取膜片使用分子识别技术选择性提取和富集放射性物质,如铯和锶。
在这种方法中,首先使用emporetmrad膜片从水样中选择性地提取锶-90,然后采用液体闪烁分析仪法进行检测。emporetm萃取盘的使用是此检测方法的关键,此检测方法更快速、精度高和重现性好。此方法的检测过程和结果,如下图所示。(uesugi, m.; et. al.; talanta2018)。
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)。
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)。