HJ 1149-2020 环境空气 气溶胶中γ放射性核素的测定 滤膜压片γ能谱法.pdf

附件1中华人民共和国国家环境保护标准中华人民共和国国家环境保护标准HJ1149-2020环境空气环境空气环境空气环境空气 气溶胶中气溶胶中气溶胶中气溶胶中放射性核素放射性核素放射性核素放射性核素的测定的测定的测定的测定 滤膜压片滤膜压片滤膜压片滤膜压片/能谱法能谱法能谱法能谱法（发布发布稿）稿）Ambient airDetermination of gamma-ray emitting radionuclides in aerosolfilter compression/gamma spectrometry2020-12-10 发布2021-1-1 实施生态环境部发 布i目次前言.ii1 适用范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 方法原理.15 试剂和材料.16 仪器和设备.27 样品.28 分析步骤.49 结果计算.410 结果表示.511 精密度与准确度.612 质量保证和质量控制.713 注意事项.8附录 A（规范性附录）探测下限.9附录 B（规范性附录）采样器流量自行校准方法.10附录 C（规范性附录）采样器流量比对方法.11附录 D（资料性附录）方法的精密度和准确度汇总表.12附录 E（资料性附录）记录表格.14ii前前前前言言言言为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国放射性污染防治法，保护生态环境，保障人体健康，规范环境空气气溶胶中放射性核素的测定方法，制定本标准。本标准规定了辐射环境常规监测，用滤膜压片/能谱法测定环境空气气溶胶中放射性核素的方法。本标准的附录 A附录 C 为规范性附录，附录 D 和附录 E 为资料性附录。本标准为首次发布。本标准由生态环境部核设施安全监管司、法规与标准司组织制订。本标准起草单位：浙江省辐射环境监测站（生态环境部辐射环境监测技术中心）。本标准验证单位：辽宁省生态环境监测中心、江苏省核与辐射安全监督管理中心、浙江省辐射环境监测站、山东省辐射环境管理站、广东省环境辐射监测中心、四川省辐射环境管理监测中心站和中核核电运行管理有限公司环境检测实验室。本标准生态环境部于 2020 年 12 月 10 日批准。本标准自 2021 年 1 月 1 日起实施。本标准由生态环境部解释。1环境空气 气溶胶中放射性核素的测定滤膜压片/能谱法1 适用范围本标准规定了用滤膜压片/能谱法测定环境空气气溶胶中放射性核素的方法。本标准适用于辐射环境常规监测，环境空气气溶胶中放射性核素的测定。当采样体积为 10000 m3（标准状态），测量时间为 24 小时时，本标准测定的各放射性核素探测下限为 5Bq/m3100Bq/m3，探测下限见附录 A。2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB/T 11713 高纯锗能谱分析通用方法GB/T 11743 土壤中放射性核素的能谱分析方法HJ 1009 辐射环境空气自动监测站运行技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 气溶胶 aerosol液体或固体微粒分散在空气中形成的相对稳定的悬浮体系。3.2 标准状态 standard state温度为 273.15 K，压力为 101.325 kPa 时的状态。本标准中的放射性核素活度浓度均为标准状态下的活度浓度。4 方法原理通过大流量或超大流量采样器抽取定量体积的空气，使空气中气溶胶粒子被截留在滤膜上，滤膜经压片处理后用高纯锗能谱仪分析其放射性核素组成及其浓度。5 试剂和材料5.1 滤膜：膜面流速为0.6 m/s时，对0.3m标准粒子的截留效率不低于95%。在0.6 m/s的洁净空气流速时，压降小于1 kPa。天然放射性核素含量低，无人工放射性污染。易于压片，压片后表面平整，不易变形。如需进一步放射化学分析，还应具有完全溶解性。5.2 样品容器：圆柱状容器，直径和高度与压片后样品相近。选用天然放射性核素含量低、无人工放射性污染的材料制成，如 ABS 树脂或聚乙烯等。5.3 能量刻度源：性能和技术指标执行 GB/T 11713 有关刻度源的规定。25.4 效率刻度源：以空白滤膜为基质，用放射性标准物质均匀涂抹，按照与空白样品相同的方法制备成直径与样品相同、高度与样品相近的圆柱形刻度源，装入样品容器并固定密封。性能和技术指标执行GB/T 11713 的相关规定，推荐优先使用发射单能射线的核素。5.5 检验源：长寿命的、高中低能区至少各有一条特征射线的刻度源，活度与效率刻度源相近，其性能和技术指标执行 GB/T 11713 有关刻度源的规定。5.6 滤膜保存袋：聚乙烯等材质。5.7 防污用品：聚乙烯等材质的袋或薄膜。5.8 一次性手套：聚乙烯等材质。6 仪器和设备6.1 气溶胶采样器：性能和技术指标执行 HJ 1009 有关采样设备的规定。6.2 能谱仪：性能和技术指标除执行 GB/T 11713 的相关规定外，探测器的相对探测效率一般应不小于 30%。6.3 天平：感量 0.01g。6.4 干燥设备：干燥器、干燥箱等。6.5 压片机：可提供不少于 10 吨的压力。6.6 压片机模具：不锈钢材质。6.7 游标卡尺：0 mm150 mm，分度值 0.1 mm。6.8 温度计：用于校准采样器温度测量部件，测量范围-3050，精度0.5。6.9 气压计：用于校准采样器大气压测量部件，测量范围 50 kPa107 kPa，精度0.1 kPa。6.10 流量校准器：用于校准采样器流量，在采样器流量范围内，误差2%。7 样品7.1 采样前准备7.1.1 用酒精棉清洁工作台，工作台尺寸应大于滤膜尺寸。取一张滤膜，将受尘面向上平放在工作台上，滤膜的大小比采样器采样口的有效尺寸略宽，检查滤膜边缘是否平滑、薄厚是否均匀，且无毛刺、无污染、无碎屑、无折痕、无破损。7.1.2 在滤膜受尘面的两个对角标识滤膜编号。将滤膜放入干燥设备中平衡，取出平衡后的滤膜，立即用天平称量（m1）。称量后的滤膜平展放入与滤膜编号相同的滤膜保存袋，采样前不得折叠。7.1.3 用清洁干布擦去采样头内部、滤膜夹和滤膜支持网表面的灰尘，检查确认滤膜支撑网无堵塞，滤膜夹无污染、无损坏。7.2 样品采集7.2.1 将滤膜受尘面朝向进气方向，平放在滤膜支持网上，同时检查滤膜编号，将滤膜牢固夹紧，确保不漏气。7.2.2 按照采样器使用说明，设置采样参数，启动采样。记录采样起始时间、采样流量、环境温度和环境大气压等参数。采样体积一般不小于 10000 m3（标准状态）。7.2.3 采样结束后，从滤膜边缘夹取滤膜，取滤膜时，如果发现滤膜破裂，或滤膜受尘面上的积尘边缘轮廓模糊、不完整，则该样品作废，应重新采样。将滤膜受尘面向里沿长边均匀对折，放入与滤膜编号相同的滤膜保存袋中。记录累积采样时间、采样流量、采样体积、环境温度、环境大气压、天气状况和空气质量状况等信息，采样记录表见附录 E。37.3 样品运输样品采集完成后，应尽快送实验室进行样品制备。样品运输过程中，应尽量避免剧烈振动。7.4 样品制备7.4.1 将滤膜放入干燥设备中进行氡子体衰变，根据氡子体活度确定衰变时间，一般为 3 天5 天；如果测量41Ar、88Kr 等半衰期特别短的核素，可不进行氡子体衰变。7.4.2 取出滤膜，立即用天平称量（m2）。7.4.3 用酒精棉清洁压片机模具和工作台。打开滤膜，将受尘面向上平放在工作台上折叠（如果滤膜附有支持层，应先除去支持层）。需要将多张滤膜制备成一个样品，可将滤膜（如果滤膜附有支持层，应先除去支持层）依次叠加整齐后折叠。推荐优先按照图 1 所示方法折叠。图 1 滤膜折叠示意图7.4.4 折叠后的滤膜塞入压片机模具底部，将压片机模具放在压片机中心位置，用不少于 10 吨的压力压实滤膜，保持 2 分钟以上。7.4.5 用游标卡尺测量高度（h），用天平称量（m3）。7.4.6 折叠和压片时防止滤膜上的积尘洒落。压片后的样品表面平整，积尘分布均匀，不易变形，直径与效率刻度源相同，高度尽量与效率刻度源相近，必要时可采用与空白滤膜依次叠加整齐后折叠压片等方法。7.4.7 在压片后的样品表面标识滤膜编号，装入样品容器并固定，密封后标识样品标签，在洁净、室温环境下保存。7.5 空白样品制备取与采样滤膜同样尺寸的空白滤膜，按照与样品制备（7.4.3、7.4.4 和 7.4.7）相同的操作步骤制备空白样品。两个对角向对折折痕内折。其余两个对角再向对折折痕内折，折成正方形的形状。正方形的 4 个角分别向中心点内折，重复该步骤，直至可塞入压片机模具。滤膜沿长边均匀对折后再打开得对折折痕。48 分析步骤8.1 能谱仪刻度8.1.1 能量刻度执行 GB/T 11713 的相关规定。刻度时记录能量为 477.6 keV、1460.8 keV 的道址。8.1.2 效率刻度执行 GB/T 11713 的相关规定。效率刻度曲线有个“接点”Ee，对射线能量 EEe的高能段至少选择 5 个能量的射线。刻度时刻度源中心轴与探测器中心轴重合，必要时可采用定位架，测量结束检查刻度源与探测器的相对位置是否偏移。8.1.3 效率刻度测量时间满足特征射线全吸收峰净计数的统计误差小于 0.25%。8.2 样品测定8.2.1 测量前用酒精棉清洁制备好的样品（7.4）并检查样品标签。8.2.2 测量时样品和效率刻度源与探测器的相对位置应严格一致，必要时可采用定位架。8.2.3 测量时间一般为 24 小时或满足待测核素特征射线全吸收峰净计数的统计误差小于 5%。8.2.4 测量结束，检查样品与探测器的相对位置是否偏移。检查能谱内7Be 477.6 keV 和40K 1460.8 keV射线全吸收峰峰位变化，如果峰位变化超过 1 道，应重做能量刻度。测量记录表见附录 E。8.3 空白样品测定按照与样品测定（8.2）相同的操作步骤进行空白样品（7.5）的测定，测量时间与样品测量时间相同。9 结果计算9.1 计算样品中待测核素的活度浓度按照公式（1）计算：=FVnnKACnbs)(（1）式中：AC样品中待测核素的活度浓度，Bq/m3；sn样品中待测核素特征射线全吸收峰净计数率，s-1；bn与sn相对应的特征射线本底净计数率，s-1；nV标准状态下的采样体积，m3；待测核素特征射线全吸收峰效率，s-1Bq-1；F样品相对于效率刻度源自吸收和高度修正因子，21FFF=，1F为样品相对于效率刻度源自吸收修正因子，如果样品与效率刻度源密度相近，1F可取值1。2F为样品相对于效率刻度源高度修正因子，如果样品与效率刻度源高度相近，2F可取值1。待测核素特征射线的发射概率；K待测核素衰变修正因子，DCKKKKW=，CK为采样开始至结束待测核素衰变修正因子，WK为采样结束至测量开始待测核素衰变修正因子，DK为样品测量期间待测核素衰变修正因子。9.2 衰变修正假设采样期间待测核素浓度恒定，衰变修正因子CK按照公式（2）计算：5CtCCetK=1（2）式中：CK采样开始至结束待测核素衰变修正因子，如果待测核素半衰期与样品采样时间的比值大于100，CK可取值 1；Ct采样开始至结束的时间，s；待测核素衰变常数，s-1。衰变修正因子WK按照公式（3）计算:WtWeK=1（3）式中：WK采样结束至测量开始待测核素衰变修正因子，如果待测核素半衰期与样品采样结束至测量开始时间的比值大于 100，WK可取值 1；Wt采样结束至测量开始的时间，s；待测核素衰变常数，s-1。衰变修正因子DK按照公式（4）计算:DtDDetK=1（4）式中：DK样品测量期间待测核素衰变修正因子，如果待测核素半衰期与样品测量时间的比值大于100，DK可取值 1；Dt测量开始至结束的时间，s；待测核素衰变常数，s-1。9.3 采样体积采样体积按照公式（5）计算：TPtQtQVnn=325.10115.273（5）式中：nV标准状态下的采样体积，m3；nQ标准状态下的采样流量，m3/h；t采样开始至结束的时间，h；Q实际采样流量，m3/h；P采样时环境大气压，kPa；T采样时环境温度，K。9.4 样品高