近日，复旦大学放射医学研究所（以下简称“放医所”）卓维海教授团队与莱布尼茨-汉诺威大学科研人员合作在Environment International杂志（IF=13.35）上在线发表题为“Development and calibration of a modifiable passive sampler for monitoring atmospheric tritiated water vapor in different environments”的研究论文。该研究基于吸附剂采集性能指标的深入分析，首次提出了一种具有全气候环境适应性的系列化、“家族”化的大气氚累积采样技术方案。新的技术方案解决了从荒漠到高原，从热带到寒带的各类环境中采样稳定性和溯源一致性的难题，为构建广域的大气氚监测网络提供了可靠的技术手段。
氚（3H）是核设施放射性流出物的代表性核素，随着近年来民用核能技术的快速发展与应用，核设施运行过程向环境排放的放射性污染物日益受到关注。核设施释放的氚可以与各种环境介质中的稳定氢进行同位素交换，进入全球的大气和水循环。当前正是日本福岛含氚废水即将向太平洋排放的重要时间窗口，进行全球范围广域网络化监测以掌握大气氚的动态分布特征并评估由此带来的潜在辐射风险，十分必要且急迫。但天然环境的多样性使得大气氚累积监测面临“单一采样器无法满足采样需求，而多种采样器难以实现一致性”的难题，到目前为止，尚未见有很好解决适应性和一致性这一矛盾的技术方案。
卓维海教授团队在前期已开展全国范围大气氚实地监测研究的基础上，通过流体力学仿真、同位素交换计算和风场暴露实验手段，对35款不同构型采样器进行分析，首次基于量化数据提取了影响采样性能的核心参数，并构建了采样器结构指标与采样器性能参数的定量关系。该研究突破了基于经验的采样器设计范式，以数字化仿真技术引领，创新性地提出了“同构异能”的家族化采样方案，以采样器的形状和吸收剂的弹性调整实现对不同环境的适应性，同时以采样结构与环境条件校正的方式实现了采样效率的一致性。新的采样技术方案随后在中国和德国包括热带、温带沿海、内陆荒漠及高原在内的不同环境下进行了充分测试，结果显示了广泛的适应性和优异的一致性（图1）, 具备了进行大范围布设的能力。在此基础上，该研究还进一步给出了基于定量计算的被动累积采样技术优化和策略选择范式（图2），对其他大气污染物采样也具有很好借鉴意义。
图1 不同气候环境（热带、温带沿海、内陆荒漠、青藏高原等）下的吸收动力学曲线
图2 针对不同环境的采样方案优化和选择策略
放医所2020届博士生冯缤为论文的第一作者，副研究员陈波为论文的通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、德国洪堡基金会等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107505
