"Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах почвы"
(утв. Госкомгидрометом СССР 17.03.1989)

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".

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.

Низкофоновая установка для радиометрии бета-излучения <*>

--------------------------------

<*> В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать проборы типа РКБ4-1e M.

Пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционный спектрометр

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, 220 х 500, для сушки проб

Центрифуга, ТУ 5-375-4260-76

Эксикатор

Посуда мерная лабораторная стеклянная:

- центрифужные пробирки на 10 куб. см

- пипетки - 1, 2, 5 и 10 куб. см

- колбы мерные - 50, 100, 500, 1000 и 2000 куб. см

Посуда стеклянная термостойкая:

стаканы по ГОСТ 10394-72 вместимостью 50, 100, 150, 200 и 500 куб. см

колбы конические по ГОСТ 1770-74 вместимостью 500 куб. 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

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 куб. см

1. Соляная кислота по ГОСТ 3118-77 плотностью 1,19 г/куб. см, х.ч.

2. Соляная кислота, 6 моль/л раствор: 500 куб. см концентрированной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 1000 куб. 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., 3 н 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., 3 н водный раствор.

16. Безугольный аммиак готовят следующим способом:

17. Кальций азотнокислый по ГОСТ 4142-77, ч.д.а., 4-водный.

18. Натрий гидроокись по ГОСТ 4388-72, ч.д.а.

19. Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83-79.

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 бета-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 бета-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 бета-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.

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.

1. Навеску прокаленной почвы (50 - 100 г) помещают в термостойкий стакан емкостью 500 куб. см, вносят носитель стронция (200 мг в расчете на металл). Почву заливают 100 - 200 куб. 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 декантируют в коническую колбу емкостью 500 куб. см.

3. К оставшейся части почвы вновь приливают 50 - 100 куб. см 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 куб. см), 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 куб. см.

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.

7. К полученному фильтрату осторожно прибавляют 15 - <...> г соли углекислого аммония <*> и нагревают до тех пор, пока раствор над осадком карбонатов не станет прозрачным, затем прибавляют 3 - 5 куб. см насыщенного раствора углекислого аммония для проверки полноты осаждения. Если не наблюдается помутнение 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 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 куб. см.

При анализе проб, загрязненных "свежими" продуктам деления, см. примечание 1.

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 HCl. Фильтр промывают подкисленной дистиллированной водой и вносят раствор хлорида или нитрата стронция - 5 - 10 мг в расчете на металл.

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 куб. см) добавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты до объема 8 - 10 куб. см 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 куб. см), 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 бета-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 куб. см хлористого бария (30 мг в расчете на Ba), раствор нейтрализуют аммиаком до pH = 4,0 - 5,0 и добавляют 50 куб. см буферной смеси (10 куб. см 6 н уксусной кислоты + 40 куб. см 3 н уксуснокислого аммония). К раствору добавляют 2 куб. см 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 куб. см хлористого бария, нагревают в течение 20 - 30 минут. Пробу охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают 3 раза дистиллированной водой по 10 куб. см 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 куб. см и доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, отбирают пипеткой 1 куб. см, переносят в другую мерную колбу на 100 куб. см и разбавляют водой до метки. В разбавленном растворе определяют содержание стронция атомно-абсорбционным методом на приборе AAS - 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.

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