почвы

Метод определения ⁹⁰Sr

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева» (ФГОУ ВПО «РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева») и Государственным научным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова» Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ «ВНИИА» Россельхозакадемии)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 25 «Качество почв и грунтов»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. № 655-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

СОДЕРЖАНИЕ

ГОСТ Р 54041-2010

ПОЧВЫ

Метод определения ⁹⁰Sr

Soils. Method of ⁹⁰Sr determination

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на почвы сельскохозяйственных угодий (далее - почвы) и устанавливает определение содержания ⁹⁰Sr радиохимическим методом.

Диапазон измерения содержания ⁹⁰Sr от 0,1 кБк/м² (0,0025 Ки/км²). Верхний предел обнаружений неограничен.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 53091-2008 (ИСО 10381-3:2001) Качество почвы. Отбор проб. Часть 3. Руководство по безопасности

ГОСТ Р 53123-2008 (ИСО 10381-5:2005) Качество почвы. Отбор проб. Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 17.4.3.01-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб

ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 3117-78 Реактивы. Аммоний уксуснокислый. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3763-76 Реактивы. Аммоний двухромовокислый. Технические условия

ГОСТ 3770-75 Реактивы. Аммоний углекислый. Технические условия

ГОСТ 4108-72 Реактивы. Барий хлорид 2-водный. Технические условия

ГОСТ 4147-74 Реактивы. Железо (III) хлорид 6-водный. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 4919.1-77 Реактивы и особо чистые вещества. Методы приготовления растворов индикаторов

ГОСТ 5429-74 Реактивы. Стронций азотнокислый. Технические условия

ГОСТ 5712-78 Реактивы. Аммоний щавелевокислый 1-водный. Технические условия

ГОСТ 5789-78 Реактивы. Толуол. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 10929-76 Реактивы. Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 22180-76 Реактивы. Кислота щавелевая. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 25828-83 Гептан нормальный эталонный. Технические условия

ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия

ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 стронций-90 (⁹⁰Sr): Радионуклид бета-излучатель с энергией излучения 0,55 МэВ, периодом полураспада 29 лет.

3.2 иттрий-90 (⁹⁰Y): Радионуклид бета-излучатель, продукт распада ⁹⁰Sr с энергией излучения 2,27 МэВ, периодом полураспада - 64 ч.

Примечание - В состоянии равновесия активность стронция равна активности иттрия.

3.3 радиохимия: Раздел химии, в котором используют химические методы для разделения радиоизотопов и работы с ними.

3.4 изотопный носитель радионуклида: Тот же элемент природного изотопного состава, что и радионуклид, вводимый в анализируемый объект для создания концентрации данного элемента, достаточный для его химического выделения в чистом виде и определения потерь радионуклида в ходе анализа.

4 Сущность метода

Определение активности ⁹⁰Sr проводят оксалатным или ускоренным экстракционным радиохимическими методами, основанными на определении активности дочернего ⁹⁰Y путем их совместной экстракции из почвы.

Оксалатный метод, на выполнение которого затрачивается не менее двух недель, требует установления радиоактивного равновесия между ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y.

Ускоренный экстракционный метод, на выполнение которого уходит один - два дня, не требует установления радиоактивного равновесия. Метод применяют как при контроле «старых» загрязнений, так и в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, когда необходимо быстрое получение информации о радиоактивном загрязнении.

Выход стабильных изотопных носителей ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y определяют в растворах методами атомно-абсорбционной спектроскопии, кондуктивно-плазменной спектроскопии, фотометрии пламени или гравиметрически.

Активность выделенных препаратов определяют на b-радиометре или жидкостном сцинтилляционном b-спектрометре.

5 Средства измерений, вспомогательное оборудование, посуда, реактивы

b-радиометр или спектрометр с газоразрядным или сцинтилляционным счетчиком с диапазоном измерения от 5 Бк с пределом допускаемой основной погрешности 10 %.

Дозиметры любого типа, позволяющие регистрировать колебания мощности дозы внешнего облучения в полевых условиях не ниже ±0,1 мкЗв/ч по ГОСТ 27451.

Весы лабораторные среднего класса точности с пределом допустимой абсолютной погрешности однократного взвешивания ±1,0 мг по ГОСТ Р 53228.

рН-метр.

Термостат суховоздушный или жидкостной, обеспечивающий поддержание заданной температуры при 100 °С - 120 °С.

Печь муфельная электрическая, обеспечивающая поддержание температуры 400 °С - 800 °С.

Электронагреватель с закрытым нагревательным элементом.

Эксикатор стеклянный по ГОСТ 25336.

Сита почвенные с ячейками диаметром 2 мм.

Устройство для фильтрования под разрежением с воронкой Бюхнера по ГОСТ 9147.

Бумага фильтровальная по ГОСТ 12026.

Посуда мерная лабораторная по ГОСТ 1770.

Посуда лабораторная стеклянная по ГОСТ 25336.

Тигли по ГОСТ 9147.

5.1 Реактивы, необходимые для выполнения анализа оксалатным методом

Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч.

Соль иттрия водно-растворимая, х.ч., или металлический порошок иттрия, х.ч. (для использования в качестве носителей).

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Кислота азотная массовой долей 60 % по ГОСТ 4461, х.ч.

Кислота щавелевая по ГОСТ 22180, х.ч.

Аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712, ч.д.а.

Аммония карбонат по ГОСТ 3770, х.ч.

Аммония ацетат по ГОСТ 3117, ч.д.а.

Аммония бихромат по ГОСТ 3763, ч.д.а.

Аммония гидроксид по ГОСТ 3760, ч.д.а.

Бария хлорид по ГОСТ 4108, х.ч.

Водорода пероксид массовой долей 30 % - 35 % по ГОСТ 10929, х.ч.

Железа (III) хлорид по ГОСТ 4147, ч.д.а.

Этанол ректификат по ГОСТ 18300, х.ч.

Стронция нитрат по ГОСТ 5429, ч.д.а.

Метиловый оранжевый индикатор по ГОСТ 4919.1.

5.2 Реактивы, необходимые для выполнения анализа ускоренным экстракционным методом

н-гептан по ГОСТ 25828, х.ч.

Толуол по ГОСТ 5789, х.ч.

DEPHA (ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота, 95 % С₁₆Н₃₅O₄Р для приготовления реактива HDEHP).

Примечание - Для приготовления реактива HDEHP берут 145 см³ DEPHA и растворяют в 855 см³ гептана^*.

________

^* Пригодность реактивов проверяют смешиванием равных объемов реактива HDEHP и дистиллированной воды. При этом значение рН должно быть более 3.

Aliquat 336 (метилтриоктил аммоний хлорид C₂₅H₅₄CIN для приготовления реактива ТОМА).

Примечание - Для приготовления реактива ТОМА берут 333 см³ Aliquat 336 и растворяют в 666 см³ толуола.

5.3 Все применяемые средства измерений должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений и иметь действующие свидетельства о поверке, а вспомогательное оборудование должно быть проверено на работоспособность.

5.4 Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже указанных выше.

6 Подготовка к выполнению анализов

6.1 Отбор проб

Отбор проб - по ГОСТ Р 53091, ГОСТ Р 53123, ГОСТ 17.4.3.01 и ГОСТ 28168 со следующим дополнением.

Пробы почвы отбирают до начала весенних полевых работ или непосредственно перед уборкой урожая.

Отбор проб проводят таким образом, чтобы максимально охватить территорию с различными значениями плотности загрязнения, основные типы угодий, типы и подтипы почв, элементы рельефа.

Перед отбором проб на обследуемом участке проводят измерение мощности доз внешнего облучения на высоте 1 м и 3 - 4 см над поверхностью почвы на равномерно распределенных по площади участка точках. Количество точек для определения мощности доз внешнего облучения дано в таблице 1.

Таблица 1 - Оценка площади участка для получения одного смешанного образца и количество точек для определения мощности дозы внешнего облучения в полевых условиях на данном участке в зависимости от уровня загрязнения

В случае обнаружения загрязнения участок характеризуют дополнительными измерениями. Результаты измерений записывают в журнале, паспорте и сопроводительном талоне.

Каждую пробу для анализа, отобранную на участке, составляют из 10 или большего числа мгновенных проб. Объем каждой пробы составляет 1 дм³. Все пробы, отобранные на участке, объединяют и методом квартования из всей массы мгновенных проб составляют объединенную пробу почвы массой не менее 2 кг.

Отобранную пробу помещают в двойной полиэтиленовый мешок и заворачивают в плотную бумагу. Между полиэтиленовым мешком и бумагой вкладывают паспорт, в котором указывают место взятия пробы (координаты), тип растительного покрова, тип почвы, горизонт или глубину взятия пробы, дату, подпись лица, проводившего отбор проб. На бумагу, в которую завернута проба, наносят номер пробы и данные паспорта, указывают административный район.

Результаты измерений представляют в Бк/кг абсолютно сухой почвы и кБк/м². Для расчета второй величины берут образец почвы ненарушенного сложения известного объема с помощью режущих колец в трех повторностях и определяют объемную массу почвы (ОМ) в г/см³. Также указывают мощность пахотного горизонта h в сантиметрах, измеренную в трех повторностях.

6.2 Подготовка проб к анализу

6.2.1 Прокаливание почвы

Пахотные торфяные почвы перед анализом прокаливают для удаления органического вещества. Объединенную пробу в тарированной фарфоровой чашке помещают в холодную муфельную печь, постепенно доводят температуру до 800 °С и прокаливают в течение 2 ч.

Анализ проводят с остывшей прокаленной объединенной пробой.

6.2.2 Объединенную пробу массой 2 кг высушивают до воздушно-сухого состояния, взвешивают, измельчают на мельнице и просеивают через сито с отверстиями диаметром 2 мм.

Методом квартования отбирают лабораторную пробу массой 50 - 100 г.

После равномерного перемешивания лабораторной пробы из нее отбирают анализируемую пробу для радиохимического анализа. Масса анализируемой пробы зависит от предполагаемого уровня загрязнения почвы и чувствительности радиометрической и/или спектрометрической аппаратуры. Масса почвенной пробы, оцененная по этим критериям, не должна быть ниже значений, представленных в таблице 2.

Таблица 2 - Минимальные значения воздушно-сухой массы анализируемой почвенной пробы в зависимости от предполагаемого уровня загрязнения территории и чувствительности аппаратуры

В граммах

Если результаты измерений различаются более чем в 1,5 раза от среднего значения, то повторяют перемешивание и квартование.

6.2.3 Определение гигроскопической влажности

Отдельно в предварительно взвешенные стеклянные бюксы отбирают пробы почвы массой 2 - 3 г в трех повторностях и высушивают в сушильном шкафу в течение 5 ч при температуре 100 °С - 105 °С.

Массовую долю гигроскопической влажности W_г, %, рассчитывают по формуле

                                                     (1)

где т_вс и m_ас - навески воздушно-сухой и абсолютно сухой почвы соответственно.

Пересчет навески воздушно-сухой почвы, взятой для анализа, на абсолютно сухую М_ас проводят по формуле

                                                   (2)

где М_вс - масса воздушно-сухой почвы, взятой для анализа.

6.3 Приготовление растворов

6.3.1 Приготовление растворов соляной кислоты

Для приготовления растворов соляной кислоты молярной концентрацией 1, 2, 6, 9 моль/дм³ берут соответственно 91, 182, 546, 819 см³ концентрированной соляной кислоты плотностью 1,17 г/см³ и разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1000 см³ до метки.

Срок хранения растворов в емкостях с притертой пробкой - 1 год.

6.3.2 Приготовление насыщенного раствора щавелевой кислоты

100 г кристаллической щавелевой кислоты растворяют в 900 см³ дистиллированной воды при слабом нагревании.

Срок хранения в емкости с темным стеклом и притертой пробкой - не более 1 мес.

6.3.3 Приготовление 2 %-ного раствора щавелевой кислоты

20 г кристаллической щавелевой кислоты растворяют в 980 см³ дистиллированной воды при слабом нагревании.

Срок хранения в емкости с темным стеклом и притертой пробкой - не более 1 мес.

6.3.4 Приготовление 1 %-ного раствора хлорида аммония

10 г хлорида аммония высушивают в сушильном шкафу при температуре 100 °С - 105 °С до постоянного веса и растворяют в 990 см³ дистиллированной воды.

Срок хранения раствора в склянке с притертой пробкой - 2 мес.

6.3.5 Приготовление раствора хлорида бария, содержащего 1 мг бария в 1 см³ раствора

178 мг хлорида бария двухводного переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки.

Срок хранения раствора в склянке с притертой пробкой - 1 год.

6.3.6 Приготовление очищенного от карбонат-иона раствора гидроксида аммония

500 см³ концентрированного аммиака наливают в перегонную колбу вместимостью 1 дм³, добавляют 10 г свежепрокаленного оксида кальция, закрывают холодильник трубкой с натронной известью и оставляют на сутки, периодически помешивая. Затем перегонную колбу помещают на водяную баню и соединяют с наклонным холодильником. Колба-приемник должна содержать 300 - 400 см³ воды, освобожденной от двуокиси углерода кипячением. По окончании перегонки концентрация аммиака в приемнике составляет около 20 %. При необходимости концентрация уточняется по плотности раствора.

Срок хранения раствора в емкости с притертой пробкой при температуре от 5 °С до 20 °С - 1 мес.

6.3.7 Приготовление насыщенного раствора карбоната аммония

250 - 300 г карбоната аммония растворяют в 1 дм³ дистиллированной воды. Срокхранения раствора в емкости с притертой пробкой в темноте - 6 мес.

6.3.8 Приготовление растворов азотной кислоты

6.3.8.1 Для приготовления раствора азотной кислоты молярной концентрацией 2,0 моль/дм³ 153,7 см³ концентрированной азотной кислоты разбавляют дистиллированной водой в колбе вместимостью 1 дм³ до метки.

6.3.8.2 Для приготовления раствора азотной кислоты молярной концентрацией 2,5 моль/дм³ 192,1 см³ концентрированной азотной кислоты разбавляют дистиллированной водой в колбе вместимостью 1 дм³ до метки.

Срок хранения растворов в темной емкости с притертой пробкой - 1 мес.

6.3.9 Приготовление 10 %-ного раствора ацетата аммония

100 г ацетата аммония растворяют в дистиллированной воде в колбе вместимостью 1 дм³ и доводят до метки.

Срок хранения растворов в емкости с притертой пробкой - 1 мес.

6.3.10 Приготовление 10 %-ного раствора бихромата аммония

100 г бихромата аммония растворяют в дистиллированной воде в колбе вместимостью 1 дм³, фильтруют и доводят до метки.

Срок хранения растворов в емкости с притертой пробкой - 1 год.

6.4 Выщелачивание радионуклидов из почвы раствором соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³

Анализируемую пробу почвы помещают в широкогорлую коническую термостойкую колбу вместимостью от 500 до 2000 см³ и заливают раствором соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³. Вместимость колбы и объем раствора зависят от массы пробы (таблица 3).

Таблица 3 - Объем раствора соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³ и вместимость используемых колб в зависимости от массы образца почвы

В процессе выщелачивания в суспензию вводят изотопный носитель радионуклида.

Если предполагается проведение анализа оксалатным методом, то к суспензии добавляют титрованный раствор, содержащий 250 мг стабильного стронция. Если предполагается проведение анализа ускоренным экстракционным методом, то к суспензии добавляют носитель иттрия в форме раствора или металлического порошка из расчета от 5 до 10 мг иттрия на 1 г почвы. Общее количество введенного иттрия фиксируют.

Суспензию кипятят в течение 30 мин, накрыв колбу часовым стеклом. Отстоявшийся раствор фильтруют через фильтр «белая лента», по возможности не перенося почву на фильтр. К остатку почвы в колбе вновь добавляют первоначальный объем раствора соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³ и кипятят в течение 30 мин. Суспензию фильтруют на воронке Бюхнера, остаток почвы промывают горячей дистиллированной водой до обесцвечивания раствора. Фильтрат и промывные воды объединяют, остаток почвы отбрасывают.

7 Определение ⁹⁰Sr по активности дочернего ⁹⁰Y оксалатным методом

7.1 Ход анализа

7.1.1 В фильтрат, содержащий экстрагируемую из почвы смесь элементов и радионуклидов, вносят оксалат аммония в количестве 0,1 от массы анализируемой пробы почвы и нагревают до кипения, затем нагрев прекращают и раствор нейтрализуют гидроксидом аммония до рН 4. В течение 1 ч при подогреве дают сформироваться осадку оксалата. Полноту осаждения проверяют добавлением в верхнюю часть надосадочной жидкости 1 - 2 см³ насыщенного раствора щавелевой кислоты.

7.1.2 Раствор с осадком фильтруют через бумажный фильтр «белая лента», осадок на фильтре промывают два-три раза 2 %-ным раствором щавелевой кислоты. Фильтрат отбрасывают.

7.1.3 Осадок на фильтре растворяют в 100 см³ раствором соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³, собирая раствор в стакан вместимостью 100 - 1000 см³- Промывают фильтр горячим раствором соляной кислоты молярной концентрацией 2 моль/дм³ и проводят повторное осаждение оксалатов по 7.1.1.

7.1.4 Осадок оксалатов отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, фильтрат отбрасывают.

7.1.5 Фильтр с осадком переносят в фарфоровую чашку или тигель, подсушивают, помещают в муфельную печь и прокаливают при температуре 700 °С - 800 °С в течение 1 ч.

7.1.6 Прокаленный осадок количественно переносят в стакан вместимостью 500 см³ и осторожно приливают 50 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³, растворяя оксиды металлов.

7.1.7 Раствор фильтруют, фильтр промывают 5 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрацией 2 моль/дм³ и отбрасывают.

7.1.8 Фильтрат разбавляют дистиллированной водой в колбе вместимостью 200 см³ до метки и доводят до кипения. В горячий раствор вносят приблизительно 50 мг железа (III) в форме хлорида. Небольшими порциями вносят очищенный от карбонат-иона гидроксид аммония до образования осадка гидроксида железа и алюминия. рН раствора должен быть 8 - 9.

7.1.9 К раствору с осадком добавляют 10 см³ 30 %-ного раствора пероксида водорода. Раствор доводят до кипения и кипятят в течение 10 - 15 мин. рН раствора должен быть в пределах 8 - 9, при необходимости корректируют гидроксидом аммония.

7.1.10 Осадок быстро фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр «красная лента», два - три раза промывают горячим 1 %-ным раствором хлорида аммония, предварительно добавив в него две-три капли гидроксида аммония. Время окончания первой промывки фиксируют в рабочем журнале с точностью до часа с целью отсчета 14 сут для накопления ⁹⁰Y. Осадок отбрасывают.

7.1.11 Фильтрат кипятят для окончательного удаления пероксида водорода в течение 20 мин и в щелочной среде (рН 8 - 9) осаждают карбонаты щелочно-земельных элементов путем добавления насыщенного раствора карбоната аммония. При отсутствии карбоната аммония допускается использовать карбонат натрия. Добавлением одной-двух капель насыщенного раствора карбоната аммония проверяют полноту осаждения карбонатов щелочно-земельных элементов.

7.1.12 Осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр «синяя лента», промывают водой, фильтрат отбрасывают.

Примечание - В целях отделения от нуклидов Ва140 и La140 при радиохимическом анализе «свежих выпадений» (до четырех месяцев) выполняют следующие операции:

осадок карбонатов растворяют в минимальном объеме раствора соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³, раствор разбавляют водой до 50 см³, прибавляют раствор BaCl₂, каплю индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют разбавленным в соотношении 1:1 раствором гидроксида аммония до изменения окраски. Избыток гидроксида аммония нейтрализуют раствором соляной кислоты молярной концентрацией 2 моль/дм³ и прибавляют одну 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 10 %-ного раствора бихромата аммония, перемешивая смесь стеклянной палочкой. После охлаждения осадок отфильтровывают через бумажный фильтр «синяя лента». Промывают 10 см³ 10 %-ного раствора ацетата аммония, осадок отбрасывают:

фильтрат нагревают и повторяют осаждение хромата бария. В фильтрат вносят раствор BaCl₂ и добавляют 1 см³ 10 %-ного раствора бихромата аммония. Осадок отфильтровывают, промывают и отбрасывают;

к фильтрату добавляют гидроксид аммония до слабощелочной реакции рН 8 - 9, нагревают почти до кипения и осаждают карбонаты, добавляя насыщенный раствор карбоната аммония. Проверяют полноту осаждения добавлением одной - двух капель насыщенного раствора карбоната аммония. Затем осадок с раствором кипятят в течение 20 - 30 мин. При отсутствии карбоната аммония допускается использование карбоната натрия;

осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера под вакуумом через бумажный фильтр «синяя лента», промывают водой, фильтрат отбрасывают.

7.1.13 Осадок на фильтрате растворяют в 20 см³ раствором соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³, 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 во вторую мерную колбу вместимостью 50 см³ и разбавляют водой до метки. Во второй колбе определяют общее содержание стронция и рассчитывают выход носителя

В первую мерную колбу, где содержится выделенный в процессе анализа ⁹⁰Sr, добавляют 1 см³ титрованного раствора иттрия, 50 мг иттрия в 1 см³, и оставляют на 14 сут для накопления ⁹⁰Y.

7.1.14 Через 14 сут раствор из колбы переносят в термостойкий стакан, кипятят в течение 20 - 30 мин для удаления СO₂ и осаждают гидроксид иттрия очищенным от карбонат-иона гидроксидом аммония.

Время отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr записывают в журнал с точностью до 10 мин. Фильтрат, содержащий ⁹⁰Sr, целесообразно сохранять до конца анализа, чтобы использовать повторно в случае неудачи с окончанием анализа.

7.1.15 Осадок на фильтре растворяют в 10 - 15 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрацией 2 моль/дм³. В раствор вносят 0,1 см³ раствора стабильного стронция (10 мг) и повторяют осаждение иттрия гидроксидом аммония.

7.1.16 Осадок отфильтровывают через бумажный фильтр «синяя лента», фильтрат отбрасывают.

7.1.17 Осадок на фильтре растворяют в минимальном количестве раствора соляной кислоты молярной концентрацией 0,3 моль/дм³, добавляя ее порциями по 2 - 3 см³, ею же промывают два раза бумажный фильтр.

Метод допускает два возможных варианта окончания анализа.

7.2 Радиометрическое окончание анализа с определением химического выхода носителя иттрия гравиметрическим методом

Нагревают раствор до кипения и вносят равный по объему насыщенный раствор щавелевой кислоты (при необходимости доводят кислотность раствора гидроксидом аммония до рН 4).

Осадок оксалата иттрия фильтруют через бумажный фильтр «синяя лента», промывают небольшим количеством горячей воды, фильтрат отбрасывают.

Фильтр с осадком осторожно переносят в предварительно взвешенный и доведенный до постоянного веса фарфоровый тигель, подсушивают на электронагревателе и прокаливают в муфельной печи при температуре 700 °С - 800 °С в течение 1 ч.

Охлаждают тигель в эксикаторе до комнатной температуры, взвешивают, рассчитывают химический выход иттрия по формуле

                                                            (3)

где т - масса осадка оксида иттрия;

61 - масса оксида иттрия при отсутствии потерь входе анализа (химический выход равен 1).

Этанолом переносят осадок на подложку, спирт подсушивают. Осадок на подложке выравнивают, добавляют по каплям этанол, снова подсушивают. Доведенный до постоянной массы препарат поступает на радиометрию.

Радиометрические измерения проводят в соответствии с инструкцией для радиометра данного типа. Результатом измерений должна стать величина общей активности ⁹⁰Y в пробе A_Y с указанием времени от момента отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr до момента измерения с точностью до 10 мин.

7.3 Окончание анализа с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика и определения выхода носителя в пробе раствора

Собранный фильтрат по 7.1.17 доводят до минимального точного объема в мерной колбе вместимостью 20 - 30 см³. Для измерения на жидкостном сцинтилляционном счетчике отбирают точное количество полученного фильтрата, но не менее 2/3 общего объема в виалу вместимостью 20 см³. Если измерения проводят сцинтиллятором, то объем пробы может составлять 14 см³, объем сцинтиллятора - 6 см³. Активность может быть определена также по Черенковскому излучению. В этом случае объем для измерений может составлять 20 см³. При этом следует предусмотреть, чтобы осталась часть раствора (фильтрата) для определения химического выхода носителя иттрия W_Y одним из доступных методов. Измерение активности ⁹⁰Y должно быть проведено с минимально возможным интервалом времени от момента разделения ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y (см. 7.1.14).

Результатом измерений и расчетов должна стать величина общей активности ⁹⁰Y в растворе, из которого взята проба для измерения A_Y с указанием времени от момента отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr до момента измерения активности с точностью до 10 мин.

8 Ускоренный экстракционный метод определения активности ⁹⁰Sr по активности дочернего ⁹⁰Y

8.1 Особенности метода

Данный метод используют, когда есть основания предполагать наличие «свежих» загрязнений почв ⁹⁰Sr и требуется получение необходимой информации за короткое время. Масса анализируемой пробы почвы при использовании данного метода не должна превышать 10 г (см. таблицу 2), поэтому метод предъявляет повышенные требования к чувствительности b-радиометров или спектрометров. Эти требования снижаются при повышенных уровнях загрязнения почв.

⁹⁰Y извлекают из упаренной исходной почвенной вытяжки методом жидкостной экстракции с использованием реактива HDEHP. Органическую фазу, содержащую ⁹⁰Y, промывают раствором соляной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм³, ⁹⁰Y извлекают из органической фазы раствором соляной кислоты молярной концентрацией 9 моль/дм³ и очищают с помощью реактива ТОМА. Радиометрическое или спектрометрическое окончание, а также определение выхода носителя иттрия проводят в соответствии с разделом 7.

8.2 Ход анализа

8.2.1 Упаривают в стакане под тягой исходную кислотную вытяжку, объединенную с промывными водами до состояния, близкого к высушиванию. Вносят точное количество носителя иттрия в форме металлического порошка или раствора соли из расчета 5 - 10 мг иттрия на 1 г пробы.

8.2.2 Добавляют к упаренной пробе 100 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм³. Доводят значение рН до 1,4 с помощью раствора аммиака.

8.2.3 Раствор переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³ и добавляют 50 см³ реактива HDEHP.

8.2.4 Энергично встряхивают делительную воронку в течение нескольких минут, фиксируют время отделения ⁹⁰Y и перехода его в органическую фазу. Оставляют воронку в спокойном состоянии на 30 мин, после чего отделяют водную фазу.

8.2.5 Органическую фазу промывают пять раз раствором соляной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм³ порциями по 20 см³, каждый раз встряхивая в течение 1 мин, давая отстояться в течение 2 мин.

8.2.6 Извлекают иттрий из органической фазы путем пятикратного экстрагирования раствором соляной кислоты молярной концентрацией 9 моль/дм³ порциями по 1 см³. Встряхивают в течение 1 мин, давая отстояться в течение 2 мин. Водные фазы объединяют.

8.2.7 Переносят объединенные водные фазы в другую делительную воронку вместимостью 250 см³.

8.2.8 Добавляют 50 см³ реактива ТОМА, энергично встряхивают в течение нескольких минут и дают отстояться в течение 15 мин.

8.2.9 Собирают водную фазу в термостойкий стакан вместимостью 250 см³ и добавляют 50 см³ дистиллированной воды. Если водная фаза мутная, повторяют очистку, добавляя в водную фазу повторно 50 см³ реактива ТОМА (см. 8.2.8). Объединяют водные фазы.

8.2.10 Добавляют 60 - 80 см³ концентрированного аммиака и кипятят в течение 2 мин для осаждения гидроксида иттрия. Дают осадку отстояться и остыть в течение 20 мин.

8.2.11 Переносят содержимое стакана в центрифужные пробирки и центрифугируют в течение 10 мин при 3000 об/мин.

8.2.12 Удаляют центрифугат и растворяют осадок в 5 см³ раствора азотной кислоты молярной концентрацией 2 моль/дм³.

8.2.13 Переносят раствор в химический стакан вместимостью 100 см³ и добавляют 10 см³ насыщенного раствора щавелевой кислоты. Доводят общий объем водой до 50 см³, доводят до точки кипения, но не кипятят, дают остыть и отстояться в течение 30 мин.

Метод допускает окончание анализа определением химического выхода носителя иттрия гравиметрическим методом и окончание анализа с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика и определения выхода носителя в пробе раствора.

8.3 Радиометрическое окончание анализа с определением химического выхода носителя иттрия гравиметрическим методом

Осадок оксалата иттрия фильтруют через бумажный фильтр «синяя лента», промывают небольшим количеством горячей воды, фильтрат отбрасывают.

Фильтр с осадком осторожно переносят в предварительно взвешенный и доведенный до постоянного веса фарфоровый тигель, подсушивают на электронагревателе и прокаливают в муфельной печи при температуре 700 °С - 800 °С в течение 1 ч. Охлаждают тигель в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают.

Химический выход носителя иттрия W_Y рассчитывают по формуле

                                                            (4)

где m_окс - масса осадка оксида иттрия, мг;

0,79 - коэффициент перехода от массы оксида иттрия к массе иттрия;

m₀ - масса иттрия, введенная в качестве носителя, мг.

Этанолом переносят осадок на подложку для радиометрических измерений, спирт подсушивают. Осадок на подложке выравнивают, добавляют по каплям этанол, снова подсушивают. Доведенный до постоянной массы, препарат поступает на радиометрию.

Радиометрические измерения проводят в соответствии с инструкцией для радиометра данного типа. Результатом измерений должна стать величина общей активности ⁹⁰Y в пробе A_Y с указанием времени от момента отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr до момента измерения с точностью до 10 мин.

8.4 Окончание анализа с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика и определения выхода носителя в пробе раствора

Осадок переносят на воронку с беззольным бумажным фильтром с размерами пор 0,45 мкм. Осадок полностью собирают на фильтре, фильтрат отбрасывают. Растворяют осадок оксалата иттрия на фильтре с помощью раствора азотной кислоты молярной концентрацией 2,5 моль/дм³, чтобы общий объем раствора не превышал 35 см³. Весь раствор собирают в предварительно взвешенную емкость (химический или пластмассовый стакан). Взвешивают и записывают общую массу раствора.

Отбирают 14 см³ раствора в предварительно взвешенную виалу вместимостью 20 см³ для радиометрических измерений и взвешивают. Записывают массу раствора, взятого для измерений. Добавляют в виалу 6 см³ жидкого сцинтиллятора, закрывают виалу, тщательно перемешивают содержимое. Виала с раствором готова для измерений на b-спектрометре. До момента измерений температуру виалы поддерживают в интервале 1 °С - 7 °С.

Если аппаратура позволяет проводить определение активности по Черенковскому излучению, виалу вместимостью 20 см³ целиком заполняют раствором. Следует предусмотреть, чтобы осталась часть раствора (фильтрата) для определения химического выхода носителя иттрия W_Y одним из доступных методов. Измерение активности ⁹⁰Y должно быть проведено с минимально возможным интервалом времени от момента разделения ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y.

Результатом измерений и расчетов должна стать величина общей активности ⁹⁰Y в растворе, из которого взята проба для измерения, А_Y с указанием времени от момента отделения ⁹⁰Y от ⁹⁰Sr до момента измерения с точностью до 10 мин.

9 Обработка результатов, определение радиохимической чистоты препарата ⁹⁰Y, расчет активности ⁹⁰Sr

Радиохимическую чистоту выделенного ⁹⁰Y не контролируют, если измерения активности ⁹⁰Y проводились на b-спектрометре методом жидкостно-сцинтилляционного счета. В случае радиометрических измерений, например с использованием газоразрядных счетчиков, контроль на наличие радиохимических примесей проводят по измерению скорости распада ⁹⁰Y. Через 64 ч (период полураспада ⁹⁰Y) активность препарата должна снизиться в два раза, спустя две недели скорость счета должна снизиться до фонового уровня.

Активность ⁹⁰Sr по активности дочернего ⁹⁰Y A_Sr, Бк/кг почвы, рассчитывают по формуле

                                                       (5)

где e^-lt - поправка на распад ⁹⁰Y от момента разделения ⁹⁰Y и ⁹⁰Sr до момента измерения;

l - постоянная распада ⁹⁰Y, равная 1,08×10^-2 ч^-1;

t - время, ч;

W_Sr - химический выход носителя стронция учитывают только в случае использования оксалатного метода; при использовании ускоренного экстракционного метода принимают за 1;

W_Y - химический выход носителя иттрия.

Содержание ⁹⁰Sr в кБк/м² (A_s) в пахотном горизонте рассчитывают по формуле

                                                                  (6)

где r - объемная масса почвы, г/см³;

h - мощность пахотного горизонта, см.

10 Точность и прецизионность результатов измерений

10.1 Точность конечного результата определяется ошибками радиометрических измерений и ошибками определения химического выхода носителей и может составлять величины от единиц до десятков процентов в зависимости от уровня содержания ⁹⁰Sr в анализируемом объекте, чувствительности и стабильности работы радиометрической и спектрометрической аппаратуры, точности химического определения носителей.

10.2 Относительную ошибку результата s_å складывают из относительных ошибок радиометрических или спектрометрических измерений (s_AY) и ошибок в определении химических выходов носителей (s_WY и s_WSr) и рассчитывают по формуле

                                                       (7)

11 Требования безопасности и квалификация персонала

При выполнении измерений соблюдают требования радиационной безопасности по [1] - [2].

При подготовке и проведении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 и требования пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004.

При работе с электроприборами необходимо соблюдать требования безопасности по ГОСТ 12.1.019.

Анализы следует проводить в сухом отапливаемом помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией, защищенном от механических воздействий и прямого попадания солнечных и тепловых лучей. Работу необходимо проводить в вытяжном шкафу.

В помещении должно быть защитное заземление.

Воздух в помещении не должен содержать примесей, вызывающих коррозию металлических деталей и повреждение электрической изоляции.

Температуру воздуха в помещении следует поддерживать в пределах (20 ± 5) °С. Резкие колебания температуры и сквозняки недопустимы.

Выполнение анализа, измерения на радиометрах и спектрометрах должен проводить персонал, имеющий соответствующую квалификацию, прошедший инструктаж по технике безопасности при работе с ионизирующими источниками излучения и допущенный медицинскими органами к работе с радиоактивными веществами.

Библиография