摘要: 为明确新疆主要河流水体锶-90放射性水平及影响因素，2020~2024年按丰、枯水期，对乌鲁木齐河、伊犁河、额尔齐斯河、塔里木河共6个代表性断面采样，依HJ 815-2016测定锶-90活度浓度。结果显示：五年间浓度范围1.920~6.250 mBq/L，2021年达最高(伊犁河中哈国界断面峰值6.250 mBq/L)，2023~2024年回落；伊犁河中哈国界断面波动最显著。总体水平稳定，与2016年(0.4~11 mBq/L)、2017年(0.51~9.7 mBq/L)全国地表水处于同一范围，推测地质背景与水文季节变化为主要波动因素。
Abstract: To clarify the Sr-90 radioactivity level and influencing factors in major rivers of Xinjiang, surface water samples were collected from 6 representative sections of Urumqi River, Ili River, Irtysh River and Tarim River during wet and dry seasons from 2020 to 2024. Sr-90 activity concentration was determined in accordance with HJ 815-2016. The results showed that the concentration range was 1.920~6.250 mBq/L in five years, reaching the highest in 2021 (peak 6.250 mBq/L at the China-Kazakhstan border section of Ili River) and declining in 2023~2024; the China-Kazakhstan border section of Ili River had the most significant fluctuation. The overall level was stable, which was within the same range as the national surface water levels in 2016 (0.4~11 mBq/L) and 2017 (0.51~9.7 mBq/L). It is inferred that geological background and seasonal hydrological changes are the main fluctuation factors.
1. 引言
锶(Sr)是一种碱土金属元素，在自然界中广泛存在。其中，锶-90是一种具有放射性的核素，半衰期约为28.8年，它主要来源于核试验、核事故以及核设施的排放等。锶-90进入人体后，会参与钙的代谢过程，在骨骼中沉积，从而对人体的骨骼和造血系统等造成辐射损伤，引发各种健康问题，如白血病、骨癌等[1]。新疆作为我国重要的生态区域，拥有众多的河流，这些河流不仅是当地居民生活用水、农业灌溉和工业用水的重要来源，也是维持生态平衡的关键因素。因此，监测新疆主要河流中锶-90放射性水平对于保障当地居民的健康和生态环境安全具有重要意义。然而，目前关于新疆主要河流流域水中锶-90放射性水平的长期监测研究相对较少。本研究旨在通过对近五年新疆主要河流流域水中锶-90放射性水平的监测，揭示其时空变化规律和影响因素，为当地的环境管理和辐射防护提供科学依据。
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6至9月的丰水期和11至次年4月的枯水期开展，从2020年至2024年，持续进行监测，以获取不同季节和年份的水质数据。按照《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)和《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61-2001)的要求[2] [3]，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、塔里木河这六个具有代表性的地表水断面进行采样。这些断面涵盖了不同的河流区域，能够较好地反映新疆主要河流的水质状况。水样采集前，采样前洗净采样设备，再用采样点位的水冲洗聚乙烯采样瓶2~3次，采集时避开没有代表性的区域，如汇入支流的泾渭处、死水区或回水区。然后取样器浸入水中，要让开口向着上游方向，小心操作，尽量防止扰动水体和杂物进入。先用取样器取水，再移入容器可以防止容器外壁污染。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. 监测方法
采用离子交换法(中华人民共和国国家环境保护标准HJ 815-2016《水和生物样品灰中锶-90的放射化学分析方法》) [4]进行水中锶-90的分析测定。具体步骤如下：首先，对采集的水样进行必要的预处理，如过滤、浓缩等，以去除杂质和提高锶-90的浓度；然后，利用离子交换树脂对锶-90进行分离和富集；最后，通过α、β计数器测量锶-90的放射性活度。
4. 实验原理
涂有二一(2－乙基已基)磷酸酯(简称HDEHP)的聚三氟氯乙稀(简称kel-F)色层柱从pH = 1.0的样品溶液中定量吸附钇，使钇与锶、铯等低价离子分离。再以1.5 M硝酸淋洗色层柱，清除钇以外的其他被吸附的铈、钷等稀土离子，并以6 M硝酸解吸钇，实现钇-90的快速测定。或者把通过色层柱后的流出液(PH = 1)放置14 d后，再次通过色层柱，分离和测定钇-90，水样中的锶-90浓度根据其子体钇-90的β活度来确定。实验中所有试剂，除特别申明外，均为分析纯，水为蒸馏水，试剂中的放射性必须保证空白样品测得的计数率低于探测仪器本底的统计误差。
5. 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。所有参与水中锶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年的相关工作经验。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。对于实验中使用的试剂，严格控制其有效期，确保试剂的质量稳定。在测量过程中，采用标准曲线法进行定量分析，定期对标准曲线进行校准和验证，以保证测量结果的准确性和可靠性[5]-[7]。
6. 监测结果及分析
2020年至2024年新疆主要河流流域水中锶-90放射性活度浓度监测结果见表1。
Table 1. Monitoring results of annual average values of strontium-90 in water from major river basins in Xinjiang in 2020 (mBq/L)
表1. 2020年新疆主要河流流域水中锶-90的监测结果年均值(mBq/L)
点位名称 |
2020年 |
2021年 |
2022年 |
2023年 |
2024年 |
乌鲁木齐河 |
2.815 |
4.215 |
4.100 |
2.740 |
2.823 |
伊犁河中哈国界 |
3.690 |
6.250 |
4.200 |
1.920 |
1.990 |
伊犁河出境口 |
2.455 |
3.610 |
2.800 |
4.145 |
3.415 |
额尔齐斯河中哈国界 |
2.260 |
3.730 |
5.280 |
3.300 |
2.635 |
额尔齐斯河出境口 |
3.320 |
3.020 |
3.170 |
3.310 |
2.120 |
塔里木河 |
3.400 |
5.990 |
4.100 |
2.740 |
2.823 |
从表1中可以看出，本次监测以水中锶-90的放射性活度浓度为关键性能指标，即(mBq/L)，记录了2020~2024年新疆乌鲁木齐河、塔里木河、伊犁河不同点位和额尔齐斯河不同点位水中锶-90的放射性活度浓度的情况。2020年新疆主要河流流域水中锶-90放射性活度浓度范围为2.260~3.690 mBq/L，2021年新疆主要河流流域水中锶-90放射性活度浓度范围为3.020~6.250 mBq/L；2022年新疆主要河流流域水中锶-90的放射性活度浓度范围为3.170~5.280 mBq/L；2023年新疆主要河流流域水中锶-90的放射性活度浓度范围为1.920~4.145 mBq/L；2024年新疆主要河流流域水中锶-90的放射性活度浓度范围为1.990~3.415 mBq/L。与2016年度全国地表水中锶-90的放射性水平0.4~11 mBq/L [8]及2017年度全国地表水中锶-90的放射性水平0.51~9.7 mBq/L[9]相比较，均处于同一活度浓度范围内。
7. 讨论
Figure 1. Strontium radioactivity concentrations in water from major rivers in Xinjiang (mBq/L)
图1. 新疆主要河流水中锶放射性浓度(mBq/L)
新疆“干旱少雨、冰川融水主导径流”的地理气候，深度影响锶在水体中的迁移规律。由图1可知，枯水期锶浓度整体高于丰水期(如2021年枯水期4.062 mBq/L、丰水期3.494 mBq/L)，与内流河特性紧密相关。以塔里木河、乌鲁木齐河为代表，丰水期冰川融水、积雪融水大量汇入，径流扩容产生“稀释效应”，降低锶浓度；枯水期径流收缩，水体在流域内滞留时间延长，加之干旱气候下强烈蒸发，锶随悬浮物浓缩沉积，若遇风力扰动或人类活动(如取水)，沉积的锶又会二次释放，形成“融水稀释–蒸发浓缩–沉积再释放”的循环。同时，新疆“三山夹两盆”地形使河流流经峡谷、平原时流速差异显著，峡谷段流速快，锶难沉降；平原段流速缓，锶易吸附沉积，进一步放大丰枯水期浓度差，凸显地理气候对锶迁移的“双重调控”。
对比全国地表水锶浓度背景(0.4~11 mBq/L)，新疆河流锶浓度处于安全区间，但迁移机制独具地域特性。与华东流域(工业活动密集)不同，新疆锶波动极少受人工源干扰，2020~2024年数据中，丰枯水期浓度差主要源于自然水文循环，体现“自然本底主导”特征。与西南湿润流域(降水充沛)对比，新疆因干旱少雨、稀释能力弱，枯水期锶浓度常接近均值上限(如2022年枯水期3.942 mBq/L)，需警惕气候异常(如冰川加速消融、降水模式改变)对锶迁移的长期影响。建议后续强化跨境河流、冰川融水补给区监测，结合地形、气候构建新疆特色锶迁移模型，为干旱区水环境辐射安全管理提供精准支撑，同时关注自然因素驱动下的浓度波动，防范潜在生态风险[10]。
8. 结论
本研究基于2020~2024年新疆主要河流丰、枯水期监测数据，明晰了锶放射性浓度的时空变化特征与驱动机制。结果表明，新疆河流水体锶放射性浓度整体处于安全范围，枯水期浓度普遍高于丰水期，2021年因气候异常与冰川融水特殊补给模式，出现阶段性峰值(枯水期达4.062 mBq/L)。新疆“干旱少雨、冰川主导径流”的地理气候，塑造了“融水稀释–蒸发浓缩–沉积再释放”的锶迁移循环，地形差异进一步放大丰枯水期浓度差，凸显自然本底对锶迁移的主导作用。与国内其他流域对比，新疆河流锶浓度波动无显著人工源干扰，但干旱导致的稀释不足使枯水期浓度接近背景值上限。建议后续强化跨境支流、冰川补给区监测，构建适配新疆地理气候的锶迁移模型，为区域水环境辐射安全管理提供科学依据，同时关注气候异常对自然本底放射性物质迁移的潜在风险。
NOTES
*通讯作者。