Растворов сравнения

Показатели	№ колб
	1	2	3	4	5	6	7
Объем исходного рабочего раствора хлористого стронция, см3	100	80	60	40	20	10	5
Концентрация стронция в растворе, мг/см3	0,1	0,08	0,06	0,04	0,02	0,01	0,005

Объемы растворов в колбах доводят до метки раствором 2 н. HCl и тщательно перемешивают.

3. Подготовить анализатор жидкостной пламенно-фотометричес­кий к работе в следующей последовательности:

- проверить положение тумблеров 8 и 9 (прибор и компрессор), они должны быть выключены;

- подсоединить прибор к сети и включить тумблеры 8 и 9;

- ручку 16 (воздух) повернуть до упора направо (оптимальное давление 0,4 кг/см²);

- проверить, засасывается ли через капилляр дистиллированная вода из стаканчика;

- снять верхнюю крышку прибора. Установить светофильтр номер 4 напротив горелки;

- ручку 17 (газ) поставить на максимальный расход, поджечь газ (спичками). Уменьшить расход до 45 единиц (по шкале с поплавком);

- закрыть крышку прибора. Прогнать чистую воду примерно 30 мин;

- ручкой 13 установить диафрагму в среднее положение – 2. Ручка 12 ирисовой диафрагмы должна быть установлена на 50.

4. Провести измерения, для этого:

- ручкой 5 установить диапазон 10;

- погрузить капилляр в стакан с чистой дистиллированной водой и ручками 7 (грубо) и 10 (точно) установить «нуль» на шкале;

- погрузить капилляр в стакан с максимальной концентрацией раствора (если стрелка зашкаливает, ручкой 5 изменить диапазон чувствительности). После выбора диапазона чувствительности шкалу можно расширить до «100», повернув ручку 12 ирисовой шкалы;

- проверить «нуль» по чистой воде и «100» по раствору с максимальной концентрацией;

- фотометрировать серию стандартных растворов, погружая сначала капилляр в чистую воду, а затем в соответствующий раствор;

- таким же образом фотометрировать исследуемые растворы. Записывать показания прибора в зависимости от номера пробы в рабочую тетрадь (число делений на шкале микроамперметра)

5. Выключить прибор.

Перед выключением прибора прогнать в течение 30 мин чистую дистиллированную воду. Затем:

- выключить газ ручкой 17 и перекрыть магистральный кран;

- ручки 8 и 9 поставить в положение «выкл.»;

- выключить прибор из розетки.

6. По полученным результатам построить градуировочный график в координатах: деления шкалы прибора от 0 до 100 – концентрация стронция от 0 до 0,1 мг/см³. Из градуировочного графика определяют цену деления (ЦД) шкалы прибора:

, мг/см³/дел,

где С_i–концентрация стронция в каждом растворе из серии, мг/см³;

a_i – показания прибора при фотометрировании каждого из растворов серии, деления;

n – число растворов в градуировочной серии.

Пример расчета. При фотометрировании серии растворов сравнения с концентрациями, указанными в таблице 2 стрелка микроамперметра прибора отклонялась при измерении раствора №1 на 100 делений, №2-78, №3-60, №4-37,5, №5-20, №6-11, №7-5,5 делений. Тогда цена деления прибора будет равна 0,00101(1,01×10^-3) мг/см³/дел. [(0,1+0,08+0,06+0,04+0,02+0,01+0,005):(100+78+60+37,5+20+11+5,5) = 0,00101].

Концентрация стронция в каждом из исследуемых растворов определяется умножением цены деления на число делений, на которое отклонилась стрелка при фотометрировании данного раствора. При измерении раствора с неизвестной концентрацией (лабораторная работа №4, задание 2, п.14) стрелка прибора отклонилась на 84 деления. Тогда концентрация стронция в растворе, взятом на фотометрирование, равна 0,085 мг/см³ (0,00101 мг//дел×84 дел=0,085 мг/ см³). Учитывая разведение в данном примере (2500) можно найти общее количество стронция в анализируемой пробе, обнаруженное с помощью пламенного фотометра: 0,085×2500 = 212,5 мг.

Химический выход (Х.В.) стронция в долях единицы определяется по отношению найденного количества стронция к внесенному в начале анализа:

Определить концентрацию стронция можно также с помощью градуировочного графика. При измерении семи растворов сравнения с концентрациями в порядке убывания соответственно 0,1, 0,08, 0,06, 0,04, 0,02, 0,01 и 0,005 мг/см³ стрелка микроамперметра отклонялась соответственно на 100, 78, 60, 37,5 20, 11, 5,5 делений. По данным измерений строится градуировочный график в координатах: ось ординат (вертикальная) – деления шкалы прибора от 0 до 100, ось абсцисс (горизонтальная) – концентрация стронция от 0 до 0,1 мг/ см³. Через полученные точки проводят прямую, экстраполяция которой на ось абсцисс дает искомую концентрацию. Градуировочный график по результатам фотометрирования растворов сравнения приведен на рис. 2 (прилож.3). Отклонение стрелки микроамперметра фотометра на 84 деления при фотометрировании раствора неизвестной концентрации стронция соответствует его концентрации установленной с помощью калибровочного графика равной 0,085 мг/см³ раствора. На оси ординат находят значение, соответствующее отклонению стрелки микроамперметра на шкале прибора при фотометрировании раствора (84 деления). С этой точки проводят горизонтальную прямую до пересечения с наклонной графика. Из точки пересечения на ось абсцисс опускается вертикальная прямая. Место пересечения вертикальной прямой и оси абсцисс дает искомое значение концентрации стронция в испытуемом растворе численно равное 0,085 мг/см³ (рис. 2, приложение 3). Цена деления составляет 0,001 мг/см³ (0,01 мг/см³ : 10 дел. = 0,001 мг/ см³/дел).

Если вносится титрованный раствор стронция в пробы исследуемых образцов не 5 см³, а другое количество миллилитров и титр раствора носителя стронция равен не 50 мг/см³, а другой, то в этом случае делается перерасчет.

Пример расчета. При измерении концентрации стронция в растворах стаканов №3 и 4 (260 и 265 см³) стрелка амперметра на приборе отклонялась соответственно на 7,5 и 8 делений. Цена деления прибора предварительно установленная при фотометрировании серии растворов сравнения в нашем примере составляла 0,00101 мг/см³/дел. Тогда количество стабильного стронция в стаканах №3 и 4 соответственно составляло 1,97 и 2,14 мг (7,5×0,00101×260=1,97 и 8×0,00101×265=2,14). Содержание стабильного стронция в растворе в среднем составляло 2,06 мг [(1,97+2,14):2=2,06 мг]. Аналогичные результаты дает определение концентрации стронция в растворах стаканов №3 и №4 установленное с помощью калибровочного графика (рис.3, прилож.1).

Лабораторная работа 7. идентификация и проверка радиохимической чистоты

Краткие теоретические сведения. Качественно о радиохимической чистоте выделенного препарата можно судить по определению постоянной распада этого изотопа. В соответствии с законом радиоактивного распада

А_t=А₀·e^-λ·t,

или

где, А_t – активность нуклида в данный момент времени;

А₀ – активность радионуклида в момент выделения его в чистом виде;

λ– постоянная распада иттрия-90;

t – время, прошедшее от момента выделения радионуклида до момента измерения его активности на приборе.

Для проверки изотопной чистоты иттрия-90 достаточно провести пять измерений скорости счета через равные промежутки времени (24 часа), считая первое измерение начальным (N₀). По результатам измерений рассчитывают среднее значение отношения по формуле:

.

Если полученное среднее значение λ=1,08·10^-2 ±0,07·10^-2, то полученный препарат – иттрий-90.

При массовых анализах следует проводить проверку радиохимической чистоты каждого десятого образца путем измерения скоростей счета препаратов в день выделения и через 3 суток и определения величин постоянной распада изотопа или отношения их скоростей, выражая полученные величины в процентах. Если значение постоянной распада равно 1,08·10^-2 ±0,07·10^-2 или отношение скоростей составило 45±1%, то препарат иттрия-90 радиохимически чист. Идентификацию и проверку радиохимической чистоты иттрия-90 можно также провести путем определения его периода полураспада.

Пример расчета. При радиометрировании препарата иттрия-90 на алюминиевой подложке за 10 минут зарегистрировано 1000 импульсов. Через трое суток (t=72 часа) за 10 минут регистрировалось 460 импульсов. Тогда N₀=100 имп/мин (1000:10), а – N_t=46 имп/мин (460:10). Постоянная распада в этом случае составит:

Отношение скорости счета N_t через трое суток к скорости счета N₀ в день выделения составит:

Значение постоянной распада в примере расчета составило 1,08·10^-2, а отклонение от 45% не превышало 1%, следовательно, выделенный препарат– иттрий-90.

Выполнение работы:

1. Выполнить пять измерений скорости счета через равные промежутки времени (24 часа).

2. По результатам измерений рассчитайте среднее значение постоянной распада λ.

3. Сделайте вывод о радиохимической чистоте выделенного препарата.

Лабораторная работа 8. Расчет содержания стронция-90 в пробе

Краткие теоретические сведения. Расчет содержания стронция-90 (по иттрию-90) производится по следующей формуле:

,

где N_ос - скорость счета образца за вычетом фона (с^-1);

К - коэффициент перехода к абсолютной активности, учитывающий эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение излучения в слое образца;

р_н - вес навески для анализа, г;

а - выход носителя стронция, в долях единицы;

b - выход носителя иттрия, в долях единицы;

f₁ - коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 от момента гидроксидной очистки (лабораторная работа 4, задание 2, п.11) до момента отделения гидроксида иттрия (лабораторная работа 4, задание 2, п.14);

f₂ - коэффициент, учитывающий распад иттрия-90 от момента отделения иттрия от стронция (лабораторная работа 4, задание 2, п. 14) до момента радиометрирования иттрия-90 нанесенного на алюминиевую подложку в составе соли оксалата иттрия (лабораторная работа 5, п.7).

Значения поправочных коэффициентов f₁ и f₂ приведены в приложении 2. При отсутствии табличных значений поправочных коэффициентов они рассчитываются по формулам:

,

где, e – основание натурального логарифма;

λ – постоянная распада, ед. времени^-1;

t – время распада, ед. времени.

Пример расчета. Отделение иттрия от стронция провели через трое суток (72 часа) с момента его гидроксидной очистки. Период полураспада иттрия-90 (Т_1/2) равен 64 часам. Значение постоянной распада (λ) рассчитываем по формуле:

, тогда

.

Расчет значений поправочного коэффициента f₂ производится по формуле:

.

где e – основание натурального логарифма;

λ – постоянная распада, ед. времени^-1;

t – время распада, ед. времени.

Пример расчета. Время с момента отделения иттрия от стронция до момента радиометрирования иттрия-90 нанесенного на алюминиевую подложку в составе соли оксалата иттрия составило 3 часа. Тогда

.

Пример расчета содержания стронция-90 в пробе. Определить содержание стронция-90 в пробе почвы массой 100 г (по иттрию-90), если условно приять, что потери стронция-90 и иттрия-90 в ходе проведения радиохимического анализа и величина коэффициента перехода (К) соответствовали значениям этих показателей приведенных в примерах расчета примечания. При радиометрировании иттрия-90, выделенного из пробы почвы и нанесенного на подложку в составе оксалата иттрия, за 600 секунд зарегистрировано 1260 импульсов или скорость счета просчитываемого препарата была равной 2,1 имп/сек (1260:600), без фона – 1,17 имп/сек (2,1-0,93).

=

Выполнение работы:

1. Рассчитать содержание стронция-90 в почве в Ки/кг;

2. Перевести полученный результат в Бк/кг;

3. Рассчитать поверхностную активность почвы по стронцию (если известна плотность почвы).

Лабораторная работа 9. определения содержания стронция-90 в пищевых продуктах, сельскохозяйственном сырье и кормах оксалатным методом

Краткие теоретические сведения. Метод основан на совместном осаждении оксалатов стронция с равновесным иттрием-90, кальцием и редкоземельными элементами. Даль­нейшую очистку иттрия-90 проводят двукратным осаждением его гидроксида и двойных сульфатов редкоземельных элемен­тов. Метод применим для проб, загрязненных радиоактивны­ми изотопами «возрастом» более одного года.

Материалы, реактивы, аппаратура: (см. лабораторную работу 4).

Выполнение работы:

1. Навеску золы исследуемой пробы 20–30 г помещают в термостойкий стакан емкостью 300–400 см³, сма­чивают водой и вносят по 1 см³ носители стронция, иттрия, це­зия и церия (в случае определения свинца вносят 1 см³ его титрованного раствора, в противном случае используют сум­му удерживающих носителей на более поздних стадиях ана­лиза).

2. Приливают концентрированную соляную кислоту из расчета 2–3 мл на 1 г золы и упаривают содержимое стаканов досуха на плитке или газовой горелке. После охлаждения стаканов эту операцию повторяют.

3. К сухому остатку приливают 150-200 см³ 2 н. соляной кислоты и кипятят в течение 20–30 мин. Горячий раствор фильтруют через складчатый фильтр «синяя лента» или через воронку Бюхнера. Фильтр с осадком переносят в стакан, заливают 100–150 см³ 2 н. НС1, вновь кипятят 20–30 мин.

4. Ра­створ отфильтровывают, осадок на фильтре промывают го­рячей водой, фильтраты объединяют.

5.Осаждают оксалаты, стронция, кальция, иттрия и других редкоземельных элементов щавелевой кислотой, добавляя ее в фильтраты из расчета 15 г на 30 г золы. Осаждение ведут из горячего раствора нейтрализацией его 25%-ным раствором аммиака до рН 1-2 (по универсальной индикаторной бумаге).

6. После отстаивания осадка в течение 10-15 минут теплый раствор отфильтровывают, промывают несколько раз 1-2 %-ным раствором щавелевой кислоты и один раз 30 см³ этилового спирта. Фильтрат закисляют концентрированной соляной кислотой из расчета 10 см³ кислоты на 100 см³ раствора и сохраняют для определения цезия-137.

7. Фильтр с осадком оксалатов подсушивают, сжигают и прокаливают в тигле в муфельной печи при температуре 500-600 ^оС в течение 1-2 часов.

8. Полученные при прокаливании карбонаты растворяют при нагревании в 100 см³ 2 н. HCl. Если осадок растворяется не полностью, то добавляют 1 см³ пероксида водорода.

9. Раствор кипятят 10-15 минут для удаления углекислого газа (СО₂), разбавляют до 200–250 см³ дистиллированной водой (без СО₂) и фильтруют через фильтр «белая лента).

10. Затем из него безугольным аммиаком осаждают гидроксид иттрия при рН=8. После отстаивания осадка его отфильтровывают (или центрифугируют), промывают 2-3 раза горячей дистиллированной водой без СО₂, подщелоченной несколькими каплями аммиака, записывают время отделения иттрия-90 от стронция. Операции осаждения оксалатов и разделения стронция-90 от иттрия-90 проводят в течение одного дня.

11. Осадок гидроксида охлаждают до комнатной температуры, насыщают растертым в ступке сульфатом калия до помутнения раствора и, после отстаивания в течение 1-2 часов, выпавший осадок сульфата церия отфильтровывают и промывают 5-10 см³ насыщенного раствора сульфата калия в 0,5 н HCl.

12. В фильтрате определяют иттрий, разбавляя водой до 100-150 см³, кипятят 20 минут и осаждают безугольным аммиаком гидроксид иттрия.

13. После отстаивания осадка основную часть раствора отделяют декантацией. Отстоявшийся осадок отфильтровывают (центрифугируют), промывают 2 раза по 10 см³ горячей дистиллированной водой без CО₂. Гидроксид иттрия растворяют при нагревании в10 см³ горячей 1 н НСl.

14. Раствор разбавляют до 20 см³ водой и осаждают оксалат иттрия добавлением равного объема насыщенного раствора щавелевой кислоты.

15. После получасового выдерживания на водяной бане и последующего охлаждения до 30-40 ⁰С осадок отделяют, промывают водой, спиртом и прокаливают при температуре 800-900 ⁰С до получения Y₂O₃. Окись иттрия наносят на стандартную подложку, взвешивают и вычисляют химический выход (Х.В.):

,

где m₁ – масса подложки без осадка, мг;

m₂ – масса подложки с осадком, мг;

М – масса введенного в пробу носителя, мг.

16. Осадок на подложке смачивают спиртом, равномерно распределяют, подсушивают и определяют активность стронция-90 по дочернему изотопу иттрия-90. Скорость счета осадка измеряют в течение трех дней с интервалом в 24 часа, а затем для контроля радиохимической чистоты еще раз через 14 дней (останется 2% иттрия-90).

Лабораторная работа 10. Радиохимическое ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЦЕЗИЯ-137 в почве, пищевых продуктах, сельскохозяйственном сырье и кормах

Краткие теоретические сведения. Цезий является элементом 1-й группы периодической си­стемы элементов и в силу этого по своим химическим свойст­вам сходен с другими элементами этой группы — калием и рубидием. В радиохимическом анализе используются как ра­створимые (нитрат, хлорид, гидроксид), так и нерастворимые его соединения. Из нерастворимых соединений наибольшее применение нашли висмутиодид, сурьмяноиодид, кобальтинитрит, перхлорат, хлорплатинат, гексахлортеллурит, фосформолибдат, кремневольфрамат и ряд других.

Цезий имеет более 10 радиоактивных изотопов, наиболее важными из которых являются Cs-137 (T_1/2=30 лет, Е_β =0,52 MэВ) и Cs-134 (T_1/2=2,07 года, Е_β=0,65 MэВ).

Во всех исследуемых объектах присутствуют значительные количества калия, обусловливающие радиоактивную загряз­ненность калием-40 порядка п×10^-10 Ки/г золы. Поэтому необходимо проводить тщательное отделение препаратов це­зия от этого элемента.

Метод основан на предварительном концентрировании изотопов цезия на ферроцианидах тяжелых металлов (желе­зо, никель и др.) с последующей радиохимической очисткой осаждением в виде сурьмяноиодида цезия. Это метод позво­ляет выделять цезий в радиохимически чистом состоянии из больших объемов растворов с высоким солевым содержанием изотопа. При определении Cs-137 в продуктах животноводства и кор­неклубнеплодах при осаждении ферроцианидов в раствор вводится растворимая соль никеля, при анализе ра­стительных проб никель не вводится. Выделение цезия про­водят из тех же навесок проб, что и стронция-90.

Задание 1. Определение концентрации цезия-137 в пищевых продуктах, сельскохозяйственном сырье и кормах

Материалы, реактивы, аппаратура: (см. лабораторную работу 4).

Выполнение работы:

1. Навеску золы исследуемой пробы 20–30 г помещают в термостойкий стакан емкостью 300–400 см³, сма­чивают водой и вносят по 1 см³ носители стронция, иттрия, це­зия и церия (в случае определения свинца – вносят 1 см³ его титрованного раствора, в противном случае используют сум­му удерживающих носителей на более поздних стадиях ана­лиза).

2. Приливают концентрированную соляную кислоту из расчета 2–3 см³ на 1 г золы и упаривают содержимое стаканов досуха на плитке или газовой горелке. После охлаждения стаканов эту операцию повторяют.

3. К сухому остатку приливают 150-200 см³ 2 н. соляной кислоты и кипятят в течение 20–30 мин. Горячий раствор фильтруют через складчатый фильтр «синяя лента» или через воронку Бюхнера.

4. Фильтр с осадком переносят в стакан, заливают 100–150 см³ 2 н. НС1, вновь кипятят 20–30 мин.

5. Ра­створ отфильтровывают, осадок на фильтре промывают го­рячей водой.

6. Фильтраты объединяют и добавляют щавелевую кислоту из расчета 15 г на 30 г золы и нагревают в течение 10 мин для коагуляции осадков оксалатов стронция, кальция, иттрия и других редкоземельных элементов. Осаждение ведут из горячего раствора нейтрализацией его 25%-ным раствором аммиака до рН 1-2 (по универсальной индикаторной бумаге).

7. После отстаивания осадка в течение 10-15 минут теплый раствор отфильтровывают, промывают несколько раз 1-2 %-ным раствором щавелевой кислоты и один раз 30 см³ этилового спирта. Фильтрат закисляют концентрированной соляной кислотой из расчета 10 см³ кислоты на 100 см³ раствора.

8. Из раство­ров хлоридов и нитратов после отделения оксалатов, фосфатов или экстракции ТБФ цезий осаждают добавлением при интенсивном переме­шивании 5 см³ 10–20% водного раствора ферроцианида ка­лия (лучше натрия) К₄[Fe(CN)e]; в случае растворов проб продуктов животноводства и корнеклубнеплодов вводят пред­варительно 5 см³ 10% раствора нитрата никеля Ni(N0₃)₂.

9. Выпавшему осадку дают постоять не менее трех часов (луч­ше оставить на ночь).

10. После этого осадок отцентрифуговывают или отфильтровывают (через складчатый фильтр «синяя лента»), промывают 20–30 см³ раствора 2 н. НС1.

11. Фильтрат с осадком подсушивают в сушильном шкафу или под инфра­красной лампой, переносят в фарфоровый тигель и прокали­вают при 400–450° С в течение 1–2 часов.

12. Из прокаленного осадка цезий выщелачивают при нагревании в течение 1 часа 50–60 см³ воды.

13. Осадок отфильтровывают, раствор упарива­ют до 20–25 см³ и закисляют концентрированной соляной кис­лотой до 3 н. НС1 (из расчета 7 см³ кислоты на 20 см³ водного раствора).

14. Раствор охлаждают в ледяной бане, добавляют 3 г соли йодида аммония в сухом виде, 0,2–0,3 см³ насы­щенного раствора хлорида сурьмы в ледяной уксусной кислоте и интенсивно перемешивают раствор стеклянной па­лочкой до выпадения сурьмяноиодида цезия Сs₃Sb₂I₉.

15. После часового выстаивания осадок либо центрифугируют, либо от­фильтровывают через фильтр «синяя лента» небольшого диа­метра.

16. Осадок промывают несколько раз небольшими порциями (по 5–7 см³) ледяной уксусной кислоты до исчезновения окра­ски промывного раствора, 1–2 раза этиловым спиртом и вы­сушивают при температуре 80–90° С.

17. Цезий в виде Сs₃Sb₂I₉ наносят на стандартную алюминиевую подложку, взвешивают и измеряют бета-активность цезия-137.

Расчет содержания цезия-137 проводят по формуле:

Ки/кг, л,

где n – скорость счета препарата без фона, имп/мин;

К_св – коэффициент связи, устанавливаемый по стандарт­ному эталону;

К_оз – коэффициент озоления пробы, равный количеству золы в граммах, образующейся при озолении 1 кг сырой пробы;

m – навеска золы, взятая на анализ, г;

х.в. – химический выход носителя;

р – поправка на самопоглощение β-излучения в образце.

Примечание. При определении цезия-137 в растительных пробах, загрязненных «свежими» продуктами деления, прово­дят дополнительную очистку цезия на гидроксиде железа. Для этого водный раствор после выщелачивания цезия из прокаленных ферроцианидов закисляют до 0,1 н. НС1 и вво­дят 10—15 мг хлорида железа FeCl₃. Осаждают при нагревании аммиаком гидроксид железа. После коагуляции осадка его отфильтровывают. Фильтрат упаривают до 20см³, закисляют до 3 н. НС1 и проводят операции по осаждению как указано в методике.

Материалы, реактивы, аппаратура (см. задание 1).

Задание 2. Определение концентрации цезия-137 в почвах

Краткие теоретические сведения. Естественная концентрация це­зия в почвах очень мала и составляет порядка 10^-4 %. Таким обра­зом, цезий относится к группе микроэлементов почвы. Попадаю­щий в почву радионуклид ^l37Cs будет включаться в состав тех же соединений, что и природный цезий. Химическим аналогом цезия и его неизотопным носителем является элемент калий.

Радиохимическое определение ¹³⁷Cs в почвах имеет свою спе­цифику. Дело в том, что ^l37Cs значительно труднее, чем ⁹⁰Sr экстраги­руется из почвы с помощью кислот. Способ двукратного экстра­гирования ¹³⁷Cs 6 н. НС1 позволяет извлечь из минеральных почв только 70-80 % этого радионуклида. В ряде случаев получают еще меньшие выходы. Для полного извлечения ^l37Cs применяют способ сплавления почв со щелочами. При таком способе удается полнос­тью перевести ¹³⁷Сз в растворенное состояние. Однако для службы сельскохозяйственной радиологии целесообразно при массовых анализах ограничиться определением не общего, а лишь экстраги­руемого ^l37Cs, так как именно экстрагируемые формы радиоцезия являются основным источником поступления этого радионуклида в растения и загрязнения сельскохозяйственной продукции.

В излагаемой здесь методике ^l37Cs количественно извлекается из солянокислой вытяжки с помощью специфического сорбента – фе­рроцианида калия и кобальта К₂Со[Fе(СN)₆]. В этом сорбционном методе добавку носителя производить нельзя, так как добавка изотопного носителя может привести к уменьшению сорбции ¹³⁷Cs. Однако в ходе работы необходимо учесть выход сорбента. Кроме того, ферроцианидный сорбент может сорбировать в некоторых количествах ⁹⁰Y. Поэтому, когда один и тот же экстракт использу­ется для определения ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr пo ⁹⁰Y, вводить иттрий в качестве удерживающего носителя на стадии экстракции нельзя.

Материалы и оборудование: 0,5 М раствор гексацианоферрата калия, 0,3 М раствор нитрата кобальта Со(NОз)₂, растворы носи­телей Ru, Zr, Nb, Co, Zn, сушильный шкаф, аналитические весы, бумажные фильтры, воронки, стеклянные палочки, чашечки из фольги, радиометр, центрифуга.

Приготовление сорбента. 1. К одному объему 0,5 М раствора гексацианоферрата калия медленно (в течение 30 мин) и при непрерывном перемешивании прибавить 2,4 объема 0,3 М раствора нитрата кобальта Co(NO₃)₂. Избыток нитрата кобальта необходим для образования лучшей структуры осадка. Осаждение следует проводить при комнатной температуре.

2. Суспензию отцентрифугировать. Осадок несколько раз промыть водой и высушить при температуре 115 °С.

3. Высушенные гранулы растереть и просеять через сито с от­верстиями диаметром 0,25 мм.

Выполнение работы:

1. Выполнить те же самые операции получения солянокислой вытяжки из анализируемой пробы почвы, как указано в задании 2 п. 1-4.

2. В полученную вытяжку добавить 100 мг ферроцианидного сорбента. Раствор с сорбентом перемешать и оставить на двое суток. Периодически производить перемешивание суспензии. В случае необходимости добавить удерживающие носители Ru, Zr, Nb, Co, Zn в количестве около 5 мг. В данном случае нет необхо­димости вводить точно заданное количество носителей, поэтому приготовление титрованных растворов необязательно.

3. После отстаивания суспензии в стакане раствор осторожно слить путем декантации или с помощью сифона.

4. Небольшой остаток с раствором и сорбентом отфильтровать на бумажном фильтре, сорбент промыть дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой, и осторожно, чтобы не было по­терь, высушить в сушильном шкафу при температуре 60-70 °С.

5. Высушенный осадок осторожно измельчить на фильтре стеклянной палочкой и по возможности полностью перенести во взвешенную заранее чашечку из фольги.

6. Чашечку взвесить вместе с осадком и по массе сорбента определить его выход по формуле:

W = М/Мо,

где Мо - исходная масса сорбента, добавленного в вытяжку;

М – масса сорбента на чашечке.

Приготовление эталонного раствора.

Здесь необходимо использовать эталонный раствор ¹³⁷Cs с точно известной удельной активностью.

1. Путем последовательных разбавлений в 2 н. НС1 приготовить около 100 см³ раствора ¹³⁷Cs с общей активностью точно 10^-9 Ки.

2. В полученный раствор ввести 100 мг сорбента и оставить си­стему на двое суток. Периодически перемешивать суспензию.

3. Далее выполнить операции, как указано в п. 3 - 6 задания 2, раздела 4.2.

4. Выполнить измерение относительной активности (в имп/мин) с неизвестной абсолютной активностью и эталонного препарата с известной абсолютной активностью ¹³⁷Cs (Ки) на радиометрической установке в строго одинаковых условиях.

5. Через 14 дней произвести повторное измерение активности исследуемого препарата. В случае уменьшения скорости счета для дальнейших расчетов берут результат последнего измерения.

Расчет абсолютной активности ¹³⁷Cs в пробе почвы.

Введем следующие обозначения:

N_a – относительная активность (в имп/мин) эталонного препа­рата ¹³⁷Cs при измерении активности на радиометре;

А_а - абсолютная активность (Ки) эталонного препарата;

N_b - относительная активность (в имп/мин) анализируемого препарата ¹³⁷Cs;

A_b – абсолютная активность (Ки) анализируемого препара­та.

Между этими величинами при соблюдении стандартных усло­вий радиометрических измерений соблюдается пропорциональная зависимость:

откуда , (1)

Введем дополнительные обозначения:

A_oa – абсолютная активность ¹³⁷Cs в сорбенте, введенном в си­стему с эталонным раствором;

А_ob – абсолютная активность ¹³⁷Cs в сорбенте, введенном в си­стему с анализируемым раствором;

W_a – выход сорбента при изготовлении эталонного препарата;

W_b – выход сорбента при изготовлении испытуемого препарата.

Тогда можно написать:

А_а = А_оа·W_a, (2)

A_b = A_ob·W_b. (3)

Так как ¹³⁷Cs является долгоживущим изотопом, поправку на радиоактивный распад вводить нет необходимости.

Используя уравнения (1), (2), (3), получим искомую абсолют­ную активность ¹³⁷Cs в пробе почвы:

.

Рассчитать удельную активность, характеризующую концент­рацию¹³⁷Cs по формуле:

(Ки/кг),

где m – масса пробы почвы, кг.

Активность пахотного слоя почвы:

(Ки/км²),

где – объемная плотность почвы, г/см³.

Контрольные вопросы

1. Что называется носителем?

2. В какой форме используются носители?

3. С какой целью используются носители?

4. Как определяется химический выход носителя?

5. Какие бывают носители?

6. Какое состояние радиоизотопа наиболее благоприятно для лучшего взаимодействия с носителем?

7. Что называется титром раствора?

8. Как готовят титрованные растворы?

9. Как проверяют титр раствора?

10. Какие соединения стронция, иттрия и цезия используют для приготовления титрованных растворов?

11. Как хранятся титрованные растворы?

12. Как рассчитывается масса соли стабильного элемента, необходимое для приготовления титрованного раствора?

13. Какие существуют группы методов определения содержа­ния радионуклидов в объектах окружающей среды?

14. В чем заключается преимущество ядерно-физических мето­дов?

15. На чем основано определение радионуклидов из смеси ра­диохимическими методами?

16. Какие операции включает радиохимический анализ пробы?

17. Как правильно подготовить пробы почв, отобранные на сельскохозяйственных угодьях, к радиохимическому анализу?

18. Как правильно подготовить почвенные пробы, отобранные в населенных пунктах и на природных ландшафтах?

19. Как получить вытяжку (экстрагирование) ⁹⁰Sr из почвы?

20. Какой носитель добавляется в анализируемую пробу поч­вы для получения вытяжки ⁹⁰Sr?

21. В чем состоит основная задача препаративной методики?

22. Как выделить и сконцентрировать ⁹⁰Sr ?

23. Как выделить и определить активность ⁹⁰Y?

24. Что такое химический выход элемента-носителя?

25. Как определяется химический выход радионуклида?

26. Что такое потери радионуклида?

27. Как рассчитывается величина потерь радионуклида?

28. Как определяется коэффициент эффективности счета?

29. Как рассчитать поправку на накопление ⁹⁰Y?

30. Как рассчитать поправку на распад ⁹⁰Y?

31. Как проверить радиохимическую чистоту полученного препарата?

32. В чем заключаются особенности метода определения кон­центрации ^U7Cs в почвах?

33. Как приготовить сорбент для определения ¹³⁷Cs?

34. Как определяется в пробе ^I37Cs?

35. Как приготовить эталонный препарат цезия?

36. На чем основан метод определения содержания ⁹⁰Sr в про­бах растительного происхождения?

37. Как рассчитывается активность ¹³⁷Cs в пробе почвы?

38. Как правильно отобрать пробы растительного происхожде­ния для анализа?

39. Как подготовить пробы растительного происхождения для радиохимического анализа?

40. Как рассчитать содержание ⁹⁰Sr в анализируемой пробе?

ЛИТЕРАТУРА

1. Василенко, О.И. Радиационная экология / О.И. Василенко. М.: Медицина, 2004. 216 с.

2. Сапожников, Ю.А. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика / Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 286 с.

3. Сборник нормативных, методических организационно-распорядительных документов Республики Беларусь в области радиационного контроля и безопасности / Комитет по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС при Совете Министров Республики Беларусь, РНИУП «Институт радиологии». – 4-е изд., перераб. и доп. – Гомель, 2005. 331 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1