海產(chǎn)品中氚的測定管式燃燒法（征求意見稿）

編制說明

1工作簡況

1.1任務(wù)來源

2023年1月13日，北京預(yù)防醫(yī)學(xué)會發(fā)出了關(guān)于開展2023年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制工

作的通知，公開征集公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，旨在發(fā)揮學(xué)會

的學(xué)術(shù)引領(lǐng)作用，完善北京衛(wèi)生健康標(biāo)準(zhǔn)體系。

2021起北京市疾病預(yù)防控制中心承擔(dān)著北京市科學(xué)技術(shù)委員會課題“海產(chǎn)品

中放射性元素的檢測技術(shù)及風(fēng)險評估研究”（Z211100007021010），建立海產(chǎn)品中

氚的測量方法是課題的研究目的之一?；诔袚?dān)相關(guān)課題前期研究的基礎(chǔ)上，

2023年2月北京市疾病預(yù)防控制中心牽頭向北京預(yù)防醫(yī)學(xué)會申請《海產(chǎn)品中氚

的測定管式燃燒法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，2023年3月23日經(jīng)北京預(yù)防醫(yī)學(xué)會團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)論證會專家組協(xié)商一致同意立項(xiàng)，立項(xiàng)編號“202323”。

1.2起草單位

本文件起草單位分別為北京市疾病預(yù)防控制中心，福建省職業(yè)病與化學(xué)中毒

預(yù)防控制中心和核工業(yè)北京地質(zhì)研究院。

1.3工作過程

表1.1工作過程進(jìn)度表

時間工作內(nèi)容

2023年3-4月調(diào)研國內(nèi)外海產(chǎn)品中氚現(xiàn)狀，包括限值標(biāo)準(zhǔn)、前處理方法、

儀器設(shè)備、測量方法、活度水平和探測下限等

2023年4-5月在調(diào)研資料的基礎(chǔ)上和各合作單位討論目前海產(chǎn)品中氚

測定中主要存在的問題，實(shí)施管式燃燒法測定海產(chǎn)品中氚

可能面對的困難，確定海產(chǎn)品中氚的測定的技術(shù)路線

2023年5月5日參加“北京預(yù)防醫(yī)學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)”培訓(xùn)會

2023年5月測定實(shí)際樣品，形成方法文本及撰寫方法研制報告

2023年6-7月方法驗(yàn)證方案設(shè)計，組織進(jìn)行方法驗(yàn)證

2023年8月匯總驗(yàn)證單位的方法驗(yàn)證報告，征求意見稿和編制說明撰

寫。

1.4標(biāo)準(zhǔn)編制組成員及其所做的主要工作

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：王歡，馬永忠，孫亞茹，姚美男，白斌，張燕，鄭琪珊，

王鐵健，田飛。

表1.2標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)分工

人員（單位）承擔(dān)工作

王歡（北京市疾病預(yù)全面負(fù)責(zé)海產(chǎn)品中氚的測定管式燃燒法的研制工作：包

防控制中心）括方法研制技術(shù)的調(diào)研和方案制定，撰寫方法文本，組

織方法驗(yàn)證，進(jìn)行方法研制實(shí)驗(yàn)，撰寫征求意見稿和編

制說明。

馬永忠（北京市疾病協(xié)調(diào)項(xiàng)目的實(shí)施、開展、上報以及材料的審核工作。

預(yù)防控制中心）

孫亞茹（北京市疾病參與方法研制實(shí)驗(yàn)，負(fù)責(zé)對方法文本的文字、公式的校

預(yù)防控制中心）準(zhǔn)編輯。

姚美男（北京市疾病參與方法研制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證單位實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總。

預(yù)防控制中心）

白斌（北京市疾病預(yù)協(xié)調(diào)項(xiàng)目的實(shí)施、開展、上報以及材料的審核工作。

防控制中心）

張燕，鄭琪珊（福建參加方案的制定和標(biāo)準(zhǔn)起草過程的研討，并提出修改意

省職業(yè)病與化學(xué)中見。參與驗(yàn)證工作，包括驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證報告的撰寫工

毒預(yù)防控制中心）作。

王鐵健，田飛（核工參加方案的制定和標(biāo)準(zhǔn)起草過程的研討，并提出修改意

業(yè)北京地質(zhì)研究院）見。參與驗(yàn)證工作，包括驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證報告的撰寫工

作。

2標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性和預(yù)期效果

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性

2.1.1氚的基本性質(zhì)

氚是氫的放射性同位素，通過β粒子衰變?yōu)榉€(wěn)定的3He，物理半衰期為12.3年，

β射線最大能量為18.6keV，平均能量為5.7keV，在空氣中的平均射程為0.56μm。

在自然界中，氚是由高能宇宙射線與上層大氣中的氧原子和氮原子相互作用自然

形成。然而，自核能問世以來，其主要的生產(chǎn)和釋放來源一直來自核設(shè)施，特別

是重水反應(yīng)堆(HWR)。

2.1.2氚對人體的危害

氚由于射程短，不易對人體產(chǎn)生外照射危害，但由于較長的半衰期及較高的

同位素交換率和氧化率，進(jìn)入機(jī)體后會對人體組織和器官造成內(nèi)照射危害。可能

引起細(xì)胞損傷效應(yīng)、染色體畸變和急性損傷效應(yīng)等。

海產(chǎn)品中的氚以組織自由水氚（TFWT,tissuefreewatertritium）和有機(jī)結(jié)合

氚(OBT,organicallyboundtritium)的形態(tài)存在。人體食入的組織自由水氚進(jìn)入血

液后迅速與全身的水完全混合，氚水中的一部分（1%～5%，平均3%）轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

有機(jī)結(jié)合氚。人體食入的有機(jī)結(jié)合氚以不同的化合物形態(tài)（如蛋白質(zhì)、碳水化合

物、脂肪、氨基酸等）存在，吸附在氧、硫、氮、磷原子上的氚和容易與身體水

代謝庫中的氫進(jìn)行交換，然而結(jié)合到碳上的氚代謝很慢，有機(jī)結(jié)合氚的生物半排

期是40天。

相比于組織自由水氚，海產(chǎn)品中的有機(jī)結(jié)合氚所致內(nèi)照射劑量更高。因此，

建立海產(chǎn)品中氚的測定方法，分別測定食品中組織自由水氚和有機(jī)結(jié)合氚的含量，

進(jìn)行氚致居民受照劑量估算，對保護(hù)公眾健康具有重要意義。

2.1.3海產(chǎn)品中氚測定的必要性

2021年4月13日，日本政府正式?jīng)Q定，將福島第一核電站經(jīng)過處理的核污

水排放入海。排放行動預(yù)計于2023年啟動，將持續(xù)數(shù)十年，本次排放125萬噸

核污水主要涉及氚（排放濃度60000Bq/L）、碳-14（排放濃度不詳）及其他放

射性核素（濃度較低）。2023年8月24日，日本政府宣布福島第一核電站核污

水開始排入海洋，計劃排放30年。福島核電站核污水排入大海后，將對海洋環(huán)

境、海洋生物、近海的農(nóng)產(chǎn)品造成放射性污染。海洋生物可以通過新陳代謝從環(huán)

境中吸收和積累放射性物質(zhì)，成為放射性物質(zhì)的攜帶者與傳播者，還可以經(jīng)由食

物鏈在高營養(yǎng)級生物中富集和傳遞。通過食用被污染的海產(chǎn)品，間接攝取了被污

染海水中的各種放射性核素，有可能影響人類的飲食安全。

我國海洋漁業(yè)資源豐富，鑒于我國海產(chǎn)品存在被核污水污染的風(fēng)險，因此建

立海產(chǎn)品中氚的測定方法，為海產(chǎn)品中氚的常規(guī)監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測提供技術(shù)支撐，

具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2.2預(yù)期效果

建立海產(chǎn)品中氚的測定方法，實(shí)現(xiàn)分別測定海產(chǎn)品中組織自由水氚和有機(jī)結(jié)

合氚的含量，使本方法在海產(chǎn)品中氚的常規(guī)監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測中得到推廣使用。

三、標(biāo)準(zhǔn)編制的原則和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)的編制結(jié)合國內(nèi)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)，為保護(hù)人類健康，對海產(chǎn)品中氚

的測定進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，建立檢測方法，同時選擇3個單位開展方法驗(yàn)證，進(jìn)一

步確認(rèn)方法的有效性和適用性。通過前期調(diào)研，本標(biāo)準(zhǔn)既參考了國外最新和應(yīng)用

較廣的檢測技術(shù)，同時又考慮國內(nèi)現(xiàn)有檢測機(jī)構(gòu)的檢測能力和實(shí)際情況。

四、主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)

4.1方法原理

本方法擬采用冷凍干燥法收集海產(chǎn)品中組織自由水氚，管式燃燒法收集海產(chǎn)

品有機(jī)結(jié)合氚，經(jīng)純化后制樣，通過液體閃爍計數(shù)器分別測定組織自由水氚和有

機(jī)結(jié)合氚含量。

組織自由水氚：海產(chǎn)品鮮樣經(jīng)真空冷凍后，存在于組織、細(xì)胞和細(xì)胞間隙中

游離態(tài)的水結(jié)冰，利用升華原理，固態(tài)冰升華為水蒸氣，再經(jīng)過冷凍和解凍后，

成為自由水，經(jīng)純化后與閃爍液混勻，用液體閃爍計數(shù)器測定樣品中組織自由水

氚的含量。

有機(jī)結(jié)合氚：干燥后的海產(chǎn)品樣品放入管式氧化燃燒裝置中，通入設(shè)定比例

的氧氣/氮?dú)饣旌蠚怏w，預(yù)設(shè)升溫程序，加熱氧化燃燒，海產(chǎn)品中有機(jī)結(jié)合氚轉(zhuǎn)

化成水蒸汽后通過冷凝收集形成冷凝水。冷凝水中加入高錳酸鉀和碳酸鈉后常壓

蒸餾，純化所得水樣品與閃爍液混勻，用液體閃爍計數(shù)器測定樣品中有機(jī)結(jié)合氚

的含量。

4.2主要技術(shù)依據(jù)

4.2.1組織自由水氚收集后純化實(shí)驗(yàn)

海產(chǎn)品中收集的組織自由氚水中陽離子濃度較高，導(dǎo)致電導(dǎo)率較高。如果氚

活度較低，使用固體聚合物電解質(zhì)電解濃集裝置對氚進(jìn)行電解濃集時，需要降低

電導(dǎo)率再進(jìn)行電解濃集，再使用液體閃爍計數(shù)器測量。利用陽離子交換樹脂可以

起到純化組織自由氚水降低電導(dǎo)率的作用。本研究利用陽離子交換樹脂裝柱，柱

高10cm，柱直徑1.5cm。

表4.1組織自由氚水純化實(shí)驗(yàn)

樣品名稱初始電導(dǎo)率第一次過柱后電第二次過柱后電

μS/cm導(dǎo)率μS/cm導(dǎo)率μS/cm

黃花魚12.81.3570.981

海白蝦9.621.2870.996

黃蜆子14.32.060.934

海鱸魚10.11.2940.978

皮皮蝦13.53.151.221

淡菜11.51.2570.833

從表4.1可以看出，通過冷凍干燥設(shè)備收集海產(chǎn)品中組織自由氚水電導(dǎo)率較

高，經(jīng)陽離子交換柱2次后，電導(dǎo)率大部分均能達(dá)到1μS/cm以下。

4.2.3氧化燃燒條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

為確定海產(chǎn)品氧化燃燒升溫程序，保證海產(chǎn)品在氧化燃燒裝置中燃燒完全，

對海鱸魚、皮皮蝦、梭子蟹、蟶子和海藻進(jìn)行熱重分析。

(a)海鱸魚熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）曲線

(b)海白蝦熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）

(c)梭子蟹熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）

(d)蟶子熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）

(e)海藻熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）

圖4.1不同海產(chǎn)品熱重曲線（TG，藍(lán)色）和熱重微分曲線（DTG，棕色）

海產(chǎn)品在熱解階段樣品分解較快，需要對其緩慢升溫保持其不因過快分解而

造成不完全氧化。非熱解階段則可以較快升溫，減少氧化燃燒總體時間。根據(jù)熱

重分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)際氧化燃燒流程的時間，確定了海產(chǎn)品氧化燃燒時升溫曲線

的節(jié)點(diǎn)，見表4.2。

表4.2海產(chǎn)品氧化燃燒節(jié)點(diǎn)溫度

溫度節(jié)點(diǎn)℃保溫時長min

16030

26060

40060

60040

室溫至160℃和400℃至600℃間的升溫速率設(shè)為5℃/min,將160℃升至400℃

間的升溫速率分別設(shè)置為1、1.5和2.5℃，取30g冷凍干燥后的海白蝦樣品放置

在燃燒舟中進(jìn)行氧化燃燒。升溫速率對氧化燃燒的結(jié)果見表4.3。

表4.3升溫速率對氧化燃燒結(jié)果的影響

樣品重量g160～400℃升溫速率℃/min實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

302.5樣品燃燒過程中出現(xiàn)明

火，收集水樣呈黃色

301.5收集水樣澄清

301.0收集水樣澄清

綜合考慮氧化燃燒效果和燃燒時間，160℃升至400℃間的升溫速率設(shè)置為

1.5℃/min。最后經(jīng)優(yōu)化的氧化燃燒升溫程序見表4.4。催化區(qū)（C）溫度設(shè)置為

750℃，回收區(qū)（A）溫度設(shè)置為400℃，氧化燃燒裝置示意圖見圖4.2，氧化燃

燒區(qū)（B）升溫程序見表4.4。

表4.4優(yōu)化的氧化燃燒程序

階段溫度升溫速率℃/min或保催化區(qū)O2氧化燃燒區(qū)氧化燃燒區(qū)O2

溫時間minL/minN2L/minL/min

11605℃/min0.20.40.1

216030min0.20.40.1

32601.5℃/min0.20.40.1

426060min0.20.40.1

54001.5℃/min0.20.40.1

640060min0.20.10.4

76005℃/min0.20.10.4

860040min0.20.10.4

圖4.2氧化燃燒裝置示意圖

通過燃燒效率ε評價燃燒升溫程序的氧化燃燒效果，見公式4.1

（4.1）

ε：燃燒效率