книги из ГПНТБ / Воробьев, А. М. Методы определения радиоактивных веществ в воздухе [практическое пособие]

де колеблется от 1 до 50% (по активности), составляя в большинстве случаев 1—2%. От физико-химических

свойств аэрозолей зависит методика их последующего

определения с применением прокаливания, растворения,

сплавления и т. д.

Реальная скорость падения аэрозолей в значительной степени определяется турбулентным движением воздуха в помещении под действием вентиляции или скоростью

ветра в атмосфере (Eisenbud, Harley, 1953).

Химическая активность веществ в мелкодисперсном состоянии вследствие огромной удельной поверхности значительно выше, чем в компактном состоянии. Они

быстрее вступают в различные химические реакции, бы­ стрее растворяются и т. д. Например, при работе с ме­

таллическим плутонием в воздухе будет находиться не аэрозоль металла, а гидратированная мелкодисперсная

пыль двуокиси плутония:

Pu + O2, XH2O (воздух) —> PuO2 ∙ XH2O

Вследствие незначительного содержания радиоактив­ ных аэрозолей в воздухе их измерение возможно только после предварительного концентрирования. Улавливание и концентрирование аэрозолей основаны на методах фильтрации, инерционного и электростатического осаж­

дения. Фильтрационные методы наиболее просты и на­

дежны, позволяют отбирать пробы из большого объема воздуха. Импакторы, работающие на принципе инерци­ онного осаждения, плохо улавливают мелкодисперсные

аэрозоли. Электропреципитаторы позволяют отбирать аэрозоли из большого объема воздуха, но часто обла­ дают недостаточной эффективностью и сложны в исполь­

зовании. i

Разработаны приборы для автоматического определе­ ния радиоактивных аэрозолей в воздухе. Они осуществ­ ляют непрерывный отбор и регистрацию активности

аэрозолей. Принцип работы почти всех приборов заклюй

чается в осаждении аэрозолей на ленту из фильтрующе­

го і материала, которая медленно передвигается под де­

тектором излучения. Обычно измеряется активность в

момент отбора пробы. Задавая определенную скорость

передвижения ленты и расположив детектор на некото­ ром расстоянии от места осаждения аэрозолей на ленте,

можно измерить активность с задержкой во времени.

Этим устраняется влияние активности естественных

I

аэрозолей. Например, при временной задержке в 3 ч

устраняется влияние дочерних продуктов распада радо­ на. Альфа-активность долгоживущих изотопов на фоне естественных аэрозолей может быть определена с помо­ щью амплитудного дискриминатора, так как разница в энергиях а-частиц составляет около 1 Мэв. Для раздель­ ного определения крупнодисперсных аэрозолей плутония '

предложен кольцевой импактор, позволяющий отделить

мелкодисперсные естественные аэрозоли. Использование

таких приборов дает возможность наладить оператив-

іный контроль за содержанием весьма токсичных аэрозо- 1

лей долгоживущих а-излучателей.

Дисперсность аэрозолей можно измерить грубо с

помощью каскадного импактора и более точно с помо­

щью ядерных фотоэмульсий.

Радиоактивные аэрозоли представляют большую опасность для здоровья человека. Аэрозоли любой дис­ персности задерживаются в органах дыхания. Частицы диаметром более 5 мкм практически полностью оседают в верхних дыхательных путях. Мелкодисперсные аэрозо­

ли диаметром менее 1 мкм оседают в альвеолах. Наи­

большую биологическую опасность представляют части­ цы диаметром менее 2 мкм, которые попадают в кровь или лимфатическую систему. Более крупные аэрозоли

частично удаляются из органов дыхания.

Для защиты органов дыхания от радиоактивных

аэрозолей предложены эффективные индивидуальные средства — различные маски и респираторы, в том числе респираторы ШБ-1 «Лепесток», ШБ-2, «Астра-2», «Сне­ жок» и др. (С. Μ. Городинский, 1967).

I

f

ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА

Отбор проб воздуха необходимо производить во всех

помещениях на рабочих местах, где проводятся работы

с радиоактивными веществами, а также в тех помеще­

ниях, куда последние могут быть занесены потоками воз­ духа, с загрязненной спецодеждой и спецобувью, с ин­

струментами и т. д. При этом под рабочим местом сле­ дует понимать место как постоянного, так и

периодического пребывания работающего персонала с целью отбора производственных гіроб, снятия показаний

контрольно-измерительной аппаратуры, осмотра состоя-

12

Для правильной оценки суммарной дозы воздействияi

и детальной характеристики условий труда данной рабо­ чей профессии, связанной с пребыванием работающего

на участках с различной загрязненностью . воздушной:

среды, необходимо отбор пробы воздуха производить на■

опасностью загрязнения воздуха в концентрациях, пре­

вышающих СДК, желательно использовать индивиду­ альные пробоотборники, укрепляемые на том или ином

участке тела (обычно плечо, грудь) работающего.

Для более точной характеристики загрязненности воз­ душной среды рекомендуется отбирать две параллель­

ные пробы. Иногда однократный отбор воздуха бывает

недостаточным и не дает полной характеристики воздуш­

ной среды при различных вариантах выполнения той или иной рабочей операции. В этих случаях необходимо от­

бирать повторные пробы на тех же рабочих участках при выполнении тех же операций. Количество отбираемого на анализ воздуха зависит от концентрации радиоактив­

ного вещества в нем, величины допустимой концентра­

ции, чувствительности используемого метода, а иногда

от применяемой для отбора проб аппаратуры и метода

улавливания аэрозолей (Μ. С. Быходская и др., 1966). Отбор проб воздуха для определения радиоактивных

аэрозолей и газов производится в основном двумя спо­

собами — с помощью аспирации (рис. 1), или путем за­ полнения сосудов определенного объема,.

Аспирационный метод отбора проб воздуха заклю­

чается в протягивании определенного объема исследуе­ мого воздуха через фильтрующие твердые и жидкие

материалы или электрофильтры1. Аспирационный метод

позволяет определить среднюю концентрацию радиоак­ тивного вещества в воздухе за тот промежуток времени,

в течение которого производится отбор пробы. Тип фильтрующего матёриала выбирается в зависимости от агрегатного состояния определяемого вещества. Если

радиоактивное вещество находится в газообразном или парообразном состоянии, то его поглощение производят

в жидкие поглотительные среды (дистиллированная во-'

да, растворы кислот и щелочей, растворы восстановите-

1 Электрофильтры не нашли широкого применения на практике, поэтому соответствующие методики их использования не приводятся.

14

лей и окислителей и др.) (рис. 2) и на твердые сррбенты

(силикагель, активированный уголь и др.). Часто эти

сорбенты импрегнируются различными химическими ве­ ществами, например, при поглощении йода активирован­

ный уголь пропитывается нитратом серебра. Радиоак-

Ho BblXJJpn

рают в специальные камеры. Если определяемое вещест7 во находится в виде аэрозоля, то отбор пробы воздуха

15

осуществляется, как правило, на твердый фильтрующий

материал или иногда в жидкую среду, помещенную в эффективный поглотительный прибор. В качестве твёр­

дых поглотителей ранее применялись хлопчатобумаж­ ная и стеклянная вата, минеральная шерсть, фильтро­

вальная бумага «синяя лента» или картон, стеклянные

пористые пластинки, асбесто-целлюлозные фильтры.

Почти все перечисленные материалы для аналитических

целей в настоящее время применяют очень редко и в специальных случаях. Повсеместное распространение

для определения высокодисперсных радиоактивных

аэрозолей получили аналитические аэрозольные фильт­

ры Петрянова (АФА). Они изготовляются из различных фильтрующих материалов типа фильтров Петрянова (ФП). По сравнению с картонными и бумажными фильт­

ры АФА имеют следующие преимущества: 1) высокую за­ держивающую способность (>99%), практически не

зависящую от дисперсности частиц; 2) малое аэродина­ мическое сопротивление потоку воздуха; 3) большую

пропускную способность — до 100 л/мин; 4) небольшой

собственный вес. Кроме того, большинство фильтров АФА не смачивается водой, они стойки к химическим

агрессивным средам и растворяются в органических

растворителях.

При помощи фильтров АФА можно осуществлять ве­

совой, радиометрический, радиохимический, радиографи­

ческий и дисперсионный анализ аэрозолей. В соответст­ вии с этим маркировка фильтров производится следую­ щим образом: вначале ставят буквы АФА, затем через тире одну или две буквы — условное сокращение вида анализа аэрозолей и наименование материала, из кото­ рого изготовлены фильтры. Если фильтры изготовлены

из перхлорвинила, то в марку фильтра название этого материала иногда не входит. В конце обозначения через тире ставят цифры, обозначающие " фильтрующую по­

верхность в квадратных сантиметрах. Например,

АФА-В-10 означает, что фильтр предназначен для

весового анализа аэрозолей, площадь его 10 см2, изго­ товлен из перхлорвинилового материала; АФА-ХА-18 —

предназначен для химического анализа, площадь 18 см2,

изготовлен из ацетилцеллюлозного материала. Фильтры

представляют собой диски, вырезанные из фильтрующе­

го материала ФП, наклеенные на опорные кольца из

плотной бумаги и помещенные в дополнительные защит-

16

I

ные кольца из писчей бумаги. Фильтр обычно помещает­

ся в плотную бумагу или кальку (рис. 3).

Для целей радиометрического и радиохимического анализа аэрозолей выпускаются следующие фильтры: фильтры АФА-РМ предназначены для радиометрическо­ го определения аэрозолей альфа-, бета- и гамма-радио­

активных веществ. C помощью этих фильтров можно

контролировать загрязненность воздушной среды произ­

ацетилцеллюлозного фильтрующего материала, они гид­

метрического анализа, фильтры АФА-РМ могут быть ис­

пользованы и для радиохимического анализа после сжи­

гания фильтрующего материала в муфельной печи при

температуре 500—800o. В табл. 2 представлены сведения

по общей характеристике фильтров АФА-РМ.

Указанных выше величин необходимо придерживать­

ся при конструировании фильтродержателя и отборе проб воздуха (рис. 4).

Фильтры АФА-Х предназначены для проведения мик­

рохимического и радиохимического анализа аэрозолей.

Фильтры АФА-Х выпускаются 4 типов: АФА-ХП-18,

АФА-ХА-18, АФА-ХС-18 и АФА-ХМ-18. Все типы фильт­ ров АФА-Х имеют рабочую фильтрующую поверхность

18 см2. Толщина фильтров не более 1 мм, вес не превы­

шает 100 мг. Фильтры АФА-Х отличаются от других ме­

* - ∙∙∙rf

влечения осадка. Извлечение осадка с фильтра АФА-ХА-

18 производится способом «мокрого» сжигания, т. е.

обработкой фильтра смесью концентрирования серной и

бом «сухого» сжигания, т. е. путем прокаливания фильт­

ра в печи при температуре 500—800° с последующим растворением остатка. Извлечение осадка с- фильтра

АФА-ХП-18 производится путем вымывания его с фильт­ ра неорганической кислотой, а с фильтра АФА-ХС-18—

раствором щелочи. Извлечение осадков с фильтров АФА-ХА-18, АФА-ХП-18, АФА-ХС-18 возможно также

методом «сухого» сжигания. Размеры основных элемен­ тов фильтров и их характеристик представлены в табл. З.

Фильтры АФА-В предназначены для определения ве­

совой концентрации аэрозолей путем улавливания на фильтре аэрозольных частиц из воздуха и последующего

определения веса задержанного фильтром осадка. Опре-

18

деление запыленности воздуха с помощью фильтров

АФА-В имеет большие преимущества по сравнению с методом отбора на вату. Вместо 5—6 ч время проведе­

ния анализа сокращается до ,15—30 мин. Время анализа

сокращается за счет исключения операции доведения.

t

аллонжа до постоянного веса как до отбора пробы»-так и после отбора, а также за счет малого собственного веса

фильтра, что позволяет отбирать пробу до увеличения

веса фильтра всего на 1 мг вместо 5—6 мг при примене­ нии аллонжа. Фильтры АФА-В выпускаются двух ти­ пов: АФА-В-10 и АФА-В-18. Изготовляются они из фильт­ рующего материала ФПП-15-1,7. Размеры основных

элементов фильтра и основные характеристики аналогич­