地下水氡浓度检测的采样容器选择与保存方法

地下水氡浓度检测是地质灾害预警（如地震、火山活动）、地下水资源保护及公众健康风险评估的重要技术手段。氡作为一种惰性气体，易扩散、易溶于水且半衰期短（约3.8天），采样容器的选择与样品保存方法直接决定检测结果的可靠性——不当的容器会导致氡逸散或吸附，错误的保存方式会加速氡衰变或引入干扰，因此需系统规范这两个环节。

地下水氡采样容器的核心要求

氡的物理化学特性决定了采样容器需满足三大核心要求：气密性、无吸附性、化学稳定性。其中气密性是最基础的——氡作为惰性气体，分子体积小、扩散系数大（25℃时在空气中的扩散系数约0.114 cm²/s），若容器密封不严，氡会在数分钟内逸散至外界，导致水样浓度大幅降低。因此容器需采用可靠的密封结构，如玻璃容器的磨口塞搭配聚四氟乙烯（PTFE）垫片、塑料容器的螺纹盖加硅橡胶密封圈，且密封前需确保接触面无杂物（如泥沙、毛发）。

无吸附性是第二个关键要求。部分材料（如普通聚乙烯、橡胶）的表面存在微孔或极性基团，会通过物理吸附或化学吸附固定氡分子，导致水样中氡浓度“虚低”。例如，普通聚丙烯（PP）容器对氡的吸附率可达5%~10%（24小时内），而PTFE或硼硅酸盐玻璃的吸附率几乎为0——这类材料表面光滑、无极性，不会与氡发生相互作用。

化学稳定性要求容器不能与水样发生反应。地下水往往含有溶解氧、二氧化碳、金属离子（如Fe²+、Mn²+）或有机物，若容器材质（如铁、铜）易腐蚀，会释放金属离子或生成沉淀，一方面干扰氡的检测（如金属离子会吸收闪烁探测器的射线），另一方面可能改变水样的pH值，间接影响氡的溶解度（氡在碱性水中的溶解度略低于中性水）。因此金属容器（如铁桶、铜瓶）完全不适用于地下水氡采样。

此外，容器的规格需匹配“满瓶采样”需求——顶空（容器内水样上方的空气空间）会形成氡的“扩散通道”：水中的氡会通过气液界面扩散至顶空，达到气液平衡后，水样中氡浓度仅为初始值的60%~80%（取决于顶空体积）。因此容器需选择与采样体积匹配的规格（如250ml、500ml），确保采样时水样完全充满容器，无空气残留。

常见采样容器的类型及适用性分析

目前地下水氡采样常用的容器主要分为三类：玻璃容器、塑料容器、专用氡采样器，其适用性需结合采样场景（实验室附近/野外）、送检时间（即时/延迟）综合判断。

硼硅酸盐玻璃容器是实验室采样的首选。这类玻璃化学稳定性高（耐酸碱腐蚀，pH1~14范围内无溶出）、无吸附性，且透明性好，便于观察水样是否装满。常用规格为250ml或500ml的磨口瓶，密封时需在磨口处涂抹少量硅脂（避免粘连），再用PTFE垫片压实。但其缺点也明显——易碎、重量大，不适合长距离野外采样（如山区、偏远矿区）。

塑料容器中，PTFE容器是野外采样的“黄金选择”。PTFE是惰性材料，不仅无吸附、化学稳定，还轻便耐摔（重量仅为同体积玻璃的1/3），即使在崎岖地形运输也不易破损。不过PTFE容器价格较高（约为玻璃容器的5~10倍），因此部分场景会用高密度聚乙烯（HDPE）替代——HDPE的吸附率虽略高于PTFE（24小时内约2%~3%），但若采样后24小时内送检，误差可控制在允许范围内（GB/T 14582-1993规定氡检测的相对误差≤10%）。

专用氡采样器（如闪烁瓶、扩散式采样器）是针对性设计的“一体化工具”。以闪烁瓶为例，它是内壁涂有ZnS(Ag)闪烁体的硼硅酸盐玻璃瓶，采样时需将水样装满（无顶空），检测时倒出全部水样，利用氡从水中逸散至瓶内空气的特性，直接测量空气中的氡活度（通过闪烁体捕获氡衰变产生的α粒子）。这种容器的优势在于“采样-检测”无缝衔接，避免了样品转移过程中的氡损失，但需注意：闪烁瓶内壁的闪烁体易被有机物污染（如水中的腐殖酸），因此每次使用前需用乙醇擦拭并晾干。

采样容器的预处理方法

容器表面的残留污染物（如前次采样的有机物、生产过程中的脱模剂）会严重影响氡的检测准确性，因此采样前必须进行标准化预处理。

玻璃容器的预处理流程为：先用10%硝酸溶液浸泡24小时（硝酸能氧化分解有机物、溶解金属氧化物），再用去离子水冲洗3次（每次冲洗需将容器倒置，确保残留硝酸完全流出），最后放入烘箱（60℃）烘干——注意不能用高温（＞100℃）烘烤，否则会导致玻璃变形，影响密封性能。

PTFE容器的预处理需用碱性溶液：将容器浸泡在5%氢氧化钠（NaOH）溶液中12小时，去除表面的加工助剂（如聚醚类脱模剂），再用去离子水冲洗至pH中性，最后自然晾干（避免阳光直射，防止PTFE老化）。

HDPE容器的预处理相对简单：用不含磷的洗洁精清洗内壁（去除油污），再用去离子水冲洗3次，然后用氮气吹扫1分钟（去除残留水分和空气）。需注意：HDPE容器不能用强酸强碱浸泡，否则会腐蚀表面，增加吸附性。

专用闪烁瓶的预处理需重点清洁闪烁体涂层：用蘸有无水乙醇的脱脂棉轻轻擦拭内壁（避免刮伤闪烁体），然后将闪烁瓶倒置在通风橱中晾干，或用氮气吹扫5分钟。若闪烁体表面有顽固污渍（如红褐色铁氧化物），可改用0.1mol/L的盐酸溶液浸泡5分钟，再用乙醇冲洗——但盐酸浓度不能过高，否则会溶解ZnS(Ag)。

地下水氡样品的保存原则

样品保存的核心目标是“延缓氡的逸散与衰变”，需遵循四大原则：满瓶采样、低温保存、避免震动、快速送检。

满瓶采样是首要原则。如前所述，顶空会导致氡扩散，因此采样时需让水样溢出容器10~20ml，确保容器内无空气。具体操作方法：将容器缓慢浸入水中（水面下50cm处，避免表层水的干扰），让水自然流入容器，待水从瓶口溢出约10秒后，迅速盖上密封盖——注意不要“倾倒”水样，否则会带入空气。

低温保存能降低氡的扩散速度和溶解度变化。氡在水中的溶解度随温度升高而降低（0℃时溶解度约23.1 ml/L，25℃时降至11.2 ml/L），且温度越高，分子运动越剧烈，氡逸散速度越快。因此样品需在采样后1小时内放入4℃环境（如冰袋保温箱、车载冰箱），且保存过程中温度波动不能超过±2℃——若温度升至10℃以上，24小时内氡浓度会降低15%~20%。

避免震动也是关键。震动会破坏水的“静态层”，加速氡从水中向顶空的扩散（即使满瓶，水样内部的震动也会增加气液界面的接触面积）。例如，汽车颠簸时，水样中的氡逸散率比静态时高30%~40%。因此运输时需用泡沫垫将容器固定，避免碰撞和晃动。

快速送检是最后一道防线。氡的半衰期约3.8天，意味着每过3.8天，浓度会减半。因此采样后需尽快送检，最优时间是24小时内，最长不能超过72小时——若超过72小时，即使保存条件完美，氡浓度也会降低至初始值的50%以下，失去检测意义。

采样后容器的密封与运输注意事项

密封操作需“一步到位”，避免反复开启。对于玻璃磨口瓶，密封前需检查磨口处是否有泥沙——若有，需用纯净水冲洗干净，再将PTFE垫片放在磨口上，顺时针旋转塞子至“手感紧绷”（约旋转3圈），最后用Parafilm膜缠绕瓶口（防止运输时塞子松动）。

塑料容器的密封需注意“扭矩控制”。螺纹盖的拧紧扭矩应控制在0.5~1.0 N·m（约相当于“用大拇指和食指拧紧后再转半圈”）——扭矩过小会导致密封不严，扭矩过大则可能损坏螺纹或密封圈（如硅橡胶圈会被压碎）。

运输包装需采用“保温+缓冲”双重保护。将密封好的容器放入泡沫箱（厚度≥5cm），箱内填充冰袋（数量根据环境温度调整：30℃时需4个500g冰袋，20℃时需2个），且冰袋不能直接接触容器（用报纸隔开，防止容器因温度骤降破裂）。

标签信息需完整准确。每个容器上需标注：采样时间（精确到分钟）、采样地点（经纬度或地名）、水样温度（采样时用温度计测量）、pH值（用便携式pH计测试）、采样人姓名。这些信息能帮助实验室判断结果的合理性——例如，若采样时水温为10℃，而检测时水温为25℃，需校正氡溶解度的变化（校正公式：C校正 = C实测 × (S10/S25)，其中S10为10℃时的溶解度，S25为25℃时的溶解度）。

常见保存误区及规避方法

误区一：用普通矿泉水瓶采样。普通矿泉水瓶是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材质，表面有大量极性酯基，对氡的吸附率可达15%~20%（24小时内），且瓶盖的密封垫多为普通橡胶，易老化泄漏。规避方法：改用PTFE或硼硅酸盐玻璃容器，若紧急情况下需用PET瓶，需在采样后1小时内检测。

误区二：采样时留“安全空间”。部分采样人员怕水样溢出弄脏手，会故意留1~2cm的顶空，殊不知顶空体积即使只有1%，也会导致氡浓度降低5%~8%（根据亨利定律，氡在气液两相的分配系数约为0.25）。规避方法：必须让水样溢出容器，若担心弄脏，可戴手套操作。

误区三：常温保存样品。夏天野外采样时，若将样品放在车内（温度可达40℃以上），氡的溶解度会降至8ml/L以下，且扩散速度加快，2小时内浓度会降低30%。规避方法：采样前准备好冰袋保温箱，采样后立即放入，若没有冰袋，可将容器浸入阴凉处的水中（如溪流、水井），但需避免水样被污染。

误区四：重复使用未清洁的容器。部分实验室为节省成本，将用过的容器直接装新水样，导致前次样品的氡残留“污染”新样品——例如，前次采样的氡浓度为1000Bq/L，容器未清洁，新样品的浓度可能被高估20%~30%。规避方法：每次使用后必须按预处理流程清洁容器，并用“空白验证”确认（将去离子水装入容器，密封保存24小时，检测氡浓度，若浓度＜10Bq/L，说明清洁合格）。