МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ЦИНАО)

СОГЛАСОВАНО    УТВЕРЖДАЮ

Директор Центра метрологии    Заместитель министра сельского

ионизирующих излучений    хозяйства и продовольствия

ГП ВНИИФТРИ Госстандарта Российской Федерации

В.П. Ярына    АТ.Ефремов

16 января 1995 г.    9    февраля    1995    г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СТРОНЦИЯ-90 В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ РАДИОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Москва 1995

В методических указаниях приведены методики отбора проб почвы и растений, их пробоподготовки к радиохимическому анализу, радиохимические методы определения ⁹⁰Sr. Изложены методики определения химического выхода стабильного стронция, а также определения химического выхода ⁹⁰Sr по его радиоактивной метке ^K5Sr.

Кроме того в методических указаниях приведены способы приготовления эталонных препаратов ⁹⁰Sr с целью калибровки радиометрической аппаратуры.

При подготовке методических указаний нами использованы материалы ранее действующих методических указаний по определению содержания ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в почвах и растениях [1], сборника “Инструкции и методические указания по оценке радиационной обстановки на загрязненной территории [2], методики экспрессного определения объемной и удельной активности бета-излучающих нуклидов в воде, продуктах питания, продукции растениеводства и животноводства методом “прямого⁷¹ измерения “толстых” проб [3] и результаты оригинальной работы Якшина В.В., Вилковой О.М., Мясоедова Б.Ф. и др. [4].

Методические указания предназначены для специалистов Государственных центров и станций агрохимической службы Минсельхозпрода Российской Федерации, а также для других учреждений, занимающихся вопросами радиологического контроля объектов окружающей среды.

Методические указания подготовили: кандидат химических наук Орлов П.М., кандидат химических наук, доцент Кузнецов А.В., старший научный сотрудник Мулланурова Г.Р.

годной для бета-радиометрии.

С целью учета при проведении химических операций предусмотрен контроль за химическим выходом стабильного иттрия и его определение на конечной стадии анализа.

При анализе образцов, содержащих “свежие выпадения” необходима дополнительная очистка от ¹⁴⁰Ва. Эта задача решается путем осаждения хромата бария в кислой среде, при этом стронций остается в растворе. Спустя 4 месяца после радиоактивного загрязнения (момента “Д”) необходимсть в очистке отпадает из-за физического распада ¹⁴⁰Ва.

Расчет содержания ⁹⁰Sr в анализируемых образцах проводят по формуле:

д

^{Amsr =} W_Sr W_Y tn ’    ⁽¹⁾

где Ат^ — удельная активность ^Sr в анализируемом образце, Бк/кг;

А — активность ⁹⁰Y в счетном образце по п. 3.6.5. или 3.6.6.;

W_sr -химический выход стронция по п.2.1.4.2.;

Wy_ химический выход иттрия по п.2.1.3.9;

т — масса анализируемого образца в воздушно-сухом состоянии, кг.

2.1.2. Средства измерений, оборудование, посуда, реактивы.

Средства измерений:

-    пламенный фотометр типа ПАЖ-1 или атомноабсорбционный спектрофотометр типа АА — 1;

-    весы лабораторные по ГОСТ 2408-84, погрешность взвешивания 0,2 мг, 2 класс точности;

-    весы лабораторные технические типа ВЛТК-500.

Оборудование:

-    шкаф сушильный термостатируемый;

-    печь муфельная лабораторная типа МП-24 по ТУ 10-531.098-67;

-    электроплитка с температурой нагрева не менее 120°С по ГОСТ 14913-33E ;

-    лампа инфракрасная типа ДРЛ-50;

-    эксикатор по ГОСТ 6709-72;

-    шланги вакуумные с внутренним диаметром 6 мм;

-    бумага фильтровальная “белая, синяя и красная лента”;

-    индикаторная бумага pH = 1-14.

Посуда:

посуда мерная лабораторная по ГОСТ 1770-74 вместимо-

стью;

-    пипетки 1, 5 и 10 см³;

-    колбы 50, 100, 250, 500 и 1000 см³;

-    цилиндры 25, 100 и 500 см³; посуда стеклянная термостойкая:

-    стаканы по ГОСТ 25336-82 вместимостью 100, 200, 500 и 1000 см³;

-    колбы конические по ГОСТ 1770-74 местимостью 500 и 1000 см³;

-    колбы круглые плоскодонные, широкогорлые по ГОСТ 1770-74 вместимостью 500, 1000 и 2000 см³

-    воронки по ГОСТ 25336-82Е диаметром 10 и 15 см;

-    посуда фарфоровая по ГОСТ 9147-73;

-    чашки выпаривательные диаметром 15 и 20 см;

-    тигли вместимостью 100 и 200 см³;

-    воронка Бюхнера диаметром 10 и 15 см;

-    ступка с пестиком.

Реактивы:

-    кислота соляная по ГОСТ 3118-77, хч;

-    раствор соляной кислоты концентрации 6 моль/дм³ готовят: 545 см³ концентрированной соляной кислоты плотностью

1.17    г/см³ в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    раствор соляной кислоты концентрации 2 моль/дм³ готовят: 182 м³ концентрированной соляной кислоты плотностью

1.17    г/см³ в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    раствор соляной кислоты концентрации 0,3 моль/дм³ готовят: 27,3 см³ концентрированной соляной кислоты плотностью

1.17    г/см³ в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    раствор соляной кислоты концентрации 0,1 моль/дм³ готовят: 9,1 см³ концентрированной соляной кислоты плотностью

1.17    г/см³ в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76, хч;

-    гидроксид аммония по ГОСТ 3760-79, чда;

-    аммоний углекислый по ГОСТ 3770-75, хч;

-    аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712-78, чда;

-    барий хлористый по ГОСТ 4108-65, хч;

-    вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

-    водорода перекись по ГОСТ 10929-76, хч;

-    железо хлорное -6-водное по ГОСТ 4147-74, чда;

-    иттрий азотнокислый 6-водный, готовят прокаливанием азотнокислого иттрия при температуре 700°С в течение 1 часа;

-    спирт этиловый ректификованный по ТУ 6-09-1710-77,

хч;

-    стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-74, чда;

-    аммоний уксуснокислый (ацетат) по ГОСТ 3117-78, чда;

-    образцовый радиоактивный раствор ⁹⁰Sr+⁹⁰Y по ТУ 4-ПО-

71;

-    кислота азотная по ГОСТ 4451-77, хч;

-    раствор азотной кислоты концентрации 0,3 моль/дм³ готовят: 21,7 см³ концентрированной азотной кислоты в мерной колбе вместимостью 100 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки.

Приготовление титрованных растворов:

-    титрованный раствор, содержащий 50 мг стронция (II) в 1 см³ готовят: 30,202 г соли азотнокислого стронция растворяют в мерной колбе вместимостью 250 см³ при добавлении 5 см³ 6 моль/дм³ соляной кислоты и доводят объем до метки дистиллированной водой ;

-    титрованный раствор, содержащий 50 мг иттрия в 1 см³ готовят: 25,0 г окиси иттрия растворяют в мерной колбе вместимостью 500 см³ растворяют в соляной кислоте концентрации 6 моль/дм³ и доводят дистиллированной водой до метки.

2.1.3. Ход анализа.

2.1.3.1. Извлечение ⁹⁰Sr из озоленной почвы или золы растений:

-    навеску озоленной почвы массой 50-100 г (при обследовании загрязненной территории) или 200 г (при работе с образцами почв, отобранных на контрольных или реперных участках), или золы растений, соответствующей массе растения, взятой при пробоподготовке, помещают в широкогорлую коническую термостойкую колбу вместимостью 1 дм³ ;

-    вносят 5 см³ титрованного раствора стронция (II) с титром 50 г/см³;

-    навеску заливают 200 см³ 6 моль/дм³ раствора НС1 и кипятят в течение 30 мин. на плитке с закрытой спиралью, накрыв колбу часовым стеклом;

-    отстоявшийся раствор фильтруют через фильтр “белая лента” на воронке Бюхнера (только декантат), фильтр сохраняют;

-    к остатку вновь приливают 200 см³ 6 моль/дм³ НС1 и ки-

пятит 30 мин;

-    суспензию фильтруют на воронке Бюхнера, нераство-ряющийся осадок промывают горячей дистиллированной водой (200-300 см³) и отбрасывают;

-    полученный фильтрат объединяют с первым.

2.1.3.2.    Оксалатное осаждение:

-    в фильтрат вносят 40-50 г аммония щавелевокислого (оксалата) и нагревают до кипения, затем нагрев прекращают и раствор нейтрализуют гидроксидом аммония до pH = 4. Кислотность контролируют при помощи индикаторной бумаги. В течение I часа при подогреве дают сформироваться осадку оксалатов. Полноту осаждения проверяют добавлением в верхнюю часть на-досадочной жидкости 1-2 см³ насыщенного раствора щавелевой кислоты. Если при этом не наблюдается помутнение раствора, то осаждение оксалатов проведено нацело;

-    раствор с осадком, не охлаждая, фильтруют через бумажный фильтр ‘‘белая лента”. Осадок на фильтре промывают 2-3 раза 2%-ным раствором щавелевой кислоты;

-    осадок на фильтре растворяют в 100 см³ 6 моль/дм³ раствора соляной кислоты, собирая раствор в стакан вместимостью 800 см³, промывают фильтр горячим раствором 2 моль/дм³ НС1 и проводят повторное осаждение оксалатов, нейтрализуя раствор аммиаком до pH = 4;

-    осадок оксалатов отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, фильтрат отбрасывают.

2.1.3.3.    Перевод оксалатов в оксиды:

-    фильтр с осадком переносят в тигель или фарфоровую чашку, подсушивают на электроплитке и затем помещают в муфельную печь. Осадок прокаливают при температуре 700°С в течение 1 часа;

-    прокаленный осадок охлаждают и количественно переносят в термостойкий стакан вместимостью 500 см³ и осторожно приливают 50 см³ 6 моль/дм³ НС1, растворяя оксиды;

-    раствор фильтруют, осадок на фильтре промывают 2 моль/дм³ НС1 и фильтр с нерастворившимся осадком отбрасывают.

2.1.3.4.    Гидроксидная очистка с разделением ⁹⁰Sr от ⁹⁰Y:

-    фильтрат разбавляют водой до объема 200 см³ и доводят до кипения. В горячий раствор вносят приблизительно 50 мг соли хлорида железа. Небольшими порциями вносят очищенный от углекислого газа гидроксид аммония до образования осадка гидроксида железа (pH = 8-9). Кислотность контролируют при по-

мощи индикаторной бумаги;

-    к раствору с осадком добавляют 10 см³ 30%-ного раствора перекиси водорода. Раствор нагревают, доводят до кипения и кипятят в течение 10-15 минут, добавляют еще 5 см³ перекиси водорода и вновь подогревают в течение 10 минут. Контролируют кислотность с помощью индикаторной бумаги (pH = 8-9), при необходимости корректируют pH аммиаком;

-    осадок быстро фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр “красная лента”, 2 раза промывают горячим раствором хлорида аммония с массовой долей 1%, предварительно добавив в него 2-3 капли гидроксида аммония. Осадок отбрасывают.

Время окончания первой промывки фиксируют в рабочем журнале с точностью до 1 часа, для отсчета 14 суток для накопления ⁹⁰Y.

2.1.3.5.    Осаждение карбонатов;

-    фильтрат кипятят для окончательного удаления перекиси водорода в течение 20 минут, и в щелочной среде (pH = 8-9) осаждают карбонаты щелочноземельных элементов путем добавления насыщенного раствора углекислого аммония. При отсутствии углекислого аммония допускается использование углекислого натрия. Добавлением 1-2 капель насыщенного раствора карбоната аммония проверяют полноту осаждения;

-    осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр “синяя лента”, промывают водой, фильтрат отбрасывают.

2.1.3.6.    Осаждение хромата бария.

Данный пункт выполняется при наличии в анализируемом образце ¹⁴⁰Ва, спустя 4 месяца после радиоактивного загрязнения необходимость проведения данной операции отпадает. В этом случае при анализе следует сразу переходить от п.2.1.3.5. к п. 2.1.3.7.

-    осадок карбонатов растворяют в минимальном объеме 6 моль/дм³ НС1. Раствор разбавляют водой до 50 см³, прибавляют раствор ВаС1₂ (17,8 мг ВаС1₂-2 Н₂0 в 10 см³ воды), каплю индикатора метилоранжевого и нейтрализуют разбавленным 1:1 раствором гидроксида аммония до изменения окраски. Избыток гидроксида аммония нейтрализуют раствором 2 моль/дм³ НС1 и прибавляют 1 лишнюю каплю кислоты. Далее прибавляют равный объем раствора ацетата аммония с массовой долей ацетата аммония 30%. Нагревают до температуры 90°С и прибавляют 1 см³ раствора бихромата аммония с массовой долей 10%, поме-

шивая смесь стеклянной палочкой. После охлаждения осадок отфильтровывают через бумажный фильтр “синяя лента" и промывают 10 см³ раствора ацетата аммония с массовой долей ацетата аммония 0,5%. Осадок отбрасывают.

-    фильтрат нагревают и повторяют осаждение хромата бария. В фильтрат вносят 17,8 мг ВаС1₂-2 Н₂0, растворенных в 10 см³ воды и добавляют 1 см³ раствора бихромата аммония с массовой долей 10%. Осадок отфильтровывают, промывают и отбрасывают;

-    к фильтрату добавляют гидроксид аммония до щелочной реакции (pH — 8-9 по индикаторной бумаге), нагревают почти до кипения и осаждают карбонаты, добавлением насыщенного раствора углекислого аммония. Добавлением 1-2 капель насыщенного раствора углекислого аммония проверяют полноту осаждения карбонатов. Затем осадок с раствором кипятят в течение 20-30 минут. При отсутствии карбоната аммония допускается использование карбоната натрия;

-    осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр “синяя лента”, промывают водой, фильтрат отбрасывают.

2.1.3.7.    Перевод ⁹⁰Sr в раствор для накопления ⁹⁰Y.

-    осадок на фильтре растворяют в 20 см³ 6 моль/дм³ НС1, раствор количественно переносят в мерную колбу, вместимостью 50 см³, доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают (15 опрокидываний при закрытой пробке), отбирают аликвоту 1 см³, переносят ее во вторую мерную колбу вместимостью 50 см³ и разбавляют водой до метки. Во второй колбе определяют общее содержание стронция (в соответствии с разделом 2.1.4.).

2.1.3.8.    Выделение ⁹⁰Y в виде оксалата иттрия:

-    через 14 суток раствор из колбы переносят в термостойкий стакан, кипятят 20-30 минут для удаления С0₂ и осаждают гидроксид иттрия очищенным от карбонат-иона гидроксидом аммония. Время отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr записывают в журнал с точностью до 10 минут. Фильтрат целесообразно сохранять до конца анализа;

-    осадок на фильтре растворяют в 10-15 см³ 2 моль/см³ HCI, в раствор вносят 0,1 см³ раствора стабильного стронция (10 мг) и повторяют осаждение иттрия аммиаком;

-    осадок отфильтровывают через фильтр “синяя лента”. Фильтр отбрасывают;

-    осадок на фильтре растворяют в минимальном количестве

0,3 моль/дм³ НС1, добавляя порциями по 2 см³, ею же промывают 2 раза бумажный фильтр;

-    нагревают раствор до кипения и вносят равный по объему насыщенный раствор щавелевой кислоты;

-    при необходимости корректируют кислотность гидроксидом аммония;

-    осадок оксалата иттрия фильтруют через бумажный фильтр “синяя лента”, промывают небольшим количеством горячей воды, фильтр отбрасывают;

2.1.3.9. Получение оксида иттрия:

-    фильтр с осадком осторожно переносят в предварительно взвешенный и доведенный до постоянного веса фарфоровый тигель, подсушивают на электроплитке и прокаливают в муфельной печи при температуре 700-800°С;

-    охлаждают тигель в эксикаторе до комнатной температуры, взвешивают, рассчитывают химический выход иттрия по формуле:

где Wy — химический выход иттрия;

т — масса оксида иттрия, мг.

2.1.3.10. Приготовление счетного образца:

- этиловым спиртом переносят осадок на алюминиевую подложку, осадок на подложке осторожно выравнивают стеклянной палочкой, добавляя по каплям ректификованный этиловый спирт, сушат под инфракрасной лампой. Подготовленный таким образом препарат поступает на радиометрию.

2.1.4. Определение химического выхода стабильного стронция.

Определение стронция в растворе осуществляется по атомно-резонансной полосе поглощения с длиной волны 460,7 нм (атомно-абсорбционным методом) или по молекулярной полосе поглощения 670 нм (пламенной фотометрией). На пламенном фотометре стронций, как правило, определяют с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670 нм.

2.1.4.1. Подготовка к анализу.

Метод определения стронция в растворе с помощью атомной адсорбции или пламенной фотометрии является относительным. Поэтому, для того чтобы узнать концентрацию стронция в растворе, необходимо предварительно прокалибровать шкалу прибора, путем измерения серии растворов с известной концен-

трацией стронция. С этой целью готовят серию растворов сравнения. Диапазон градуировочных концентраций должен охватывать интервал, в котором находится искомая концентрация стронция.

При химическом выходе стронция равным 100% концентрация стронция в растворе, взятом для определения химического выхода (см. п. 2.1.3.7.), составляет ОЛ мг/см³.

Для приготовления исходного раствора указанной концентрации следует взять 118 мг азотнокислого стронция и растворить в 100 см³ 2 моль/дм³ раствора азотной кислоты в мерной колбе вместимостью 500 см³, а затем довести объем раствора дистиллированной водой до метки и тщательно перемешать.

Используя этот рабочий раствор, готовят серию эталонных растворов для калибровки.

В семь мерных колб емкостью 100 см³ вносят исходный рабочий раствор в соответствии с таблицей 2. Объемы растворов в колбах доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

Таблица 2 Данные для приготовления эталонных растворов.

Показатели Номера колб 1 1 2 1 3 1 4 | 5 | 6 1 7 Объем исходного раствора Концентрация мг/см3 100 0,1 80 0,08 60 40 20 0,06 0,04 0,02 10 0,01 5 0,005

При анализе почв, содержащих более 20 мг-экв. Са на 100 г почвы, в исходный раствор целесообразно внести Са (11) в количестве, соответствующем его среднему содержанию в анализируемых пробах.

2.1.4.2. Ход анализа.

В соответствии с инструкцией по работе на пламенном фотометре или на атомно-абсорбционном спектрофотометре проводят фотометрирование приготовленных эталонных растворов. По данным измерений строят калибровочный график в системе координат показания прибора — концентрация стронция в растворе.

Затем при тех же установочных параметрах проводят измерение реальных анализируемых растворов с неизвестной концентрацией стронция. Предварительно перед измерением каждого нового раствора проверяют установочный ноль, путем пропускания через эжектор дистиллированной водой. По показаниям прибора и градуировочному графику находят концентрацию

ОД,    (3)

где W_sr — химический выход стабильного стронция;

С_х — концентрация стронция в анализируемом растворе, мг/см³.

2.2. Экспресс-метод определения ⁹⁰Sr.

2.2.1. Сущность метода.

Экспресс-метод выделения ⁹⁰Sr основан на извлечении стронция из озоленных почв и золы растений 6 моль/дм³ азотной кислотой, селективной экстракции стронция хлороформенным раствором дициклогексил- 18-краун-6 из 4 моль/дм³ азотной кислоты с последующей доочисткой от ¹³⁷Cs и солеобразующих примесей 2 моль/дм³ азотной кислотой, реэкстракцией горячей водой и осаждением углекислого стронция.

Определение ⁹⁰Sr проводится путем измерения радиоактивности тонкослойного счетного образца на бета-радиометре.

Расчет содержания ⁹⁰Sr проводится по формуле:

(4)

где А ,„_3г — удельная активность анализируемого образца в воздушно-сухом состоянии, Бк/кг;

А — активность ⁹⁰Sr в счетном образце, Бк по п. 3.6.5 или

3.6.6;

W_sr = 0,95 — химический выход стронция;

т — масса анализируемого образца в воздушно-сухом состоянии, кг.

2.2.2.    Область применения.

Экспресс-метод применим для всех типов почв и видов растений. Метод не обеспечивает разделение ⁹⁰Sr от ¹⁴⁰Ва и не применим при анализе почв и растений, загрязненных свежими выпадениями. Методика также не предусматривает разделение ⁸⁹ Sr и ⁹⁰Sr.

Так как время жизни ¹⁴⁰Ва составляет 128 дней, а время жизни ⁸⁹Sr — 520 дней (10 периодов полураспада), то использование экспресс-методики возможно спустя 4 месяца после радиоактивного загрязнения (момента “Д”). При этом за период времени 130-520 дней по данной методике определяется суммарная бета-активность изотопов ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr. Спустя 520 дней возможно определение ⁹⁰Sr.

2.2.3.    Средства измерений, оборудование, посуда, реактивы.

Средства измерений:

-    низкофоновый бета-радиометр (с защитным домиком типа РУБ-01ПЗ, УМФ-1500М, КРК-01А);

-    весы лабораторные по ГОСТ 2408-84, погрешность взвешивании 0,2 мг, 2 класса точности;

-    весы лабораторные технические типа ВЛТК-500;

-    контрольные источники ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y.

Оборудование:

-    электроплитка с температурой нагрева не менее 120°С;

-    насос водоструйный по ГОСТ 6709-72;

-    шланги вакуумные с внутренним диаметром 6 мм;

-    бумага фильтровальная “белая и красная лента”.

Посуда:

посуда мерная лабораторная стеклянная по ГОСТ 1770-74

вместимостью:

-    пипетки 1 и 10 см³;

-    колбы 100 и 1000 см³;

-    цилиндры 100 и 500 см³.

посуда стеклянная термостойкая:

-    стаканы по ГОСТ 25336-82 вместимостью 250 и 500 см³;

-    воронки делительные вместимостью 200 и 500 см³.

Реактивы:

кислота азотная по ГОСТ 4451-77, хч;

-    раствор азотной кислоты концентрации 6 моль/дм³ готовят: 433 см³ концентрированной азотной кислоты в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    раствор азотной кислоты концентрации 4 моль/дм³ готовят: 289 см³ концентрированной азотной кислоты в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

-    раствор азотной кислоты концентрации 2 моль/дм³ готовят: 145 см³ концентрированной азотной кислоты в мерной колбе вместимостью 1000 см³ разбавляют дистиллированной водой до метки;

~ аммиак водный по ГОСТ 3760-79, чда;

-    натрий углекислый- 10-иодный но ГОСТ 8476, чда;

-    стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-76, чда;

-    дициклогексил-18-краун-6 по ТУ 6-022722-85, ч;

-    раствор дициклогексил- 18-краун-6 в хлороформе с массовой долей 5% готовят: 50 г дициклогексил-18-краун-6 раство-

их к анализу.......................................................................43

2.    Радиохимические методы выделения ⁹⁰Y и ⁹⁰Sr...............49

2.1.    Оксалатный метод выделения ^Y...............................49

2.2.    Экспресс-метод определения ^Sr...............................58

3.    Радиометрические измерения............................................61

4.    Обработка результатов........................................................66

5.    Требования безопасности и квалификация

персонала............................................................................66

Приложение 1. Термины и определения..............................67

Приложение 2. Определение чувствительности

радиометра..........................................................................68

Приложение 3..........................................................................72

3.1.    Паспорт пробы почвы..................................................72

3.2.    Сопроводительный талон.............................................72

3.3.    Этикетка........................................................................73

Литература...............................................................................74

ряют в 950 г хлороформа;

-    хлороформ;

-    азотнокислый раствор ⁸⁵Sr (для определения химического выхода).

2.2.4.    Ход анализа.

2.2.4.1.    Извлечение ⁹⁰Sr из озоленной почвы или золы растений:

-    навеску озоленной пробы почвы (50 г) или золы растений, соответствующей массе растения, взятой при проболодго-товке, помещают в широкогорлую посуду (термостойкая коническая колба или стакан) вместимостью 500 см³. Навеску заливают 50 см³ 6 моль/дм³ раствора азотной кислоты и кипятят в течение 30 минут, накрыв колбу часовым стеклом;

-    остывший и отстоявшийся раствор фильтруют через бумажный фильтр “белая лента” на воронке Бюхнера (только декантат). Фильтрат сохраняют;

-    к остатку вновь приливают 50 см³ 6 моль/дм³ раствора азотной кислоты и кипятят в течение 30 минут, накрыв колбу часовым стеклом;

-    остывший раствор вместе с остатком, фильтруют через фильтр на воронке Бюхнера. Нерастворившийся остаток промывают на фильтре 60 см³ горячей дистиллированной водой. Остаток отбрасывают. Полученный фильтрат объединяют с первым. Общий объем фильтрата должен быть 150-160 см³.

2.2.4.2.    Экстракция ⁹⁰Sr:

-    полученный азотнокислый раствор помещают в делительную воронку вместимостью 500 см³ и приливают 50 см³ хлороформа, перемешивают в течение 1-2 минут, разделяют фазы. К азотнокислому раствору вновь прибавляют 50 см³ хлороформа и повторяют операции перемешивания и разделения фаз;

-    к азотнокислому раствору, находящемуся в делительной воронке, приливают 25 см³ раствора дициклогексил-18-краун-6 в хлороформе и перемешивают в течение 1 минуты. Фазы разделяют и записывают время разделения с точностью до 10 минут;

-    хлороформенную фазу переносят в делительную воронку вместимостью 100 см³ и добавляют 20 см³ раствора 2 моль/дм³ азотной кислоты, перемешивают в течение 2-3 минут и разделяют фазы. К хлороформенной фазе вновь приливают 20 см³ 2 моль/дм³ азотной кислоты и повторяют перемешивание и разделение фаз.

2.2.4.4.    Реэкстракция ⁹⁰Sr:

-    органическую фазу помещают в делительную воронку,

1. Методы отбора проб почв и растений и подготовка их к анализу.

1.1.    Общие положения.

По настоящей методике следует проводить отбор проб почвы и растений с целью радиологического контроля сельскохозяйственных угодий и растений в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению от аварий на АЭС и предприятиях ЯТЦ, а также при отборе проб на контрольных и реперных участках с целью радиологического контроля незагрязненных радионуклидами территорий.

Термины и определения, используемые в данной методике даны в приложении 1.

1.2.    Оборудование и средства измерений.

1.2.1.    Оборудование:

-    печь муфельная лабораторная типа МП-24 по ТУ 10-531.098-67;

-    лоток из нержавеющей стали;

-    металлическое кольцо диаметром 140 мм и высотой 50 мм;

-    пробоизмельчитель ПП-2 или почвенная мельница;

-    сита почвенные, комплект;

-    шкаф сушильный термостатируемый;

-    лопата;

-    фарфоровые чашки диаметром 140 мм.

1.2.2.    Средства измерений:

-    весы лабораторные с наибольшим пределом взвешивания 5 кг Ш класса точности по ГОСТ 24104-88;

-    измеритель мощности экспозиционной дозы гамма-излучения с измерением потока гамма-излучения в пределах от 0 до 10000 с¹ и мощности экспозиционной дозы в пределах от 0 до 3000 мкР/час.

1.3.    Методы отбора проб почв.

Отбор проб почв в соответствии с ОСТ 10 070-95.

1.4.    Методы отбора проб растений.

1.4.1. Отбор проб растений с полей.

Пробы растений отбираются на тех же участка, что и пробы почвы. С посевов сельскохозяйственных культур следует брать пробы по диагонали или ломанной кривой.

Для получения объединенной пробы растений массой 1 кг натуральной влажности рекомендуется отбирать не менее 10 точечных проб.

Наземную часть травяного покрова срезают острым ножом

или ножницами на высоте 3-4 см над поверхностью почвы, не засоряя почвой укладывают на полиэтиленовую пленку или крафт-бумагу. Если нижняя часть растений загрязнена почвой, то в этом случае нужно срезать растение выше, либо тщательно отмыть их водой.

Объединенную пробу составляют либо из всего растения, либо раздельно — стеблей, листьев, плодов, зерна, корнеплодов. Объединенную пробу упаковывают в плотную бумагу и снабжают сопроводительным талоном (приложение 3). Номер растительного образца должен соответствовать номеру почвенного образца.

1.4.2. Отбор проб зерна.

1.4.2.1.    Отбор проб зерна из автомобилей проводится механическим пробоотборником или вручную щупом. Из автомобилей с длиной кузова до 3,5 м точечные пробы зерна отбирают в 4 точках по схеме А, с длиной кузова от 3,5 до 4,5 м — в 6 точках по схеме Б, с длиной кузова более 4,5 м в 8 точках по схеме В. Пробы отбирают на расстоянии от 0,5 до 1 м от переднего и заднего бортов и на расстоянии 0,5 м от боковых бортов.

Схема А    Схема    Б    Схема В

XX    XXX    ХХХХ

XX    XXX    ХХХХ

Механическим пробоотборником точечные пробы отбирают по всей глубине насыпи зерна. Ручным щупом точечные пробы отбирают из верхнего и нижнего слоев, касаясь щупом дна. В автопоездах точечные пробы отбирают из каждого кузова (прицепа).

Общая масса точечных проб по схеме А должна быть не менее 1 кг, по схеме Б — не менее 1,5 кг и по схеме В — не менее 2 кг.

Если общая масса будет менее указанной, то отбирают дополнительные пробы в тех же точках в среднем слое насыпи.

1.4.2.2.    Отбор точечных проб при погрузке (выгрузке) зерна.

Точечные пробы при погрузке (выгрузке) зерна в вагоны,

суда, склады и элеваторы отбирают из струи перемещаемого зерна в местах перепада механическим пробоотборником или специальным ковшом путем пересечения струи через равные промежутки времени в течение всего периода перемещения партии. Периодичность отбора точечных проб устанавливают в зависимости от скорости перемещения, а также состояния засоренности. Масса одной точечной пробы должна быть не менее 100 г.

1.4.2.3.    Отбор точечных проб зерна из мешков.

Объем выборки точечных проб зерна зависит от количества мешков в партии и определяется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1.

Объем выборки в зависимости от количества мешков в партии

Количество мешков в партии |    Объем    выборки

До 10 включительно    Из каждого второго мешка

От 10 до 100 включительно Из пяти мешков плюс 5% от количества мешков

в партии

Более 100    Из    10 мешков плюс 2,5% от количества мешков

_в партии_

Из зашитых мешков точечные пробы отбирают мешочным щупом в трех доступных точках мешка. Общая масса точечных проб должна быть не менее 2 кг.

1.4.2.4.    Составление объединенной пробы.

Объединенную пробу получают как совокупность точечных

проб. Все точечные пробы ссыпают в чистую тару, исключающую изменения качества зерна.

При использовании механического пробоотборника при отборе проб из автомобилей точечные пробы смешиваются в процессе отбора и образуется объединенная проба.

В тару с объединенной пробой вкладывают этикетку (приложение 3).

1.4.2.5.    Формирование среднесуточной пробы при доставке зерна автомобильным транспортом.

При поступлении зерна от одного колхоза, совхоза или фермерского хозяйства в течение суток несколько однородных партий зерна, а также кукурузы в початках формируют среднесуточную пробу.

Среднесуточную пробу формируют на делителе из объединенных проб, отобранных с каждого автомобиля из расчета 50 г на каждую тонну доставленного зерна.

Среднесуточную пробу хранят в чистой герметичной емкости, на которой должны быть указаны: наименование хозяйства, номер бригады, культура, сорт, дата. Общая масса точечных проб первого автомобиля во всех случаях должна быть не менее 2 кг и полностью использоваться для формирования среднесуточной пробы.

1.4.2.6.    Выделение средней пробы.

Масса средней пробы должна быть 2,0 ± 0,1 кг. Если масса объединенной пробы не более 2,0 + 0,1 кг, то она одновременно является и средней пробой. Если масса объединенной или среднесуточной пробы превышает указанную величину, то выделение средней пробы проводят на делителе, а при отсутствии делителя, вручную.

Для этого объединенную пробу высыпают на стол с гладкой поверхностью, распределяют зерно в виде квадрата и смешивают его при помощи двух коротких деревянных планок со скошенным ребром. Смешивание проводят так, чтобы зерно, захваченное с противоположных сторон квадрата на планке в правой и левой руках, ссыпалось в середину одновременно, образуя после нескольких перемешиваний валик. Затем зерно захватывают с концов валика и одновременно с обеих планок ссыпают в середину. Такое перемешивание проводят три раза. После трехкратного перемешивания объединенную пробу снова распределяют ровным слоем в виде квадрата и планкой делят по диагоналям на 4 треугольника. Из двух противоположных треугольников зерно удаляют, а в двух оставшихся собирают вместе, перемешивают указанным способом и вновь делят на 4 треугольника, из которых 2 делят до тех пор, пока в двух треугольниках не будет 2,0±0,1 кг зерна, которое и составит среднюю пробу.

1.4.3.    Отбор проб корнеплодов, клубнеплодов и картофеля.

Пробы клубнеплодов и корнеплодов отбирают из буртов,

насыпей, куч, автомашин, прицепов, вагонов, барж, хранилищ и т.д.

Точечные пробы отбирают по диагонали боковой поверхности бурта, насыпи, кучи или средней линии кузова машины, прицепа, вагона, баржи и т.д. через равные расстояния на глубине 20-30 см. Клубни и корнеплоды берут в трех точках подряд (без выбора) вручную.

Каждая точечная проба должна быть массой примерно 1-1,5 кг.

Объединяя точечные пробы, получают объединенную пробу.

Среднюю пробу для анализа выделяют из объединенной, масса ее должна быть не менее 2 кг. Для этого объединенную пробу сортируют по величине на 3 группы: крупные, средние и мелкие. От каждой группы отбирают 20% корнеплодов, объединяют их, затаривают, снабжают этикеткой и направляют в лабораторию (приложение 3).

1.4.4.    Отбор проб травы и зеленой массы сельскохозяйственных культур.

Пробы травы с пастбищ и сенокосных угодий отбирают непосредственно перед выпасом животных или скашиванием на корм. Для чего на выбранном для отбора проб участке выделяют 8-10 учетных площадок размером 1 или 2 м², располагая их по диагонали участка. Травостой скащивают (срезают) на высоте 1-3 см.

От зеленой массы, доставленной на фермы для непосредст-

венного скармливания животным или для приготовления силоса, сенажа, искусственно высушенных кормов, точечные пробы берут вручную не менее чем из 10 разных мест порциями 400-500 г.

Полученную со всех точечных проб или учетных площадок зеленую массу собирают на полог, тщательно перемешивают и распределяют ровным слоем, получая таким образом объединенную пробу.

Из объединенной пробы зеленой массы отбирают среднюю пробу для анализа. Для составления средней пробы, масса которой должна быть 1,5-2 кг, траву берут порциями из 10 различных мест.

1.4.5.    Отбор проб грубых кормов.

Точечные пробы из партий сена или соломы, хранящихся в скирдах, стогах, отбирают по периметру на равных расстояниях друг от друга на высоте 1,0-1,5 м от поверхности земли со всех доступных сторон с глубины не менее 0,5 м.

Из точечных проб составляют объединенную пробу массой не менее 2 кг. Для этого точечные пробы складывают тонким слоем (3-4 см) на брезенте или пленке и осторожно перемешивают нс допуская ломки растений и образования трухи.

Из объединенной пробы сена отбирают среднюю пробу для анализа. Для этого не менее чем из 10 различных мест по всей площади и толщине слоя отбирают пучки сена массой 60-120 г. Отобранную среднюю пробу массой не менее 1 кг упаковывают в плотную бумагу или полиэтиленовый пакет, туда же помещают этикетку (приложение 3).

1.4.6.    Отбор проб других видов продукции растениеводства.

Методы отбора проб других видов растениеводства, не упомянутых в настоящих методических указаниях, аналогичны описанным. Так, например, методы отбора всех видов круп, бобовых, семян аналогичны методам отбора зерна. Яблоки, помидоры, баклажаны и т.п. отбирают согласно методам отбора корнеплодов.

Из небольших партий продукции (ягоды, зелень и т.п.) точечные пробы берутся в 4-5 местах. Объединенная проба по массе и объему не должна превышать трехкратного количества необходимого для анализа.

1.5. Подготовка проб почв и растений к радиохимическому анализу.

1.5.1. Подготовка проб почв, отобранных на непахотных сельскохозяйственных угодиях.

Из 5 колец, отобранных на непахотных сельскохозяйственных угодиях, для радиохимического анализа выбирается проба

наиболее близкая по суммарной бета-активности или содержанию ¹³⁷Cs к среднему значению. Пробу вынимают из кольца, взвешивают целиком с растительным покровом, высушивают до воздушно-сухого состояния и снова взвешивают. Пробу прокаливают целиком при температуре 550°С в течение 6-8 часов до полного удаления органического вещества. Периодически пробу вынимают из печи и перемешивают. Прокаленную почву взвешивают и определяют коэффициент озоления. Методом квартования отбирают 3 навески массой 100 г. При анализе проб почвы контрольных и реперных участков, находящихся на незагрязненной территории, отбирают 1 навеску массой 200 г.

Измеряют бета-активность отобранных проб. Проба считается хорошо гомогенизированной, если результаты измерений суммарной бета-активности не различаются более, чем в 1,5 раза от среднего значения. Если различия превышают указанную величину, то повторяют перемешивание и квартование.

Для радиохимического анализа отбирают навеску 50-100 г при анализе почвы загрязненной территории и 200 г — для незагрязненной территории.

1.5.2. Подготовка проб почв, отобранных на пахотных сельскохозяйственных угодиях.

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 навески массой 50-100 г. При анализе проб контрольных и реперных участков, находящихся на незагрязненной территории, отбирают 1 навеску массой 200 г. Измеряют суммарную бета-активность. Если результаты измерений различаются более, чем в 1,5 раза от среднего значения, то повторяют перемешивание и квартование до получения хорошо гомогенизированной пробы, удовлетворяющей указанному условию.

Для озоления берут навеску, суммарная бета-активность которой наиболее близка к среднему значению. Озоление проводят при температуре 550°С в течение 6 часов. Озоленная таким образом проба поступает на радиохимический анализ.

1.5.4. Подготовка проб растений.

Среднюю пробу продукции растениеводства измельчают и отбирают навеску массой 200 г методом квартования. Отобранную пробу озоляют в лотке из нержавеющей стали, сначала при температуре 200°С, а затем при температуре 550°С до получения постоянной массы золы.

Второе озоление, так называемой “белой золы” проводят в

фарфоровой чашке при температуре 600°С. Вся операция озоле-ния может длиться несколько суток.

Полученную золу взвешивают. Коэффициент озоления (отношение массы “белой золы” к массе воздушно-сухой пробы растения) записывают в журнал. Полученная зола поступает на радиохимический анализ.

2. Радиохимические методы выделения ⁹⁰Y и ⁹⁰Sr.

2.1.    Оксалатный метод выделения ⁹⁰Y.

2.1.1.    Сущность метода.

Метод основан на переводе в раствор ⁹⁰Sr путем обработки озоленной почвы или золы растения раствором 6 моль/дм ³ НО при нагревании.

Радиохимическое выделение радиохимически чистого осуществляется путем последовательного проведения следующих химических операций:

-    введение фиксированного количества носителя стабильного стронция с целью определения его химического выхода на конечной стадии выделения;

-    оксалатного осаждения стронция, иттрия и редкоземельных элементов при pH = 4. На этой стадии происходит отделение стронция, иттрия и редкоземельных элементов от цезия и других щелочных металлов, железа, алюминия, магния;

-    прокаливанием осадка оксалатов добиваются перевода оксалатов стронция и иттрия в оксиды металлов;

-    обработка прокаленного осадка соляной кислотой переводит стронций и иттрий в раствор;

-    отделение стронция от иттрия и мешающих бета-излучающих радионуклидов осуществляется путем соосаждения последних на гидроксиде железа. При этом стронций остается в растворе. Используемая на этой стадии анализа перекись водорода необходима для перевода железа в степень окисления +3, а марганца +4. Таким образом, при соосаждении с гидроксидом железа происходит разделение изотопов ⁹⁰Y и ⁹⁰Sr. С этого момента весь образовавшийся ⁹⁰Y будет являться продуктом распада ⁹⁰Sr. По истечение пяти периодов полураспада ⁹⁰Y (14 дней) наступает вековое равновесие т.е. активность дочернего изотопа будет равнятся активности материнского. В результате чего, становится возможным определение ⁹⁰Sr по его дочернему ⁹⁰Y.

Дальнейшие радиохимические операции гидроксидной очистки и оксалатного осаждения иттрия выполняют задачу получения ⁹⁰Y в радиохимически чистом состоянии на мишени, при-