МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ СТРОНЦИЯ-90 В ПРОБАХ ПОЧВЫ

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*
________________
     * В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать приборы типа РКБ4-IeМ.
     
     Пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционной спектро?..*
________________
     * Брак оригинала. - Примечание .     
     
     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 3М-8, 220x500 для сушки проб
     
     Центрифуга ТУ 5-375-4260-76
     
     Эксикатор
     
     Посуда мерная лабораторная, стеклянная:
     
     - центрифужные пробирки на 10 см
     
     - пипетки - 1, 2, 5 и 10 см
     
     - колбы мерные - 50, 100, 500, 1000 и 2000 см
     
     Посуда стеклянная термостойкая:
     
     стаканы по ГОСТ 10394-72 вместимостью 50, 100, 150, 200 и 500 см
     
     колбы конические по ГОСТ 1770-74 вместимостью 500 см
     
     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*

________________

     * Действует ГОСТ 12026-76. - Примечание .     
     
     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
     
     

РЕАКТИВЫ

     
     1. Соляная кислота по ГОСТ 3118-77, плотностью 1,19 г/см, х.ч.
     
     2. Соляная кислота, 6 моль/л раствор: 500 см концентрированной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 1000 см
     
     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

________________

     * Действует ГОСТ 18300-87. - Примечание .     
     
     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 Са(NO) растворяют в 300 см дистиллированной воды с добавлением 20% NaOH до полного выпадения осадка Са(OН). Осадок оставляют на 24 часа. Затем отфильтровывают осадок, промывают 3-4 раза аммиачной водой 1:10. Осадок переносят в течение дня и оставляют отстаиваться. 200 см осветленного раствора приливают к 800 см концентрированного аммиака и оставляют на 4 суток. Через 4 суток безугольный аммиак готов к употреблению.
     
     17. Кальций азотнокислый по ГОСТ 4142-77, ч.д.в., 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

1. 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  - 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 3 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.
     
     

2. 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 квартирования 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 AHAЛИЗА

     
     1. Навеску прокаленной почвы (50-100 г) помещают в термостойкий стакан емкостью 500 см, вносят носитель стронция - (200 мг в расчете на металл). Почву заливают 100-200 см 6 моль/л HCl, кипятят в течение часа при периодическом помешивании стеклянной палочкой. Кипячение проводят на песчаной бане или на асбесте.
     
     2. Отстоявшийся раствор декодируют в коническую колбу емкостью 500 см.
     
     3. К оставшейся части почвы вновь приливают 50-100 см 6 моль/л HCI 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) подкисленной 2-3 каплями 6 моль/л HCI. Промывные воды декантируют и объединяют с основным раствором, а остаток почвы отбрасывают. Объем декантатов составляет 250-300 см.
     
     5. К полученному раствору прибавляют концентрированный аммиак до рН-8, при этом осаждаются гидроокиси железа, алюминия, иттрия, марганца и соосаждаются свинец, уран и другие радионуклиды. рН 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 СО с добавлением 2-3 капель аммиака. Если раствор после осаждения окрашен в розоватый цвет, то добавляют несколько капель НО. Фильтр с осадком отбрасывают.
     
     7. К полученному фильтрату осторожно прибавляют 15-20 г соли углекислого аммония* и нагревают до тех пор, пока раствор над осадком карбонатов не станет прозрачным, затем прибавляют 3-5 см насыщенного раствора углекислого аммония для проверки полноты осаждения. Если не наблюдается помутнения раствора, то осаждение карбонатов проведено полностью.
_________________
     * 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 НCI. Оставшийся осадок на стенках колбы также растворяют 6 моль/л НСl и объединяют с основным раствором. Колбу и фильтр промывают по 2-3 раза горячей дистиллированной водой. Общий объем раствора должен быть 50-60 см.
     
     При анализе проб, загрязненных "свежими" продуктами деления см. примечание 1.
     
     10. В этот раствор вносят 1 см FеCI (10 мг в пересчете на Fе) и кипятят 10-15 мин для удаления СО, добавляют небольшими порциями аммиак без СО до образования гидроокисей железа и иттрия, контролируя реакцию раствора с помощью индикаторной бумаги (pН-8).
     
     11. Осадок гидроокисей фильтруют через бумажный фильтр "белая лента", промывают 2-3 раза дистиллированной горячей водой без СО, содержащей несколько капель аммиака. Время отделения гидроокисей фиксируют. Осадок отбрасывают.
     
     12. Фильтрат подкисляют 2 см 6 моль/л HCI, вносят носитель иттрия (15 мг в расчете на металл) и оставляют дли накопления иттрия-90.
     
     13. Через 14 суток раствор кипятят 15-20 мин для удаления СО и осаждают гидроокись иттрия безугольным аммиаком при рН-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 иттрия от стронция записывают. Фильтрат оставляют для определения химического выхода стронция (см. примечание 3).
     
     15. Осадок на фильтре растворяют в минимальном объеме 6 моль/л НCI. 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 СО/.
     
     17. Раствор с осадком центрифугируют, раствор отбрасывают, осадок промывают 2 раза дистиллированной водой без СО с добавлением 2-3 капель аммиака. Центрифугируют, раствор отбрасывают (см. примечание 4).
     
     18. Осадок в пробирке растворяют минимальным объемом 1 моль/л HCI, добавляя кислоту по каплям до полного растворения осадка.
     
     19. К полученному раствору (1-1,5 см) добавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты до объема 8-10 см и ставят на водяную баню для коагуляции осадка оксалата иттрия (10 мин).
     
     20. Содержимое пробирки центрифугируют, раствор сливают, а осадок промывает дважды горячей дистиллированной водой и 1 раз этиловым спиртом (4-5 см), каждый раз жидкую и твердые фазы разделяя центрифугированием. Жидкую фазу отбрасывают.
     
     21. Осадок оксалата иттрия переносят этиловым спиртом на предварительно взвешенную алюминиевую подложку (=2 см), сушат под зеркальной лампой до постоянного веса ( - 50 °C).
     
     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.
     

СХЕМА РАДИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СТРОНЦИЯ-90 В ПРОБАХ ПОЧВЫ

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 Ва), раствор нейтрализуют аммиаком до рН - 4,0-5,0 и добавляют 50 см буферной смеси (10 см ?..* и уксусной кислоты ?..* 40 см 3н уксуснокислого аммония). К раствору добавляют 2 см и 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 хлористого бария, нагревают в течение 20-30 мин. Пробу охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают 3 раза дистиллированной водой по 10 см и отбрасывают. Раствор подкисляют и продолжают анализ с п.7.
________________
     * Брак оригинала. - Примечание .     
     
     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 рН 3-4, переносят в мерную колбу емкостью 100 см и доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, отбирают пипеткой 1 см, переносят в другую мерную колбу на 100 см и разбавляют водой до метки. В разбавленном растворе определяют содержание стронция атомно-абсорбционным методом на приборе ААS-IN. 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)*

__________________
     * 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/км)

     
      - скорость счета образца за вычетом фона /с/
     
      - общий вес пробы почвы, г
     
      - коэффициент перехода к абсолютной активности, учитывающий эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение излучения в слое образца
     
      - вес навески для анализа, г
     
      - выход носителя стронция, в долях единицы
     
      - выход носителя иттрия, в долях единицы
     
      - коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 от момента гидроокисной очистки до момента отделения гидроокиси иттрия
     
      - коэффициент, учитывающий распад иттрия-90 от момента отделения гидроокиси иттрия к моменту измерения -излучения
     
      - площадь отобранной пробы, м.
     

2. Расчет содержания стронция-90 для проб почв сельхозугодий:

     
 (Ки/кг)

     
     
Таблица 1

     
Значения поправочных коэффициентов на распад и накопление 90

     
     
Текст документа сверен по:
/ Госкомгидромет СССР.
Инструкции и методические указания по оценке
радиационной обстановки на загрязненной территории:
Сборник. - М., 1989