土壤放射性分析技术与方法

　　土壤放射性分析是环境监测、核安全评估、地质调查及污染场地修复中的关键环节，主要用于测定土壤中天然放射性核素(如 ²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K)和人工放射性核素(如 ¹³⁷Cs、⁹⁰Sr、²³⁹Pu)的活度浓度，以评估辐射剂量、污染来源及生态风险。

　　伽马能谱法(高纯锗HPGe探测器) - 首选和核心方法

　　原理：不同核素衰变时发射特征能量的γ射线。HPGe探测器能极高分辨率地分辨这些能量。

　　优点：

　　非破坏性分析：样品前处理后直接测量，无需复杂化学处理。

　　多核素同时测定：一次测量可分析¹³⁷Cs、⁴⁰K、²²⁶Ra(通过子体²¹⁴Bi/Pb)、²³²Th(通过子体²⁰⁸Tl/²²⁸Ac)等多种核素。

　　高灵敏度与准确性。

　　流程：将处理好的土壤样品装入标准几何容器(如Marinelli烧杯)，密封静置≥3周，使氡(²²²Rn)与其子体达到放射性平衡，然后上机长时间测量(通常12-24小时以上)。

　　关键：必须使用与样品基质和密度匹配的标准源进行效率刻度，以准确计算活度。

　　总α/总β计数法 - 快速筛查方法

　　原理：测量样品中所有α或β放射性粒子的总计数率。

　　应用：快速判断样品放射性水平是否异常，或作为化学分离前的初筛。无法区分核素种类。

　　流程：将样品灰化、研磨、压片制成薄源，用α/β闪烁计数器或正比计数器测量。

　　放射化学分离 + 精密测量技术 - 针对特定核素

　　对于不发射γ射线或γ分支比很低的核素(如⁹⁰Sr、⁹⁹Tc、Pu同位素、²¹⁰Po)，必须经过复杂的化学分离和纯化。

　　流程：

　　样品消解：用强酸(HNO₃, HF, HCl等)完全溶解土壤样品。

　　化学分离：通过沉淀、溶剂萃取、离子交换色谱、萃取色谱(如UTEVA, TRU树脂)等方法，从复杂基体中高选择性分离出目标核素。

　　制源与测量：

　　α谱仪：用于测量钚、镅、镭等同位素。分离后的样品电镀或不锈钢片上，形成薄源进行测量。

　　液闪谱仪：用于测量³H、¹⁴C、⁹⁰Sr(通过其子体⁹⁰Y)等纯β核素。

　　电感耦合等离子体质谱：特别是ICP-MS或加速器质谱，用于测定超痕量的长寿命放射性核素(如²³⁹Pu、²⁴⁰Pu、¹²⁹I)。灵敏度极高，所需样品量少。

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