DZ/T 0064.79-2021《地下水质分析方法 第79部分：氚的测定》全文与要点

标准概况

DZ/T 0064.79-2021《地下水质分析方法 第79部分：氚的测定 放射化学法》是DZ/T 0064《地下水质分析方法》系列标准的第79部分，由自然资源部发布，2021年2月22日发布、2021年7月1日实施，代替DZ/T 0064.79-1993《地下水质检验方法 放射化学法测定氚》

标准定位

本部分规定了放射化学法测定地下水中氢放射性同位素氚的方法，适用于地下水资源调查、评价、监测和利用等水样中氚的测定，检测用水的体积为250mL、最低检测浓度为1TU。氚（3H，T）是氢的放射性同位素，半衰期12.43年（4500±8天），天然水中氚主要来自宇宙射线与大气的作用（天然氚）和上世纪核试验（人工氚，1963年达到峰值）。地下水氚含量是判断地下水年龄（滞留时间）、补给来源和混合过程的重要示踪指标：含氚水指示1950年代以来的"现代水"补给，无氚水指示老水。

方法原理

氚是氢的一种同位素，具有β放射性（低能β射线，最大能量18.6keV），在水中以氚水（HTO）的形式存在。水样首先经过常压蒸馏，除去盐分和大部分淬灭物质及干扰的放射性核素；然后进行电解浓缩（氚在电解时富集于剩余水中），浓缩液中和后进行真空蒸馏；取一定量的馏出液与一定量的闪烁液混合并乳化，乳化好的样品用低本底液体闪烁谱仪对氚的β放射性进行计数，根据其放射性活度计算水样中氚的含量。

主要技术内容

试剂或材料。 标准氚水（氚含量约为7dpm/g）、无氚水（氚含量小于1TU）、高锰酸钾、过氧化钠、闪烁液（PPO 6g和POPOP 0.3g溶于1000mL甲苯，加曲拉通X-100 500mL混合，贮于棕色瓶避光保存；计数瓶中加入12mL闪烁液和8mL无氚水摇匀后测量400min，平均计数率接近1cpm即可使用）、二氧化碳气（纯度≥98%）。
仪器设备。 低本底液体闪烁谱仪（工作环境应封闭、避光，远离其他放射源）、电导率仪、恒温低温水浴（控温精度0.5℃±0.3℃）、镍-低碳钢电解池、可调直流稳压电源、全玻璃磨口蒸馏器、天平（感量0.01g、量程大于5kg）、真空蒸馏系统（真空系统、收集瓶、电热箱）、计数瓶（20mL，聚乙烯或石英、聚四氟乙烯）。
试验步骤。 常压蒸馏（取300mL水样加高锰酸钾呈紫红色、加过氧化钠使pH约12，常压蒸馏弃去开头几毫升，收集蒸馏液检测电导率应小于10.0μS/cm）→电解水样（先调节阳极位置使电解后剩10-15mL；称重得电解前水样初始质量WI；电解池放入0.5℃恒温低温水浴，起始电解电流缓慢升至15A进行电解，电解水产生的氢氧混合气体安全引到室外；电解电流降至零时结束，称重得WF，计算电解浓缩倍数α=WI/WF）→真空蒸馏（向电解池内缓慢通入二氧化碳5min中和电解液；启动真空泵抽真空3min，收集瓶部分放入液氮冷却继续抽真空3min；电解池接入恒温电热箱温度控制在110℃以内，冷凝蒸馏20-30min；取下液氮、用电吹风升温使蒸馏液融化，密封保存）→制备试样（本底试样：无氚水蒸馏液8.00g+12.0mL闪烁液；待测试样：8.00g蒸馏液+12mL闪烁液；标准试样：8.00g标准氚水+12mL闪烁液）→测定（试样避光存放12h，按氚测量条件每个样品测量10-20min、循环测量5-10次，每个样品总计数时间大于400min）。
数据处理。 仪器计数效率E=NST/AST×100%；电极氚分离系数β=-ln(RST)/ln(αST)；水样电解回收率R=α^β（由电极分馏系数和浓缩倍数计算）；氚含量A=139.44×α·E·R·m·(NGSA-NB)·e^λt（式中139.44为换算系数，1dpm/g=139.44TU，λ为氚衰变常数1.5403×10⁻⁴/天，t为取样到测量时间间隔）；不确定度U按计数统计计算，置信水平约95%时覆盖因子取2；结果表达为A±U。
精密度和质量保证。 同一操作人员在15天内对氚活度为15TU的水样重复12次测定，相对标准偏差3.4%。每批样品至少做两个空白试验（无氚水全流程，结果不高于最低检测浓度）；每隔两个月电极要电解一次空白加标样品以修正电极分馏系数；每批随机抽取20%试样作检查分析样。

知识点总结

"电解浓缩"把低本底测量推向更低检出限。 氚是低能β发射体，天然水中氚含量极低（TU级），直接测量难以达到1TU的检测要求。电解浓缩利用电解水时氚（HTO）比普通水（H2O）更难电解（氚在剩余水中的富集），把250mL水样浓缩到10-15mL，使氚含量提高十余倍——"电解浓缩+低本底液体闪烁计数"的组合把检测能力推到1TU，是水文地质氚测定的关键技术。
氚是地下水定年的"时钟"。 氚的半衰期12.43年，1960年代核试验高峰使大气氚背景升高了几个数量级并逐步衰减回落。地下水氚含量解读：含氚（>1TU）表明水中含有1952年以后补给的现代水成分，氚含量越高现代水比例越大；无氚水（<1TU）表明水样为1952年以前补给的"老水"——结合半衰期和补给历史，可判断地下水年龄和更新速率，是水文地质调查（地下水补给、径流、排泄研究）的核心示踪手段。
"蒸馏除盐、电解浓缩、真空蒸馏纯化"三步前处理。 常压蒸馏除去盐分和大部分淬灭物质及干扰核素；电解浓缩提高氚浓度；真空蒸馏（低温低压）进一步纯化浓缩液并回收氚水——每一步都有明确目的：盐分会淬灭闪烁发光（降低计数效率），干扰核素会抬高本底，杂质影响乳化效果。前处理质量直接决定测量数据质量。
标准-本底-样品"三试样同步测量"。 标准试样（已知氚活度）用于计算仪器计数效率E，本底试样（无氚水）用于扣除本底计数，待测试样用于计算氚含量——三试样同步测量、循环计数，保证效率和本底的稳定扣除，是放射性计数的标准做法。

适用读者

本标准适用于地质实验室、水文地质研究机构、辐射环境监测机构的分析测试人员，水文地质调查（地下水年龄测定、补给来源研究）项目、同位素水文地质研究、矿泉水氚含量评价的技术人员，以及高校同位素水文学、水文地质专业师生。

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