一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法与流程

本发明属于核设施环境影响评价，具体为一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法。

背景技术：

1、核设施运行过程中，放射性核素可能会通过气体形式释放到环境中，沉积降落到农作物或土壤的表面。氚是核设施气态流出物中的关键核素，氚主要以氚化水(hto)形式存在，释放到大气中的氚化水进入农作物主要通过两条途径：一是通过植物叶片进入植物；二是植物通过根系吸收沉积在从土壤中的氚化水。农作物中氚的存在形式有两种：组织自由水氚(tfwt)和有机氚(obt)。

2、气载核素在农作物的生态转移是核环境评价的重要环节，相关生态转移参数是公众食物链内照射剂量估算的关键数据。

3、目前国内气载核素在农作物的生态转移实验研究过程中存在着污染方式简单、污染时间短、模拟程度低等缺点，实验方法需要进一步优化。《氚化水气态释放后在植物中的迁移转化行为》(申慧芳，中国原子能出版社，2016年)进行农作物的氚污染试验，农作物包括大豆、油菜，氚污染农作物的时间是1h，污染时间很短。《氚化水蒸气短期暴露后胡萝卜中氚的浓度》(审慧芳，姚仁太，辐射防护，2017年，第37卷第1期，p50-54)报道研究气态氚化水(hto)事故释放后胡萝卜对hto的吸收和有机结合氚(obt)的形成，在4个不同的生长发育期把盆栽的胡萝卜暴露于氚化水蒸气1h，并于试验结束和收获时分别测量胡萝卜地上和地下部分的组织自由水氚(tfwt)和有机结合氚(obt)的含量。

4、由于氚化水具有挥发性，无法在开放空间进行农作物的长期污染试验。如果在密封空间进行氚化水长期污染农作物试验，密闭舱与外界无气体交换，湿度升高，会造成农作物叶面发黄现象，生长异常，将农作物移出至户外生长后仍难以恢复。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，采用该方法能够模拟放射性核素在农作物的长期迁移转移过程，既能满足氚对农作物长期污染的实验条件，同时又能保证农作物样本的正常生长，实用性和可操作性较强。

2、为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：

3、一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，包括以下阶段：

4、第一阶段：开展实验舱的第1周期氚污染试验，具体包括以下步骤：

5、s11、将多个农作物样本放置在密封实验舱内，将气载氚化水喷入所述密封试验舱，同时开启自循环通风系统，使农作物样本在所述密闭实验舱内正常生长第一时长；

6、s12、当农作物样本在所述密闭实验舱内正常生长第一时长后，对所述密封实验舱内空气中放射性核素进行去污处理，确保空气中放射性核素低于排放限值；

7、s13、试验进行到第二时长后，开启高效通风过滤系统进行通风，直到所述密封实验舱内放射性核素浓度降低到环境水平；

8、s14、第1周期氚污染试验结束后对所述密封实验舱内的农作物样本进行取样分析，其余农作物样本留在所述密封实验舱内进入第2周期氚污染试验；

9、第二阶段：按照实验舱的第1周期氚污染试验方法对密封实验舱里的剩余农作物样本开展第2周期氚污染试验，试验结束后对农作物样本进行取样分析；

10、第三阶段：按照实验舱的第1周期氚污染试验方法对密封实验舱里的剩余农作物样本依次开展第3周期和第4周期氚污染试验，试验结束后不采集农作物样本；

11、第四阶段：按照实验舱的第1周期氚污染试验方法对密封实验舱里的剩余农作物样本开展第5周期氚污染试验，试验结束后对农作物样本进行取样分析。

12、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s11中采用压缩空气式雾化器做为源项发射器，将气载氚化水喷入所述密封试验舱内。

13、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s11中通过雾化将65％以上的氚化水雾化为5μm以下的颗粒，雾化颗粒中位粒径为3.9μm±25％。

14、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s11中在所述第一时长内，在不同时间点进行空气中放射性核素的样品采集分析，确定空气中放射性核素的活度浓度变化情况。

15、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s11中所述第一时长为24小时。

16、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s12中对所述密封实验舱内空气中放射性核素进行去污处理的方法为：采用变色硅胶吸收氚尾气。

17、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s12中在去污结束时，对所述密封实验舱内空气中的放射性核素进行取样分析，以确保空气中放射性核素低于排放限值。

18、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，步骤s13中所述第二时长为34小时，试验34小时后开启高效通风过滤系统进行通风直到第168小时。

19、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，对所述密封实验舱内的农作物样本进行取样分析具体为：测量不同周期中样品的组织自由水氚和有机氚的活度浓度，分别计算样品的组织自由水氚和有机氚与所述密封实验舱空气水中氚活度浓度的比值，获得cr值，从而获得不同周期的氚cr值的变化趋势。

20、进一步，如上所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，所述方法中农作物样本采用盆栽方式，处于开花期，生长茂盛。

21、采用本发明所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，具有以下显著的技术效果：

22、本发明利用自主设计的密封实验舱，采用脉冲式、周期性投源污染方法，模拟气载核素氚在农作物的长期污染，研究氚在农作物茄子的生态转移行为，为公众食物链内照射剂量估算提供重要的生态转移参数。该试验方法既满足氚对农作物长期污染的实验条件，同时又保证了农作物样本的正常生长。

技术特征：

1.一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，包括以下阶段：

2.根据权利要求1所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s11中采用压缩空气式雾化器做为源项发射器，将气载氚化水喷入所述密封试验舱内。

3.根据权利要求2所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s11中通过雾化将65％以上的氚化水雾化为5μm以下的颗粒，雾化颗粒中位粒径为3.9μm±25％。

4.根据权利要求1所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s11中在所述第一时长内，在不同时间点进行空气中放射性核素的样品采集分析，确定空气中放射性核素的活度浓度变化情况。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s11中所述第一时长为24小时。

6.根据权利要求1所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s12中对所述密封实验舱内空气中放射性核素进行去污处理的方法为：采用变色硅胶吸收氚尾气。

7.根据权利要求6所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s12中在去污结束时，对所述密封实验舱内空气中的放射性核素进行取样分析，以确保空气中放射性核素低于排放限值。

8.根据权利要求5所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，步骤s13中所述第二时长为34小时，试验34小时后开启高效通风过滤系统进行通风直到第168小时。

9.根据权利要求7或8所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，对所述密封实验舱内的农作物样本进行取样分析具体为：测量不同周期中样品的组织自由水氚和有机氚的活度浓度，分别计算样品的组织自由水氚和有机氚与所述密封实验舱空气水中氚活度浓度的比值，获得cr值，从而获得不同周期的氚cr值的变化趋势。

10.根据权利要求1所述的用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，其特征在于，所述方法中农作物样本采用盆栽方式，处于开花期，生长茂盛。

技术总结
本发明涉及一种用于模拟气载核素氚在农作物生态转移的试验方法，属于核设施环境影响评价技术领域，该方法包括：第1周期氚污染试验，将农作物样本放在实验舱内，将气载氚化水喷入试验舱，开启自循环通风系统，使样本正常生长第一时长；然后对舱内空气中放射性核素去污；试验第二时长后开启高效通风过滤系统通风，直到舱内放射性核素浓度降到环境水平；最后对农作物样本取样分析，其余样本留在舱内进入第2周期；按照第1周期方法开展第2周期试验和取样分析；按照前述方法依次开展第3、4周期试验，结束后不采集样本；开展第5周期试验，结束后取样分析。本发明提供的方法既能满足氚对农作物长期污染的实验条件，又能保证农作物样本的正常生长。

技术研发人员：韩宝华,张超,冯青靓,曹俏,王欣妮,张晟,乔新燕,刘强强
受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15