全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0320163204
两种形态氚的提取及测量方法研究
史建君
(浙江大学原子核农业科学研究所 ,农业部核农学重点开放实验室　浙江 杭州　310029)
摘 　要 :氚水进入环境后以自由水氚和结合态氚的形式存在 ,本研究说明自由水氚和
结晶水氚的提取选在 130 ℃下蒸馏 8h 和在 850 ℃下氧化燃烧 4min 为佳 ,经比较试验
测定氚水的闪烁液用 7g PPO + 015g POPOP + 700ml 二甲苯 + 300ml 乙二醇乙醚为佳。
关键词 :自由水氚 ;结合态氚 ;提取 ;氧化燃烧
收稿日期 :2000203220
基金项目 :国家自然科学基金 (39870150)和浙江省自然科学基金资助项目
作者简介 :史建君 (1961～) ,男 ,浙江大学副研究员 ,从事同位素示踪和放射生态学研究
在核电站运行过程中 ,氚 (3 H 或 T) 的排放是影响环境的主要核素之一 ,而氚水 ( HTO 或
3 HOH)则更是压水堆核电站的主要放射性液态流出物。释放到环境中的氚水参与水在自然界
中的循环 ,可以被生物体摄取并参与其新陈代谢 ,然后通过食物链或呼吸道进入人体 ,造成对
人体的内照射。开展氚水生态环境行为的基础研究 ,可为估算和评价核电站环境污染提供基
础资料 ,为制定有关标准和法规提供理论依据。
氚水行为的研究在医学领域中已有较多报道 ,而在生态环境中 ,尤其在作物和土壤中行为
的研究 ,国内外报道尚少。氚的β粒子能量仅为 010186MeV ,通常用液闪烁计数仪测定其活
度。由于氚水形态的特殊性 ,首先要将两种形态的氚分离提取。在土壤2作物系统中 ,土壤中
的氚包括吸湿性水氚和结晶水氚 ,它们分别在 110～130 ℃和 850 ℃时释出 ;植物中的自由水氚
在 110 ℃以上时释放 ,而植物内的结合态氚在 700～800 ℃以上才氧化成水 ,以水蒸气形式释
出。本文对植物和土壤样品中两种形态氚的分离提取及测量方法进行了实验 ,以期找出最佳
提取和测定方法 ,为开展氚水在生态环境中的行为动力学研究提供技术支撑。
1 　材料和方法
111 　供试土壤与氚水
供试土壤小粉土 ,采自浙江大学实验农场 ,pH值 610 ,有机质 1190 % ,粘粒 (小于 01001mm)
1215 %。
氚水由中国原子能研究院同位素所提供 ,放射性比活度为 515536 ×107Bq/ ml ,放化纯度大
于 95 % ,使用前 10 倍稀释到 515536 ×106Bq/ ml。
112 　自由水氚和吸湿性水氚蒸馏提取装置
蒸馏提取装置由单列 6 孔水浴锅改制而成 ,在 6 个蒸馏孔中分别放置 6 只 100ml 梨形瓶 ,
361　核 农 学 报　2001 ,15 (3) :163～166Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
在瓶口上各接 1 个 90°弯管 ,然后接上冷凝管和弯管。在水浴锅内倒入液状石蜡 ,即组成一套
可同时提取 6 个样品的油浴蒸馏提取装置。
113 　样品的蒸馏方法
在 100ml 梨形瓶中加入潮湿土壤约 40g 或植物样品约 20g ,称量后浸入液状石蜡中 ,开启
电源 ,调节温控器进行蒸馏 ,馏出水用 10ml 量筒收集 ,每个样品的馏出水量由蒸馏前后的重量
差确定。
114 　样品放射性活度的测量
取 1100ml 馏出水注入盛 8ml 闪烁液的测样瓶中 ,若不溶则加入适量乙二醇乙醚至完全混
溶为止。闪烁液的配方为 :A 液 (5gPPO + 015gPOPOP + 700ml 甲苯 + 300ml 乙二醇乙醚) [1 ] ;B 液
(5gPPO + 014gPOPOP + 476ml 甲苯 + 524ml 乙二醇乙醚) [2 ] ;C 液 (7gPPO + 015POPOP + 700ml 二
甲苯 + 300ml 乙二醇乙醚) 。用 Wallac 1400 DSA 液闪仪测定样品的放射性活度 ,测量误差控制
在 5 %以内。
2 　结果与分析
211 　蒸馏温度和蒸馏时间的确定
在梨形瓶中加入含水率为 2613 %的土壤 40g ,分别在 110、120、130 和 140 ℃的油浴中蒸馏 ,
每隔 1h 测定水分馏出率 ,结果见表 1。
表 1 　蒸馏温度对土壤水分馏出率的影响
Table 1 　Influence of temperature on distilling ratio of water in soil ( %)
温度
temperature ( ℃)
时间 time (h)
1 2 3 4 5 6 7 8
110 0. 0 0. 0 0. 0 3. 8 5. 7 7. 6 10. 4 12. 3
120 34. 0 38. 8 41. 6 41. 6 43. 5 43. 5 45. 4 45. 4
130 43. 8 50. 4 56. 1 58. 0 60. 9 60. 9 63. 7 64. 7
140 52. 4 72. 4 78. 1 81. 9 81. 9 81. 9 81. 9 81. 9
由表 1 可见 ,在 110 ℃和 120 ℃的蒸馏温度下 ,馏出水量过少 ,尚不足 50 % ;蒸馏温度为
140 ℃时 ,4h 即可达到饱和 ;在 130 ℃下蒸馏 8h 水分馏出率可达 6417 % ,能满足实验的需要 ,但
温度不宜过高[3 ] ,故可采用 130 ℃蒸馏 8h 提取自由水氚和结晶水氚。
212 　土壤含水率对水分馏出率的影响
在 4 只梨形瓶中装入不同含水率的土壤各 40g ,在 130 ℃的油浴中蒸馏 ,每隔 1h 测定水分
馏出率 ,结果见表 2。由表 2 可见 ,随着土壤含水率的增加 ,水分馏出率也相应提高。由于总
有一部分水凝结在梨形瓶上部的瓶壁而无法馏出 ,因此导致低含水率样品水分馏出率低。对
于含水率特低的样品 (如小于 8 %)会造成蒸馏困难 ,此时可以用添加法加以解决。
213 　氚水蒸馏回收率测定
在 7 只梨形瓶中各加入不同含水量的潮湿土壤 40g ,并各加入 50μl 比活度为 5162Bq/ ml 的
氚水 ,于 130 ℃下蒸馏 8h ,取馏出水 1ml 用液闪仪测量 ,得出馏出水的比活度 ,经计算即可得蒸
馏回收率 ,其平均值为 9014 % ,结果列于表 3。
461 核　农　学　报 15 卷
表 2 　土壤含水率对土壤水分馏出率的影响
Table 2 　Influence of soil moisture ratio on distilling ratio of water ( %)
土壤含水率
soil moisture
ratio
( %)
时间 time (h)
1 2 3 4 5 6 7 8
1616 18. 1 24. 1 30. 2 30. 2 30. 2 33. 2 37. 7 39. 2
21. 4 36. 1 47. 8 52. 5 53. 7 53. 7 53. 7 56. 0 57. 2
26. 3 43. 8 50. 4 56. 4 58. 0 60. 9 60. 9 63. 7 64. 7
31. 3 56. 0 60. 8 68. 0 75. 2 75. 2 76. 8 76. 8 83. 2
表 3 　氚水蒸馏回收率
Table 3 　The distilling recovery ratio of tritium water ( %)
样品号
No. of sample
含水量
moisture content
(g)
含水率
moisture ratio
( %)
比活率
specific activity
(BqΠm1) 总活度activity(Bq) 回收率recoveryratio ( %)
1 6. 63 16. 6 35. 0 232. 1 89. 9
2 8. 55 21. 4 28. 2 241. 1 93. 4
3 10. 51 26. 3 21. 5 226. 0 87. 6
4 12. 50 31. 3 17. 1 213. 8 82. 8
5 10. 53 26. 3 22. 1 232. 7 90. 2
6 10. 57 26. 4 23. 7 250. 5 97. 1
7 10. 50 26. 3 22. 6 237. 3 91. 9
平均值 mean - - - - 90. 4
214 　氚水燃烧回收率的测定
在 11000g 风干土和 012000g 植物蒸渣粉末中各加入 100μl 比活度为 20517BqΠml 的氚水 ,
立即在 0X - 400 氧化燃烧仪中于 850 ℃下燃烧 4min ,用闪烁液 (C液 10ml)吸收释放的氚水。然
后用 100μl 同一氚水直接加入盛有 10ml 上述闪烁液的测样瓶中作比较测定 ,经多次重复 ,得土
壤的燃烧回收率为 8915 % ,植物的为 7417 %。
215 　3 种闪烁液的探测效率测定
在 A、B、C 3 种闪烁液中加入不同体积的氚水样品 ,测其对氚水的探测效率 ,结果见表 4。
比较 3 种闪烁液的探测效率 ,C液的性能大大优于 A 液和 B 液。
表 4 　3 种闪烁液的探测效率比较
Table 4 　Comparison of detection efficiency among the three scintillating solution
闪烁液
scintillating solution (ml)
样品量
quantity of sample (μl)
乙二醇乙醚
glycol ether (ml)
探测效率
detection efficiency( %)
10 (A) 10010 - 31164
8 (A) 100010 210 14145
10 (B) 10010 - 21100
10 (B) 100010 - 16168
10 (C) 10010 - 34114
8 (C) 100010 310 21119
561　3 期 两种形态氚的提取及测量方法研究
3 　讨 　论
实验结果表明 :由水浴锅改制而成的单列 6 孔蒸馏提取装置具有提取速度快 (一次可同时
提取 6 只样品) ,控温精度高 (同一点温度波动小于 1 ℃) ,工作稳定性好 (连续工作 350h 无故
障) ,安全性能好 (无明火 ,石蜡油不易着火) ,其综合性能指标大大优于单孔油浴蒸馏提取装
置[3 ] ;自由水氚和结晶水氚的提取宜选取在 130 ℃下蒸馏 8h 为佳 ;土壤样品中氚水的蒸馏回收
率和燃烧回收率分别达 9014 %和 8915 % ,植物样品的燃烧回收率为 7417 % ;经比较试验测定
氚水样品的闪烁液宜采用 C液 (7gPPO + 015gPOPOP + 700ml 二甲苯 + 300ml 乙二醇乙醚)为佳。
参考文献 :
[1 ] 　史建君 ,等. 14C2抗蚜威和14C2杀螟松喷施后对大气环境的影响. 核农学通报 ,1996 ,17 (2) :83～85
[2 ] 　陈传群 ,等. 氚水在模拟水稻田中的消长动力学. 环境科学学报 ,1994 ,14 (2) :206～210
[3 ] 　孙志明 ,等. 农业生物学研究中氚水液闪测样的制备. 核农学报 ,1993 ,14 (3) :143～144
DISTILLATION AND MEASUREMENT OF TWO FORMS OF TRITIUM
SHI Jian2jun
( Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Key Laboratory of Nuclear Agricultural Science ,
the Ministry of Agricultural , Hangzhou , Zhejiang prov . 310029)
ABSTRACT :Two forms of tritium of HTO , free water tritium and bound tritium , exist in the en2
vironment. A method was introduced to acquire free water tritium by 8 hour′s distilling at 130 ℃
and collect bound tritium by oxidative 4 minute′s burning at 850 ℃. Methods of measuring two
forms of tritium by liquid scintillometer were also discussed.
Key words :free water tritium ;bound tritium ;distilling ;oxidative burning
661 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,15 (3) :163～166