C的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于辐射环境监测领域，具体涉及一种环境水体中14c的分析方法。
【背景技术】
[0002] 14c是广泛存在于环境中的一种碳的放射性同位素，是纯β辐射体，半衰期约为 5, 730±40年。近年来，随着我国核电事业的发展，14C作为关键核素在核设施排放对周围环 境、陆地和海洋生态系统的影响评价中起着重要作用。由于 14C的半衰期很长且它参与地质 系统中的迀移及食物链碳循环，因此14C是局部环境和全球范围内对居民产生辐射照射的 潜在源项之一，在核电站与核燃料后处理厂等污染源周围的辐射环境监测中 14C也是必测 核素之一。
[0003] 核电站排放的14C大多会以气态14C02的形式释放，少数 14C将在水中随废液流出。 CANDU型重水堆14C的产生量要明显高于轻水堆。
[0004] 水中的14c是由大气二氧化碳通过气一海界面交换进入海洋并溶解于海水、湖水， 水中的碳主要有溶解无机碳（DIC)、溶解有机碳（D0C)、颗粒态有机物（P0C)三种形式，绝大 部分以DIC形式存在。水中DIC以C0 2、H2C03、HC03、C03 2存在，各组分含量受PH值控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种环境水体中14C的分析方法，提高样品中碳的回收率和 测量的探测效率，操作简单，所需设备、条件容易满足。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种环境水体中14C的分析方法，包括如下步骤：
[0007] (1)向置于密闭容器中的水样中加入Η3Ρ04溶液；
[0008] (2)向密闭容器中通入氮气，将水中的C02吹出，并进入NaOH溶液被吸收；
[0009] (3)调节吸收C02后的溶液的PH值至11，然后逐步加入饱和CaCl 2溶液直至CaCO 3 沉淀不再产生，将CaC03沉淀干燥至恒重；
[0010] (4)将得到的0&0)3取样装入0)2释放吸收装置中，通过向0 &0)3中加酸释放0)2， 并通过Carbo-sorb吸收液吸收释放的C02，计算得到C02的吸收量；
[0011] (5)向吸收了 0)2的Carbo-sorb吸收液中加入闪烁液，混合均匀避光静置一段时 间后，置于液闪谱仪内进行测量，根据液闪谱仪测量的计数率计算 14c的放射性浓度。
[0012] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤⑴中所述的氏?04溶液为分 析纯浓磷酸，1L水样中加入4mlH 3P04溶液。
[0013] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤（2)中氮气通过鼓泡器将水 中的0) 2以细小的气泡形式吹出，氮气的流速为2L/min，通入时间为180min。
[0014] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤（2)中NaOH溶液的浓度为 2mol/L~3mol/L，分三级吸收吹出的C0 2，然后将三级NaOH溶液收集到一起。
[0015] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤⑶中用NH4C1调节NaOH溶 液的PH值。
[0016] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤⑷中释放C02的具体做法 是：通过向CaC0 3*缓慢滴加磷酸，控制C0 2的释放速度，并通入氮气将生成的C0 2气体吹 出，直到反应溶液彻底清澈，停止加酸和通气。
[0017] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤（4)中通过分别称量吸收前 和吸收后的Carbo-sorb吸收液的重量，两项相减得到C0 2的吸收量。
[0018] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤（5)中在液闪谱仪内进行测 量时，在液闪谱仪1~30keV能量段计数。
[0019] 进一步，如上所述的环境水体中14C的分析方法，步骤（5)中计算14C的放射性浓度 的公式如下：
[0020]
[0021] 式中：A为样品中放射性浓度；E为14C的计数效率（对液闪谱仪进行刻度得到）； η为所测水样品的计数率（由液闪谱仪测得）；n。为本底计数率；Y为整个制样流程的化学 回收率;m是浓集水样后生成的碳酸钙的质量; mi为取样进行测量的碳酸钙的质量；V为水 样的体积。
[0022] 本发明的有益效果如下：本发明采用鼓泡法对水样进行浓集前处理，Carbo-sorb 直接吸收法进行液闪测量。向水样中加入磷酸用氮气驱赶C02进入NaOH溶液进行吸收，然 后调节pH值并加入饱和CaClj·#液进行CaCO 3沉淀，再向沉淀中加酸，用Carbo-sorb吸收 释放的C02，使用液闪测量。采用本发明所述的一种环境水体中 14C的分析方法，可提高样品 中碳的回收率和测量的探测效率，操作简单，所需设备、条件容易满足。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的一种环境水体中14C的分析方法流程图；
[0024] 图2为不同捕集时间对NaOH溶液吸收效率的影响示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0026] 如图1所示，本发明所提供的一种环境水体中14C的分析方法，主要包括如下步 骤：
[0027] (1)向置于密闭容器中的水样中加入Η3Ρ04溶液（分析纯）；
[0028] (2)向密闭容器中通入氮气，将水中的C02吹出，并进入NaOH溶液被吸收；氮气通 过鼓泡器将水中的C0 2以细小的气泡形式吹出；NaOH溶液可分三级吸收吹出的C0 2，然后将 三级NaOH溶液收集到一起；水中含碳量一般小于100mg/L，可据此估算相应的NaOH用量；
[0029] (3)调节吸收C02后的NaOH溶液的PH值至11，然后逐步加入饱和CaCl 2溶液直至 CaC03沉淀不再产生，将CaC03沉淀干燥至恒重；
[0030] (4)将得到的CaC03取样装入0)2释放吸收装置中，通过向CaC0 3中加酸释放C02， 并通过Carbo-sorb吸收液吸收释放的C02，计算得到C0 2的吸收量；
[0031] (5)向吸收了 0)2的Carbo-sorb吸收液中加入闪烁液，混合均匀避光静置一段时 间后，置于液闪谱仪内进行测量，根据液闪谱仪测量的计数率计算 14c的放射性浓度。
[0032] Carbo-sorb吸收液为美国PE公司的市售商品，主要成分为碱石棉。闪烁液可采用 Permafluor闪烁液，也是PE公司的商品，是在碱性环境中使用的闪烁液，可与Carbo-sorb 配套用。
[0033] 本发明对上述方法通过不同的条件实验来确定最佳的参数取值。
[0034] 1) N2的不同流速对NaOH溶液吸收效率的影响
[0035] 取自来水50L，加入200ml Η3Ρ04,用氮气鼓泡将水中C02吹出，四级吸收，每个玻璃 吸收瓶内为2mol/L NaOH溶液150ml，载气流速分别为l、2、3L/min。通入氮气180min后， 收集碱液，调节PH值后加入CaCl 2，生成的0&〇)3质量如表1所列。流速过大时可能会直接 将C0 2吹出，综合考虑后选取N 2的流速为2L/min，三级吸收。
[0036] 表1不同氮气流速