食品中放射性物质检测的样品采集与分析流程

食品中放射性物质检测是保障食品安全的重要环节，其结果准确性直接依赖规范的样品采集与分析流程。天然放射性核素（如40K、238U）或人工放射性核素（如137Cs、131I）可能通过土壤、水、空气迁移进入食品链，因此从采样到分析的每一步都需严格遵循技术规范，避免误差或污染，确保数据可靠。

样品采集的前期准备

采样前需制定详细计划，明确检测目标（如筛查137Cs）、采样区域（覆盖污染风险点或代表性区域）及样品数量（按GB/T 5009.125等标准，每类食品至少采集3个平行样）。计划需结合食品生产周期，比如粮食应在收获期采样，避免储存过程中的二次污染。

采样工具需选择耐腐蚀、无放射性吸附的材质，如不锈钢勺子、玻璃容器或聚四氟乙烯袋。塑料工具易吸附铀、钍等核素，需避免使用；工具使用前需用10%硝酸浸泡24小时，再用去离子水冲洗3次，去除残留污染物。

采样人员需穿戴一次性丁腈手套、口罩及防护服，避免直接接触样品。同时需培训辐射防护知识，比如避免在放射性热点区域（如核设施周边）长时间停留，采样后及时洗手并清洁工具。

采样记录需详细填写：采样时间、地点（经纬度）、样品名称（如“某品牌菠菜”）、样品状态（新鲜/干燥）、保存条件（如“4℃冷藏”）及采样人姓名，记录需随样品同步流转，确保可追溯。

不同食品类型的采样方法

粮食类样品（如小麦、大米）需按“多点随机”原则采样：在农田或仓库中按对角线取5-10个点，每点采集1kg籽粒，混合后用四分法缩分至1kg（去除杂质），装入清洁聚乙烯袋密封。若为加工粮（如面粉），需从不同包装中抽取5-10袋，每袋取200g混合成1kg样品。

蔬菜类样品需区分可食部位：叶菜（如菠菜）取整株新鲜样品，去除根部泥土；根茎类（如土豆）削去表皮，取可食部分；果菜（如番茄）取完整果实。每类蔬菜采集5-8株，混合后用高速匀浆机打成匀浆，取500g装入离心管，4℃冷藏保存。

肉类样品（如猪肉、牛肉）需从不同部位采样：取肌肉、脂肪、内脏各200g，混合后用不锈钢粉碎机粉碎成匀浆，避免交叉污染。若为预加工肉类（如火腿），需从不同包装中抽取3-5份，每份取100g混合成500g样品。

水产品类样品（如鱼类、贝类）：鱼类取背部肌肉（去除鱼鳞、内脏），每尾鱼取200g，5尾鱼混合成1kg；贝类取软组织（去除外壳），10个个体混合成500g，匀浆后装入密封袋。需注意，水产品易变质，采样后需立即冷冻（-20℃）保存。

样品的运输与保存

样品运输需用密封、防泄漏的容器，如双层聚乙烯袋（内层装样品，外层扎孔防膨胀）或不锈钢饭盒。不同类型样品需分开包装，避免交叉污染（如肉类与蔬菜不混装）。

温度控制是运输关键：易腐样品（如蔬菜、肉类）需用冷藏箱（4℃以下）运输；需长期保存的样品（如粮食）可常温运输，但需避免阳光直射。对于短半衰期核素（如131I，半衰期8天），需在采样后24小时内送达实验室，避免核素衰变导致结果偏差。

运输过程中需避免剧烈震荡，防止样品容器破损。同时需在包装外标注“放射性检测样品”“易碎”等标识，提醒运输人员轻拿轻放。

样品保存需按核素特性调整条件：40K等长半衰期核素可常温保存（干燥、通风处）；137Cs需避光保存（避免光解）；131I需冷冻（-20℃）并尽快分析。保存期限一般不超过30天，若需延长需重新评估核素衰变情况。

样品的预处理

干燥是预处理的第一步，目的是去除样品中的水分，减少基质体积。常用方法有自然干燥（放在通风处晾干，适用于粮食）或烘箱干燥（60-80℃，24小时，适用于蔬菜、肉类）。需注意，温度不可超过100℃，否则会导致挥发性核素（如131I）损失。

粉碎用于保证样品均匀性：干燥后的样品用不锈钢粉碎机粉碎，过200目筛（孔径0.075mm），确保颗粒大小一致。粉碎前需用乙醇擦拭粉碎机，去除残留样品；粉碎后需将样品装入密封瓶，避免吸潮。

匀浆适用于液体或半固体样品：牛奶需用高速匀浆机搅拌5分钟，确保脂肪与水混合均匀；水果（如苹果）需去皮去核后，用榨汁机打成匀浆，取上清液用于分析。匀浆后的样品需立即处理，避免微生物生长导致基质变化。

样品的消解处理

湿式消解是最常用的方法，适用于易分解样品（如蔬菜、水果）。将样品（5-10g）放入玻璃烧杯，加入10-20mL硝酸（优级纯），加热至微沸，待样品溶解后加入5mL高氯酸，继续加热至冒白烟，直至溶液澄清。消解过程需在通风橱中进行，避免酸雾吸入。

干式灰化适用于高纤维样品（如粮食、茶叶）。将样品放入瓷坩埚，在马弗炉中逐步升温至500-600℃，灰化6-8小时，直至样品变成白色灰烬。需注意，灰化前需将样品炭化（低温加热至冒烟），避免爆燃；对于含挥发性核素的样品（如131I），需在灰化前加入10%硝酸银溶液（1mL/g样品），固定碘元素。

微波消解适用于难分解样品（如肉类、水产品）。将样品（0.5-1g）放入聚四氟乙烯罐，加入5mL硝酸和2mL过氧化氢，密封后放入微波消解仪，按程序升温（如120℃保持5分钟，180℃保持10分钟）。微波消解效率高、试剂用量少，但需注意压力控制，避免罐身破裂。

放射性核素的分离富集

食品基质复杂，直接检测易受干扰，需通过分离富集提高核素浓度。沉淀法是最简单的方法：比如检测238U时，向消解液中加入磷酸铵，调节pH至9，铀会以磷酸铀铵沉淀形式析出，过滤后即可得到富集样品。

萃取法适用于有机相-水相分离：比如检测137Cs时，用王冠醚（如二环己基18冠6）的甲苯溶液萃取，Cs+会与冠醚形成络合物进入有机相，再用稀硝酸反萃取得到Cs+溶液。萃取法需控制pH值（如冠醚萃取Cs+需pH>13），否则会降低回收率。

离子交换法适用于带电核素的分离：比如检测90Sr时，用阳离子交换树脂（如Dowex 50W）吸附Sr2+，再用EDTA溶液洗脱，去除Ca2+、Mg2+等干扰离子。离子交换法选择性高，但需注意树脂的预处理（用盐酸浸泡活化）。

放射性核素的检测方法

γ谱仪是最常用的检测工具，适用于γ发射体（如137Cs、60Co、40K）。将预处理后的样品放入样品盒（如 Marinelli烧杯），直接放入γ谱仪的探测器中测量。γ谱仪无需化学分离，操作简便，且能同时检测多种核素（如一次测量可得到137Cs、40K的活度浓度）。

液体闪烁计数仪用于检测β发射体（如3H、14C、90Sr）。将富集后的样品与闪烁液（如PPO-POPOP甲苯溶液）混合，放入计数瓶中，利用β射线激发闪烁体产生荧光，通过光电倍增管检测。需注意，样品需完全溶解在闪烁液中，否则会导致计数效率降低。

α谱仪适用于α发射体（如239Pu、226Ra、210Po）。将分离后的样品制成薄膜源（如用真空过滤法将样品沉积在不锈钢片上），放入α谱仪中测量。α谱仪分辨率高，能区分不同α核素，但样品制备过程复杂，需避免源的不均匀性。

分析过程的质量控制

空白样品需每批样品做1-2个，即用去离子水代替样品，按相同流程处理，用于检查试剂、工具或环境的污染。若空白样品的放射性活度超过方法检出限（如137Cs的检出限为1Bq/kg），需重新检测。

标准物质是质量控制的核心：需使用有证标准物质（如GBW08501粮食中137Cs标准物质、GBW08502蔬菜中40K标准物质）校准仪器。比如用GBW08501校准γ谱仪，若测量值与标准值的相对偏差小于5%，则仪器状态正常。

平行样需每10个样品做1个，即取相同样品按相同流程处理，计算相对偏差（|A-B|/(A+B)/2×100%）。相对偏差需小于10%，否则需重新采样或检测。

回收率试验需添加已知量的标准核素（如向样品中加入10Bq的137Cs标准溶液），计算回收率（测量值/添加值×100%）。回收率需控制在80%-120%，若低于80%，需检查分离富集步骤是否存在损失；若高于120%，需检查是否有污染。

常见问题及解决对策

样品污染是常见问题：比如采样工具未清洁，导致铀元素残留。解决方法：采样前用10%硝酸浸泡工具24小时，再用去离子水冲洗3次；采样时避免接触地面或其他污染物。

回收率低可能因消解不完全：比如肉类样品灰化时温度不够，导致有机物未完全分解。解决方法：延长灰化时间（如从6小时增加到8小时）或改用微波消解；若为湿式消解，可增加高氯酸用量（如从5mL增加到8mL）。

检测结果异常可能因仪器漂移：比如γ谱仪的探测器效率下降，导致测量值偏低。解决方法：每周用标准源（如137Cs标准源）校准仪器，记录效率变化；若效率下降超过10%，需更换探测器或维修仪器。

样品均匀性差会导致平行样偏差大：比如粉碎后的粮食样品颗粒大小不一。解决方法：增加粉碎时间（如从2分钟增加到5分钟），过200目筛；匀浆时确保样品完全混合（如搅拌5分钟）。