1. 引言
钍(原子序数90)是一种天然放射性金属元素，常见氧化态为+4价，在水中易形成难溶的氧化物或氢氧化物，溶解度较低。其主要同位素钍–232半衰期长达140亿年，属极毒组核素，衰变链中会产生镭、氡等放射性子体，长期摄入可能增加内照射风险，损伤肝脏、骨骼或肺部。水中钍的来源包括岩石和土壤侵蚀、地下水与含钍矿层接触，以及核燃料循环、稀土开采加工、工业废水(如钍合金制造、催化剂使用)、矿山排水或尾矿渗漏等人类活动[1]。
新疆地处我国西北，矿产资源丰富，河流生态系统是区域水资源安全与生态平衡的核心载体。该地区分布的乌鲁木齐河、伊犁河、额尔齐斯河等主要河流，不仅是沿线城市供水、农业灌溉的重要水源，其水环境质量还直接影响跨境生态安全。历史研究显示，新疆水体中天然放射性核素存在特定本底特征[2] [3]，而近年来随着矿产资源开发、能源利用等人类活动强度增加，可能改变水中钍的自然分布状态[4]。
开展河流水中钍放射性水平的长期监测，对掌握区域环境辐射安全基线、识别潜在污染风险具有重要意义[5]。本研究通过分析2020~2024年新疆主要河流的钍浓度数据，揭示其时空变化规律，为区域水环境辐射安全评估、放射性污染防控及相关标准修订提供科学依据。
2. 采样与布点
地表水中放射性监测每半年进行一次，分别在每年4~5月的丰水期和8~9月的枯水期开展。按照《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)、《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61-2001)的要求，选取乌鲁木齐河、伊犁河出境口断面、伊犁河中哈国界断面、额尔齐斯河出境口断面、额尔齐斯河中哈国界断面这五个具有代表性的地表水断面进行采样。水样采集前，先用采样点位的水冲洗聚乙烯采样瓶2~3次；按1 L水样加入(20 ± 1) mL浓硝酸的比例添加试剂，采集水下0.5 m处的表层水约25 L，并记录水样采集点位周围的环境信息。
3. 监测仪器
水中钍实验分析所用的紫外分光光度计及移液管、移液枪、量筒等辅助设备，均经新疆计量研究院检定，且在检定有效期内使用。主要监测仪器详情见表1。
Table 1. Information on main monitoring instruments for the Thorium in water project
表1. 水中钍项目主要监测仪器信息
仪器名称 |
仪器型号 |
生产厂家 |
紫外分光光度计 |
UV-1700型 |
日本岛津公司 |
紫外分光光度计 |
MPC9604 |
美普达公司 |
4. 实验原理
N235是含8~10个碳原子的长链混合叔胺，主要成分为三正辛胺(俗称三烷基胺，通式为R3N)，属高分子胺类萃取剂，具有阴离子交换特性。在盐析剂硝酸铝存在的条件下，它能与硝酸溶液中钍的络合阴离子发生阴离子交换，从而萃取钍。随后，利用钍在盐酸介质中无法形成稳定络合物的特点，用盐酸选择性反萃钍，再用偶氮砷Ⅲ (即铀试剂Ⅲ)在波长660 nm处比色定量测定钍含量。
5. 监测方法
水中钍的分析测定基于其化学性质和放射性特性，本研究采用《水中钍的分析方法》(GB11224-1989)，该标准适用于天然水体中钍的测定。以N235为萃取剂的溶剂萃取–分光光度法步骤如下：首先，对采集的水样进行必要预处理，如调节pH值、过滤去除悬浮物等，确保后续萃取过程顺利进行；其次，对水样进行适当富集处理，以提高测量灵敏度；然后，将N235作为萃取剂，利用其与水中钍离子形成稳定络合物的特性，实现钍与其他元素的分离。在控制酸类型、酸度、萃取剂用量、萃取时间等适当条件下，钍离子被有效萃取到有机相中，大部分杂质则留在水相中；紧接着，将有机相中的钍反萃取到水相中，并进行除杂及去除有机相处理；最后，使用相应监测设备进行测量。
6. 质量控制
为保证检测结果的准确性，从人员培训、仪器校准、试剂有效期和曲线选择四个方面实施全程质量控制。所有参与水中钍实验的工作人员均通过培训考核并取得上岗证，且具备至少1年的工作经验。本次实验所用的所有监测仪器及玻璃量器，均经有检定资质的单位检定校准。
抗坏血酸是对监测结果准确性影响较大的试剂。在水中钍实验中，显色前需加入微量抗坏血酸和尿素(各0.1 g)，目的是保持偶氮胂III显色稳定，同时减少部分离子干扰。为在样品量较大时提高实验效率并保证试剂取用量准确，可提前将1 g尿素和1g抗坏血酸溶解于10 mL 8 mol/L的盐酸中配制成溶液，取用1 mL该溶液即相当于加入0.1 g尿素和0.1 g抗坏血酸。此溶液需现用现配，并在2小时内用完，若超过2小时，会导致吸光度变大，使结果失真[6]。工作曲线因制作过程与样品同步，受人员、仪器、试剂等因素的影响一致，故吸光度变化与样品相同，结果偏差小，回收率基本达标，因此本次水中钍实验采用工作曲线。
7. 监测结果
按照检测方法和质量控制，测量结果的年均值见表2。
Table 2. Monitoring results of thorium in water from major rivers in Xinjiang (μg/L)
表2. 新疆主要河流流域水中钍的监测结果(μg/L)
点位名称 |
2020年 |
2021年 |
2022年 |
2023年 |
2024年 |
乌鲁木齐河 |
0.150 |
0.167 |
0.181 |
0.162 |
0.189 |
伊犁河中哈国界 |
0.154 |
0.171 |
0.184 |
0.182 |
0.199 |
伊犁河出境口 |
0.147 |
0.178 |
0.192 |
0.201 |
0.198 |
额尔齐斯河中哈国界 |
0.167 |
0.155 |
0.170 |
0.206 |
0.188 |
额尔齐斯河出境口 |
0.148 |
0.167 |
0.170 |
0.137 |
0.195 |
由上表2可知，本次监测以水中钍的含量为关键性能指标，即(μg/L)，记录了2020~2024年新疆乌鲁木齐河、伊犁河不同点位和额尔齐斯河不同点位水中钍的情况。其中乌鲁木齐河水中钍活度最大值为0.189 μg/L，最小值为0.150 μg/L；伊犁河不同点位水中钍活度最大值为0.201 μg/L，最小值为0.147 μg/L；额尔齐斯河不同点位水中钍活度最大值为0.206 μg/L，最小值为0.137 μg/L。2020年~2024年，连续5年河流水中钍活度范围为0.147~0.206 μg/L，符合正常本底范围，并且放射性水平差异无显著性。
8. 结论
本研究通过对2020~2024年新疆主要河流(乌鲁木齐河、伊犁河出境口断面、伊犁河中哈国界断面、额尔齐斯河出境口断面、额尔齐斯河中哈国界断面)水中钍浓度的持续监测与分析，得出以下结论：监测期内，新疆主要河流流域水中钍浓度总体呈现波动上升趋势，但各监测点位的钍浓度均处于环境天然放射性本底涨落范围内，其数值范围(0.147~0.206 μg/L)与1992年《新疆维吾尔自治区水体中天然放射性核素浓度调查研究》[7]确定的正常本底范围一致，且与全国环境天然放射性水平调查结果相当，未出现超出常规水平的异常升高。
虽当前水平正常，但仍需强化质量控制(如规范试剂管理)、增加监测频次以分析水期与流域差异、建立动态数据库，同时关联人类活动排查潜在污染源，保障地表水辐射环境安全，为区域水环境放射性安全评估提供基础数据。
NOTES
*通讯作者。