本發(fā)明屬于環(huán)境放射性元素測量領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測地下水中低水平氚含量的電解裝置及檢測方法，通過模擬地下滲透的方式進行準(zhǔn)確的檢測分析。

背景技術(shù)：

降水中的氚(t或³h)作為自然過程的瞬時示蹤劑標(biāo)記物來研究地下水的運動、遷移和化學(xué)轉(zhuǎn)換，在過去的幾十年里已經(jīng)受到水文學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。氚，是氫唯一的放射性同位素，它能發(fā)射出弱的β(emax＝18.6kev)射線，半衰期為12.33年。在水中以氚(hto)形式存在，它是水的組成部分，隨水一起運動，參與自然的水和生物循環(huán)系統(tǒng)。hto在循環(huán)過程中不易形成沉淀，也不易被吸收，是一種理想的示蹤劑。

雨水中氚的分布受緯度效應(yīng)、季節(jié)效應(yīng)和大陸效應(yīng)的影響，受局部地區(qū)、局部地形、氣候等因素起著決定性作用。自然環(huán)境中氚的主要起源有兩部分，除了宇宙射線和大氣組分相互作用產(chǎn)生的一部分外，人為來源則與發(fā)展熱核武器以及建立各種核設(shè)施有關(guān)。自然界中氚的含量自1945年至1963年核試驗的開展迅速增加，隨著核試驗的停止和氚核素自身的衰變，目前自然界中氚的含量接近核試驗前的水平。雨水中的含量為0.5-1bq/dm³，河流中含量低于10bq/dm³，海洋中含量約0.3bq/dm³，含水層中1-10bq/dm³，兩極的冰層中含量為2-4bq/dm³。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種用于檢測地下水中低水平氚含量的方法，提高了低濃度氚的檢測下限，實現(xiàn)地下水中氚的收集和檢測。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于檢測地下水中低水平氚含量的方法包括以下步驟：1)雨水樣品采集，采集的量為1.8l～2.5l；2)向雨水樣品中加入0.1g～0.5g高錳酸鉀與過氧化鈉的混合物，除去水中的雜質(zhì)，收集餾分1000ml～1200ml；3)將收集到的餾分進行電解，電解倍數(shù)為1～30倍，收集電解液并轉(zhuǎn)移到閃爍瓶中，加入液體閃爍試劑；然后密封放入80℃～100℃的水浴中加熱3min～8min；最后將試劑瓶從水浴中取出，充分振蕩后在瓶外噴上一層靜電消除液體；4)將制備得到的雨水樣品放入液體閃爍計數(shù)儀中測定水樣中氚的放射能。

所述的步驟3)將收集到的餾分固體聚合物電解裝置中進行電解，從出口閥收集33ml～1200ml電解液。步驟3)采用145ml聚四氟乙烯閃爍瓶，液體閃爍試劑的加入量為50ml～100ml。

所述的步驟1)中通過聚四氟乙烯漏斗以月為單位采集雨水，聚四氟乙烯漏斗的頸部安裝用于過濾的銅網(wǎng)，聚四氟乙烯漏斗的錐口部開設(shè)有溢出口，聚四氟乙烯漏斗收集到的雨水樣品保存在帶蓋的聚四氟乙烯容器中。

本發(fā)明用于檢測地下水中低水平氚含量的電解裝置采用的技術(shù)方案為：

包括自上至下依次設(shè)置的冷卻部分、樣品庫部分和固體聚合物電解部分；所述冷卻部分包括熱電制冷器和鋁塊；樣品庫部分包括平行設(shè)置的兩個樣品容器，兩個樣品容器分別通過氣管向外連接氫氣出口和氧氣出口，固體聚合物電解部分包括與兩個樣品容器底部連通的固體聚合物電解模塊，固體聚合物電解模塊中間設(shè)有固體聚合物膜，且與電源連接，固體聚合物電解模塊上設(shè)有出水口，出水口處安裝水出口閥。

所述的鋁塊上安裝溫差電偶，溫差電偶連接控制器。

所述樣品容器的出水管上安裝有與電源連通的水傳感器。

固體聚合物電解模塊固定于底座上，底座上安裝準(zhǔn)平螺釘以及氣泡水準(zhǔn)儀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明檢測方法具有如下的有益效果：通過模擬雨水地下滲透過程，采用先蒸餾后電解濃縮進行預(yù)處理，提高了低濃度氚的檢測下限，本發(fā)明的檢測方法操作簡單，科學(xué)合理，實現(xiàn)安全、準(zhǔn)確檢測分析地下水中低水平氚核素含量對的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電解裝置采用固體聚合物膜進行電解濃縮，樣品庫部分包括平行設(shè)置的兩個樣品容器，固體聚合物膜與兩個樣品容器的底部均連通，電解效果好，電解效率較高，該電解裝置使用安全，能夠有效模擬雨水的地下滲透過程。

附圖說明

圖1本發(fā)明檢測方法的操作流程圖；

圖2本發(fā)明樣品收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明檢測方法的樣品濃縮倍率計算圖；

圖5本發(fā)明實施例中2004年至2008測定數(shù)據(jù)折線圖；

附圖中：1-聚四氟乙烯漏斗；2-溢出口；3-銅網(wǎng)；4-聚四氟乙烯容器；5-溫差電偶；6-氫氣出口；7-氧氣出口；8-控制器；9-熱電制冷器；10-鋁塊；11-樣品容器；12-水傳感器；13-固體聚合物膜；14-電源；15-氣泡水準(zhǔn)儀；16-水出口閥；17-準(zhǔn)平螺釘。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

參見圖1，本發(fā)明用于檢測地下水中低水平氚含量的方法包括以下步驟：

(1)雨水樣品采集；

將圖2所示的樣品收集裝置固定在空曠的建筑物頂層收集雨水，以月為單位進行采集，采集的量為1.8～2.5l，樣品保存在帶蓋的聚四氟乙烯容器中。

(2)樣品蒸餾、電解濃縮、檢測；

1)蒸餾；

將(1)中采集的樣品用一套加熱回流的裝置進行蒸餾，樣品中分別加入0.1～0.5g高錳酸鉀和過氧化鈉氧化除去水中的雜質(zhì)，收集餾分1000～1200ml。

2)電解濃縮；

將步驟1)中收集的餾分注入圖3所示固體聚合物電解裝置中進行電解，電解倍數(shù)為1～30倍，33～1200ml水樣從電解裝置的出口閥收集，然后轉(zhuǎn)移到145ml聚四氟乙烯閃爍瓶中，再加入50～100ml液體閃爍試劑，之后用膠帶把瓶口密封好放在80～100℃水浴中加熱3～8min，把試劑瓶從水浴中取出，把瓶外的水擦干，充分振蕩，最后在瓶外噴上一層靜電消除液。

3)檢測

把步驟2)中制備的樣品瓶放入低背景液體閃爍計數(shù)儀中來測定水樣中氚的放射能。

下面結(jié)合實施例從理論上闡述本發(fā)明的可行性及有益效果。

應(yīng)用圖2所示的收集裝置，從2004年至2008年收集48個以月為單位樣品。

樣品參照圖1所示的流程中先進行蒸餾，向蒸餾燒瓶中加入0.3g高錳酸鉀和0.3g過氧化鈉，收集餾分1080ml。

將1080ml水樣注入圖3的樣品瓶7中進行電解濃縮。

根據(jù)以下公式(1)計算濃縮倍數(shù)：

式中，ti、tf分別表示最初和最后的電解樣品的放射能，vi、vf分別表示最初和最后注入電解裝置圖3中水樣的體積，β表示同位素的分離倍數(shù)，其可以根據(jù)以下公式(2)計算。

本發(fā)明中所用的固體聚合物電解裝置中濃縮倍率計算公式如式(3)所示：

本方法中采用濃縮倍率為30倍，收集樣品為36ml。然后轉(zhuǎn)移到145ml聚四氟乙烯閃爍瓶中，再加入70ml液體閃爍試劑，之后用膠帶把瓶口密封好放在100℃水浴中加熱5min，把試劑瓶從水浴中取出，把瓶外的水擦干，充分振蕩，最后在瓶外噴上一層靜電消除液。將制備好的混合液體樣品瓶放入低背景液體閃爍計數(shù)儀中進行測定。

水樣中氚的放射能根據(jù)以下公式(4)計算：

公式(4)中，h-bqs表示樣品的放射能，h-bqb表示背景樣品的放射能t表示樣品收集和測量之間的時間差，t1/2表示氚的為12.33年。

本發(fā)明實施例中的測定數(shù)據(jù)如圖5所示，圖5解釋了2004年至2008年間的地下滲透水中氚的年變化規(guī)律：由于目前環(huán)境水中的氚的主要來源于自然界，其變化規(guī)律受季節(jié)影響比較明顯，春季有數(shù)值比較高，冬季中氚的含量比較低。