北京市大气中Pb-210等放射性核素活度浓度历史值评估

Along with the process of urbanization and industrialization, the energy consumption has growth rapidly, which has resulted in severe non-radiation air pollution. However, there are no available data about the impact of atmospheric radioactivity due to urbanization and industrialization. Radionuclides in the atmosphere can cause not only external exposure but also internal exposure through inhalation. Thus,activity concentration of the atmosphere is a crucial data to assess population dose and a parameter to indicate the quality of atmospheric radiation environment. In this project, the tree-rings would be applied to obtain the history data of radioactivity concentration in the atmosphere of Beijing. The amount of radionuclides in the tree-rings, as well as the roots and stems, determined by liquid scintillation spectrometer, anti-Compton HPGe gamma spectrometer and mass spectrometry would be studied, and the isotope migration in the tree-rings is also analyzed.Then, the relationship of radionuclide activity concentration in the tree-rings and in the atmosphere would be established, and the dynamic behavior of atomospheric radioactivity in Beijing would be obtained.The aim of this project is to reveal the influence of industrialization and urbanization to atmospheric radiation and provide the data to assess population dose, which also could provide an useful information to the urban development and energy policies.

在工业化和城市化进程中，由于能源消费的增加和人民生产生活方式的变化，大气非放射性污染问题已日益凸显。然而，工业化和城市化对大气中放射性的影响尚未有研究报道。大气中的放射性核素不仅可以造成外照射，也可以通过吸入造成内照射,其活度浓度是计算国民剂量基础性数据，也直接反映了大气辐射环境质量变化。本项目研究利用树木年轮重建大气中放射性活度，评估北京市大气中Pb-210等放射性核素活度历史值。具体内容包括：利用质谱仪、液闪谱仪和反康高纯锗γ谱仪等设备，测量树木年轮中的Pb-210等放射性核素活度浓度；分析放射性核素进入树木年轮途径和径向迁移规律；建立放射性核素在树木年轮中和在大气中的活度浓度关联数学模型，获取北京市大气中放射性活度的历史数据。本项目旨在揭示工业化和城市化对大气放射性影响规律,为辐射环境质量评价和国民剂量计算提供基础性数据，为城市发展规划和能源结构调整政策的制定提供强而有力的支撑。

在工业化和城市化进程中，由于城市能源消费的增加和人民生产生活方式的变化，大气非放射性污染问题已日益凸显。然而，工业化和城市化进程对大气中放射性的影响尚未有研究报道。本项目利用树木年轮学研究和分析北京市在工业化和城市化进程中大气中Pb-210活度浓度变化。通过对历年数据进行统计和分析，发现北京市在1998-2014年GDP、工业产值、能源消费和人口数量增长速度最快，为工业化和城市化最为迅速时期。用ICP-MS进行了测量清华大学西门附近梧桐树（树龄54a）的各年轮样品中Pb浓度及同位素之比。年轮中重金属元素Pb元素浓度随着北京市工业化和城市化进程中不断增长，最高浓度为131g/g.木材，对应的年份为2014年。1997年的树木年轮Pb-206/Pb-207和Pb-208/Pb-206突变，这是由于北京市在此年全面禁止使用含Pb汽油引起的。这说明了Pb为稳定元素，在树木年轮径向迁移可以忽略，否则Pb同位素之比不会突变。用井型HPGe谱仪测量这些年轮灰中Pb-210活度浓度，在1.39~7.63 Bq/kg.木材之间，最高值出现在1998年，最低值出现在1978年，活度并未随着工业化和城市化进程呈现增长趋势，反而自2008年呈现下降趋势。用井型HPGe谱仪测量分析了房山区紫草坞杨树（树龄38a）的各年轮样品的Pb-210活度浓度，在0.46-5.74Bq/kg.木材之间，发现1977-1988年树木年轮中Pb-210的活度浓度呈增长趋势，自1989年起呈下降趋势。采样点距燕山石化不足10km，杨树年轮Pb-210变化可能受其生产及排放的影响。研究表明（1）Pb元素为稳定元素，在树木年轮中径向迁移可以忽略；（2）树木年轮中Pb-210浓度反映了大气中Pb-210活度浓度变化。（3）北京市大气中Pb-210活度浓度并未随着快速城市化和工业进程中增长。