Принцип метода
Радиохимическое определение стронция-90 основано на переводе данного радионуклида в растворимое состояние путем кислотной обработки пробы почвы, очистке от ряда радионуклидов, мешающих определению стронция-90.
Окончательное определение стронция-90 проводится по дочернему продукту - иттрию-90.
Выход носителя Sr определяется пламенно-фотометрическим методом.
Аппаратура, посуда
Низкофоновая установка для радиометрии -излучения
Пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционный спектрометр.*
------------------------------
* В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать проборы типа РКБ4-1eM.
------------------------------
Весы лабораторные аналитические по ГОСТ 19491-74
Весы лабораторные технические (ВЛКТ-500)
Шкаф сушильный термостатируемый по ГОСТ 3765-55
Печь муфельная с терморегулятором до 1000°С
Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83
Лампа зеркальная ЗМ-8. 220х500 для сушки проб
Центрифуга ТУ5-375-4260-76
Эксикатор
Посуда мерная лабораторная стеклянная:
- центрифужные пробирки на 10 см 3
- пипетки - 1, 2, 5 и 10 см 3
- колбы мерные - 50, 100, 500, 1000 и 2000 см 3
Посуда стеклянная термостойкая:
стаканы по ГОСТ 10394-72 вместимостью 50, 100, 150, 200 и 500 см 3
колбы конические по ГОСТ 1770-74 вместимостью 500 см 3
воронки по ГОСТ 8613-75 диаметром 5, 10 и 15 см
Чашки фарфоровые диаметром 10 см
Фильтры бумажные беззольные "белая лента" диаметром 9; 12,5 и 15 см#
Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-66
Шланги резиновые медицинские с внутренним диаметром 5 мм
Стеклянные палочки длиной 30 см (толстые) и тонкие - 15 см
Капилляры стеклянные с диаметром 6 мм
Стеклянные капельницы объемом 25 и 50 см 3
Реактивы
1. Соляная кислота по ГОСТ 3118-77, плотностью 1,19 г/см 3, х.ч.
2. Соляная кислота, 6 моль/л раствор: 500 см 3 концентрированной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 1000 см 3
3. Кислота уксусная по ГОСТ 61-75, х.ч.
4. Кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76, х.ч.
5. Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, ч.д.а.
6. Аммоний углекислый по ГОСТ 3762-78, х.ч. - раствор углекислого аммония, насыщенный
7. Барий хлористый по ГОСТ 4108-72, х.ч.
8. Железо хлорное, 6-водное по ГОСТ 4147-74, ч.д.а.
9. Иттрий хлористый 6-водный по ТУ 6-09-4477, х.ч.
10. Индикаторная бумага универсальная
11. Натрий хромовокислый по ТУ 6-09-9176, ч.д.а., 3н водный раствор
12. Спирт этиловый ГОСТ 18300-72, высший сорт, ректификованный
13. Стронций хлористый 6-водный по ГОСТ 4140-74, ч.д.а.
14. Стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-74, ч.д.а.
15. Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78, ч.д.а., 3н водный раствор
16. Безугольный аммиак готовят следующим способом:
50 г Ca(NO 3) 2 растворяют в 300 см 3 дистиллированной воды с добавлением 20% NaОH до полного выпадения осадка Ca(OH) 2. Осадок оставляют на 24 часа. Затем отфильтровывают осадок, промывают 3-4 раза аммиачной водой 1:10. Осадок переносят в стакан, разбавляют водой до 600 см 3. Взбалтывают 3-4 раза в течение дня и оставляют отстаиваться. 200 см 3 осветленного раствора приливают к 800 см 3 концентрированного аммиака и оставляют на 4 суток. Через 4 суток безугольный аммиак готов к употреблению.
17. Кальций азотнокислый по ГОСТ 4142-77, ч.д.а., 4-водный
18. Натрий гидроокись по ГОСТ 4388-77, ч.д.а.
19. Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83-79
Подготовка проб для проведения радиохимического анализа
I. Пробы почв, отобранные в населенных пунктах и на природных ландшафтах (кольца)
Проба из выбранного для радиохимического анализа кольца может быть обработана одним из следующих способов:
1. Пробу вынимают из кольца, взвешивают целиком с растительным покровом, высушивают до воздушно-сухого состояния и снова взвешивают. Пробу прокаливают целиком при t = 550°С в течение 6-8 часов до полного удаления органического вещества (периодически пробу вынимают из печи и перемешивают). Прокаленную почву взвешивают.
Методом квартования отбирают аликвоты массой до 100 г каждая и измеряют их гамма-радиоактивность или суммарную -радиоактивность. Проба считается хорошо гомогенизированной, если результаты измерений не различаются более чем в 1,5-2 раза от среднего значения. Если различия превышают указанную величину, то повторяют перемешивание и квартование.
Для радиохимического анализа отбирают среднюю пробу (50-100 г в пересчете на воздушно-сухую пробу). Масса образца для анализа оценивается по данным гамма-спектрометрического анализа или суммарной -радиоактивности.
2. Пробу вынимают аккуратно из кольца, взвешивают, условно делят на 4 сегмента, из каждого сегмента на всю глубину отбирают равное количество кернов одинакового диаметра, из которых составляют навеску массой 50-100 г. Навеска проверяется на гамма-радиоактивность или суммарную -радиоактивность. Если результаты измерений между отобранной навеской и оставшейся пробой не различаются более чем в 1,5-2 раза, то она берется для анализа. Если различия превышают указанную величину, навеску составляют из других кернов, пока не достигнут минимального различия радиоактивности с исходной почвой. Важно, чтобы проба была составлена из кернов, отобранных на всю глубину пробы. Далее операция озоления проводится, как описано в п. 1.
3. Для изучения вертикальной миграции почва постепенно выдавливается из кольца и режется на сантиметровые слои почвенным ножом, слои взвешиваются и полностью озоляются. Перед озолением каждый слой измеряется на гамма-спектрометре. Озоление проводится согласно пункту 1. Минерализованная почва из каждого слоя тщательно перемешивается и отбирается навеска 50-100 г для радиохимического анализа, как описано в пункте 1.
II. Пробы почв, отобранные на сельскохозяйственных угодьях
Объединенную пробу массой 2 кг высушивают до воздушно-сухого состояния, взвешивают, измельчают на мельнице и просеивают через сито диаметром отверстий 2 мм. Методом квартования отбирают 3 аликвоты массой 50-100 г и измеряют суммарную активность. Если результаты измерений различаются более чем в 1,5 раза от среднего значения, то повторяют перемешивание и квартование до получения хорошо гомогенизированной пробы.
Ход анализа
1. Навеску прокаленной почвы (50-100 г) помещают в термостойкий стакан емкостью 500 см 3, вносят носитель стронция - (200 мг в расчете на металл). Почву заливают 100-200 см 3 6 моль/л HCl, кипятят в течение часа при периодическом помешивании стеклянной палочкой. Кипячение проводят на песчаной бане или на асбесте.
2. Отстоявшийся раствор декантируют в коническую колбу емкостью 500 см 3.
3. К оставшейся части почвы вновь приливают 50-100 см 3 6 моль/л HCl и кипятят 30 мин.
4. Раствору дают отстояться, декантируют в коническую колбу с первым декантатом, нерастворившийся остаток почвы промывают 2-3 раза горячей дистиллированной водой (15-20 см 3), подкисленной 2-3 каплями 6 моль/л HCl. Промывные воды декантируют и объединяют с основным раствором, а остаток почвы отбрасывают. Объем декантатов составляет 250-300 см 3.
5. К полученному раствору прибавляют концентрированный аммиак до pH-8, при этом осаждаются гидроокиси железа, алюминия, иттрия, марганца и соосаждаются свинец, уран и другие радионуклиды. pH среды контролируют с помощью универсальной индикаторной бумаги. Дают осадку скоагулироваться в течение 5-10 мин.
6. Гидроокиси из горячего раствора фильтруют через бумажный фильтр "белая лента". Осадок на фильтре и коническую колбу промывают по 2-3 раза горячей дистиллированной водой без CO 2 с добавлением 2-3 капель аммиака. Если раствор после осаждения окрашен в розоватый цвет, то добавляют несколько капель H 2O 2. Фильтр с осадком отбрасывают.
7. К полученному фильтрату осторожно прибавляют 15-# г соли углекислого аммония х и нагревают до тех пор, пока раствор над осадком карбонатов не станет прозрачным, затем прибавляют 3-5 см 3 насыщенного раствора углекислого аммония для проверки полноты осаждения. Если не наблюдается помутнение раствора, то осаждение карбонатов проведено полностью.
------------------------------
х При отсутствии углекислого аммония применяют для осаждения карбонатов углекислый натрий безводный
------------------------------
8. Осветленную часть раствора декантируют, а оставшийся раствор с осадком карбонатов фильтруют через бумажный фильтр "белая лента". Колбу и фильтр промывают 2-3 раза дистиллированной водой.
9. Осадок карбонатов на фильтре растворяют минимальным объемом 6 моль/л HCl. Оставшийся осадок на стенках колбы также растворяют 6 моль/л HCl и объединяют с основным раствором. Колбу и фильтр промывают по 2-3 раза горячей подкисленной водой. Общий объем раствора должен быть 50-60 см 3.
При анализе проб, загрязненных "свежими" продуктам деления, см. примечание 1.
10. В этот раствор вносят 1 см 3 FeCl 3 (10 мг в пересчете на Fe) и кипятят 10-15 мин для удаления CO 2, добавляют небольшими порциями аммиак без CO 2 до образования гидроокисей железа и иттрия, контролируя реакцию раствора с помощью индикаторной бумаги (рН-8).
11. Осадок гидроокисей фильтруют через бумажный фильтр "белая лента", промывают 2-3 раза дистиллированной горячей водой без CO 2, содержащей несколько капель аммиака. Время отделения гидроокисей фиксируют. Осадок отбрасывают.
12. Фильтрат подкисляют 2 см 3 6 моль/л HCl, вносят носитель иттрия (15 мг в расчете на металл) и оставляют для накопления иттрия-90.
13. Через 14 суток раствор кипятят 15-20 мин для удаления CO 2 и осаждают гидроокись иттрия безугольным аммиаком при pH-8 по индикаторной бумаге (см. примечание 2).
14. Горячий раствор с осадком фильтруют через бумажный фильтр "белая лента", осадок промывают 2-3 раза горячей водой с добавлением нескольких капель аммиака. Время отделения ит# трия от стронция записывают. Фильтрат оставляют для определения химического выхода стронция (см. примечание 3).
15. Осадок на фильтре растворяют в минимальном объеме 6 моль/л HCl. Фильтр промывают подкисленной дистиллированной водой и вносят раствор хлорида или нитрата стронция - 5-10 мг в расчете на металл.
16. Повторяют осаждение гидроокиси иттрия аммиаком /без CO 2/.
17. Раствор с осадком центрифугируют, раствор отбрасывают, осадок промывают 2 раза дистиллированной водой без CO 2 с добавлением 2-3 капель аммиака. Центрифугируют, раствор отбрасывают (см. примечание 4).
18. Осадок в пробирке растворяют минимальным объемом 1 моль/л HCl, добавляя кислоту по каплям до полного растворения осадка.
19. К полученному раствору (1-1,5 см 3) добавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты до объема 8-10 см 3 и ставят на водяную баню для коагуляции осадка оксалата иттрия (10 мин).
20. Содержимое пробирки центрифугируют, раствор сливают, а осадок промывают дважды горячей дистиллированной водой и 1 раз этиловым спиртом (4-5 см 3), каждый раз жидкую и твердые фазы разделяя центрифугированием. Жидкую фазу отбрасывают.
21. Осадок оксалата иттрия переносят этиловым спиртом на предварительно взвешенную алюминиевую подложку (d = 2 см), сушат под зеркальной лампой до постоянного веса (t ~ 50°С).
22. Осадок с подложкой взвешивают для определения химического выхода иттрия.
23. Подложку с осадком заклеивают папиросной бумагой или калькой и измеряют на низкофоновой -радиометрической установке.
24. Проверка радиохимической чистоты полученного препарата сводится к определению периода полураспада дочернего изотопа - иттрия-90.
Схема анализа приведена на рис. 1.
Примечания:
1/ При анализе проб почвы, отобранной после "свежих" выпадений (до 4 мес.), необходима радиохимическая очистка стронция от бария. В раствор, полученный после растворения карбонатов (п. 9), вносят 1 см хлористого бария (30 мг в расчете на Ba), раствор нейтрализуют аммиаком до pH - 4,0 5,0 и добавляют 50 см 3 буферной смеси (10 см 3 6 н уксусной кислоты + 40 см 3 3 н уксуснокислого аммония). К раствору добавляют 2 см 3 3 н раствора хромовокислого натрия и нагревают в течение 20-30 мин до коагуляции осадка (потирая стеклянной палочкой по стенкам стакана). К раствору с осадком хромата бария снова прибавляют 1 см 3 хлористого бария, нагревают в течение 20-30 минут. Пробу охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают 3 раза дистиллированной водой по 10 см 3 и отбрасывают. Раствор подкисляют и продолжают анализ с п. 7.
2/ При необходимости быстрого получения результатов выделение иттрия-90 можно проводить через 3-5 суток, не дожидаясь наступления равновесия стронция-90 и иттрия-90. При расчете содержания стронция-90 следует вносить поправку - коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 (см. табл. 1).
3/ Определение химического выхода стронция
Фильтрат, полученный по п. 14, подкисляют соляной кислотой до pH - 3 4, переносят в мерную колбу емкостью 100 см3 и доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, отбирают пипеткой 1 см3, переносят в другую мерную колбу на 100 см3 и разбавляют водой до метки. В разбавленном растворе определяют содержание стронция атомно-абсорбционным методом на приборе AAS-1N. Стронций определяют по атомно-резонансной полосе поглощения с длиной волны 460 нм и рассчитывают его химический выход.
Химический выход стронция можно определять на пламенном фотометре с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670,8 нм (ПАЖ-1 или ПАЖ-2).
Приборы для определения концентрации стронция предварительно градуируют по серии эталонных растворов, а затем проводят фотометрирование исследуемых растворов.
4/. Вместо центрифугирования допустимо фильтрование гидроокисей через бумажный фильтр "белая лента" и оксалатов через бумажный фильтр "синяя лента". В обоих случаях осадок промывается на фильтре.
Расчет содержания стронция-90 (по иттрию-90) х:
------------------------------
х/ Расчет площадного загрязнения почвы ведется на естественно влажную почву. Если навеска пробы для анализа взята из воздушно-сухой пробы, при расчете вводится коэффициент, учитывающий влажность почвы.
------------------------------
(Ки/мм2)
N = скорость счета образца за вычет фона с -1;
P о - общий вес пробы почвы, г;
K - коэффициент перехода к абсолютной активности, учитывающий эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение излучения в слое образца;
P н - вес навески для анализа, г;
a - выход носителя стронция, в долях единицы;
b - выход носителя иттрия, в долях единицы;
f 1 - коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 от момента гидроокисной очистки до момента отделения гидроокиси иттрия;
f 2 - коэффициент, учитывающий распад иттрия-90 от момента отделения гидроокиси иттрия к моменту измерения излучения;
S - площадь отобранной пробы, м 2.
2. Расчет содержания стронция-90 для проб почв сельхозугодий
/Ки/кг/
Таблица 1
Значения поправочных коэффициентов на распад и накопление 90Y
Время (час) |
Поправка на распад (l - |
Поправка на накопление (1-l - |
3 |
0,97 |
0,03 |
6 |
0,93 |
0,07 |
9 |
0.91 |
0,09 |
12 |
0,88 |
0,12 |
24 |
0,77 |
0,23 |
36 |
0,# |
0,32 |
48 |
0,59 |
0,41 |
64 |
0,5 |
0,5 |
72 (3 сут) |
0,47 |
0,53 |
96 (4 сут) |
0,35 |
0.65 |
120 (5 сут) |
0,27 |
0,73 |
144 (6 сут) |
0,20 |
0,80 |
168 (7 сут) |
0,17 |
0,84 |
192 (8 сут) |
0,12 |
0,# |
216 (9 сут) |
0,09 |
0,91 |
240 (10 сут) |
0,07 |
0,93 |
264 (11 сут) |
0,06 |
0,94 |
288 (12 сут) |
0,04 |
0,96 |
312 (13 сут) |
0,03 |
0,98 |
360 (15 сут) |
|
|
Схема радиохимического анализа стронция-90 в пробах почв
Председатель Межведомственной комиссии |
Ю.А. Израэль |
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах почвы (утв. Межведомственной комиссией по радиационному контролю природной среды 17 марта 1989 г.)
Опубликование:
-
Одобрено Методической секцией Межведомственной комиссии по радиационному контролю природной среды при Госкомгидромете СССР 17.3.89
В составлении и экспертной оценке методических указаний принимали участие:
от Госкомгидромета СССР - НПО "Тайфун", ЛАМ, ИПГ;
от АН СССР - ГЕОХИ;
от Госагропрома СССР - ЦИНАО, ВНИИПТИХИМ;
от Минздрава СССР - ИБФ;
от Госстандарта СССР - НПО "ВНИИФТРИ".