碘-129(英文名称:
碘129)是元素碘的长寿命
放射性同位素,元素符号为129I,半衰期为1.57×107年。129I通过β衰变为稳定129Xe。宇宙射线与大气中的129Xe反应生成途径是天然129I的主要来源,大气
核试验过程中核裂变,
核事故以及
核燃料循环是环境中129I的主要来源。129I在测定年代、判断核活动、作为
地下水示踪剂和环境示踪剂等领域应用广泛。
在自然界中,129I通过
地壳中238U
自发裂变、235U的
中子诱发裂变和128Te的
中子俘获以及大气中宇宙射线与的相互作用生成。 地表环境中99%以上的129I都来自人类核活动,如
核弹试验、
核事故、
核燃料后处理厂、
核反应堆和
核电站运行时的释放。20世纪50年代以来的大气核武器试验产生了约50-150 kg的129I,使得全球129I的水平提高了至少100倍。
苏联的
切尔诺贝利核事故和
日本的福岛核事故释放的129I约有7.2 kg。而位于
欧洲的Sellafield(英国)和La Hague(
法国)的两大核燃料后处理厂自20世纪60年代以来向环境中释放了超过6000 kg的129I,是129I的最大来源,造成欧洲,特别是北欧的129I水平比中国环境水平还要高100倍。当然,在
核燃料后处理的过程中,还有很大量的129I(超过14 吨)被封存处置,还没有被排放到环境中,但是处置容器的腐蚀破损、处置地理环境的变化都有可能造成放射性物质的泄漏,是环境中129I的潜在来源。一般来讲,
核事故和核燃料后处理厂造成的129I水平增加是区域性,只有在气候地理条件适宜的时候才会向全球大范围扩散,
核弹试验尤其是大气核武器试验是放射性物质全球性传输扩散的重要因素。
人工放射性
核素的年代学主要应用于海洋和湖泊
沉积物测年。随着大当量
核试验时代的过去,多用的短寿命的人工放射性核素在环境中的浓度越来越低,人们思考用长寿命的人工放射性核素进行现代沉积物年代测定,129I是较为合适的核素,在海洋沉积年代学研究中得到应用。核试验和
核事故近似以脉冲的方式向环境中释放放射性核素,释放时间可能成为测年的参考时间。核试验在全球范围散落人工放射性核素,所以在全球范围内可以利用核试验产生的129I 进行年代学研究。
由于碘具有高的
溶解度,易挥发,
加速器质谱方法测定又有高的灵敏度,129I可能成为核活动,包括
核安全核查有用的指示
核素。129I与其他核素,像137Cs、99Tc的含量比可用来研究放射性物质源项和种类,判断环境中的放射性物质是
核事故还是故意的排放等。
利用129I可以测定油田
胆巴、热水、碳氢化合物的年龄,测定年限为3-80Ma;在石油示踪研究中它是最理想的工具,利用129I可以模拟核废料地下永久贮存的安全性,进行
核污染的
环境监测以及研究不同来源古老地下水的混合作用等。
环境中的129I辐射危害极小,但因与核活动主要释放的131I来源相似、性质相同,可用来重建核活动释放的131I水平,评价核活动对
生态环境造成的辐射影响。同时因为碘具有高水溶性、迁移性和亲生物性,129I也是一种独特的环境
示踪剂,可以用来示踪放射性污染物及其他性质相似污染物的环境扩散和行为。
129I是唯一长寿命放射性碘
同位素,半衰期为1.57×107年。129I通过β衰变为稳定129Xe,释放出最大能量为154 keV的β射线,并释放能量为39.6 keV(强度7.5%)的
γ射线,同时伴随能量为29.5 keV(20.4%)和29.8 keV(37.7%)的X射线的释放。
2019年,美国伍兹霍尔海洋研究所称,
核废水中含碘-129、锶-90、钌-106、碳-14等
放射性元素。其中,碘-129可以导致
甲状腺癌。人类处于
食物链埃及金字塔的顶端,海鲜等生物富集的放射性元素,会通过食物链的传递影响到人类。人类通过食用海产品,间接地摄取海水中的各种
放射性同位素。实验证明,如果长期、大量食用
放射性污染海产品,有可能使体内放射性物质积累超过允许量,引起慢性
射线病等疾病,造成血器官、
内分泌系统、
神经系统等损伤。
核与辐射突发事件发生后,人有可能摄入放射性碘,并集中在
甲状腺内,使这个器官受到较大剂量的照射;此时服用稳定性碘就可减少甲状腺吸收放射性的碘。如果在吸入放射性碘的同时服用稳定性碘,就能阻断90%放射性碘在甲状腺内的沉积。在吸入放射性碘数小时内服用稳定性碘,仍可使甲状腺吸收放射性碘的量降低一半左右。对成年人推荐的服用量为100mg碘,对孕妇和3~12岁的儿童,服用量为50mg,3岁以下儿童服用量为25mg。
129I环境行为和生物过程与131I、稳定碘127I完全相同。不管是大气释放还是液体释放,最终129I会进入海洋。进入海洋的129I会由于微生物活动以有机碘形态进入大气,在阳光作用下有机129I分解成
无机化合物碘,而后经干
沉降或湿沉降过程进入陆地环境。土壤中的129I主要分表明其向土壤中的转移相对较慢。
①浓集分离。放射性碘的常用浓集和分离方法有共沉淀法、
溶剂萃取法和离子交换法等。植物样品一般先用0.5mol/LNaOH溶液浸泡,然后以H2O2作助灰化剂,在450℃时灰化,CCl4萃取,AgI沉淀制源测量。
水样和牛奶样品可先用强碱性
阴离子交换树脂浓集,再用CCl4萃取纯化,制成Agl沉淀源测量。牛奶中的放射性碘主要以
阴离子形式存在,可不经处理直接上柱交换
吸附。而水样中的放射性碘则可能以几种不同的价态存在,需引入氧化还原步骤,使所有碘成为阴离子后再进行阴离子交换吸附分离。
②测定方法。直接测量法:所用的仪器有井型或薄Nal(TI)γ谱仪、液体闪烁
计数器、本征锗
探测器和硅锂探测器。Nal(TI)γ谱仪设备简单,但
分辨率较差;液体闪烁
计数器灵敏度较高,其计数效率可达95%;本征锗探测器的分辨率很高,可以区分129I和125I放出的KαX(129I的为29.7keV和29.4keV,125I的为27.5keV和27.2keV)
射线;硅锂探测器对低能γ或X射线更灵敏且分辨率高,可以直接用来测量129I和125I。