Плутоний в окружающей среде и аналитические методы его определения

Еще более сложная процедура для очистки 210Pb предусматривается в работе [10]. После обработки 3 г седиментов, почвы или биологических проб при 250 0С HNO3+HF, HClO4 и HCl, раствор пропускают через смолу BIO-RAD-AG 1-X4, затем очищают последовательным осаждением PbS и PbSO4, последний служит счетным образцом, измеряемым на газопроточном бета- радиометре (после накопления 210Bi).

Одновременно со 210Pb из 10 – 20 % исходного раствора пробы альфа- спектрометрическим методом определяется 210Ро, для чего проводится спонтанное осаждение на серебре в течение 4 часов из солянокислого раствора с рН = 1,5 и с трассером 209Ро. Нижний предел определения метода составляет 0,73 и 0,25 Бк/кг для 210Pb и 210Po соответственно.

Отделение 210Ро и 210Рb с помощью ионообменной хроматографии предусмотрено в сборниках инструкций [6, 11]. В [11] после кислотного разложения прокаленной почвы или озоленных растений сухой остаток переводят в раствор 2 М HCl (перед анализом в пробы добавляют носитель – стабильный свинец). После этого раствор пропускают через смолу ЭДЭ-10П, которая селективно сорбирует 210Рb+210Bi. Свинец десорбируют 0,01 M HCl и осаждают в виде хромата. Образовавшийся осадок взвешивают для оценки выхода и измеряют после накопления 210Bi (через 30 суток) на бета- радиометре. Если десорбцию проводить 1 M HNO3, то в элюате будут находиться 100 % свинца и 95 % висмута. Это позволяет после сорбции обоих радионуклидов на сульфиде цинка измерять счетный образец, не ожидания накопления 210Bi, если в исследуемой пробе не нарушено радиоактивное равновесие между 210Рb и 210Bi. В противном случае измерение проводят через 17 суток. Подобная схема анализа приведена в сборнике [6].

Там же приводится анионообменная методика определения полония. 210Ро выделяют на бета- излучению дочернего 210Bi.

Непосредственно после электрохимического осаждения счетный образец, кроме 210Po и 210Bi, содержит короткоживущие альфа- излучающие 218,214,216,212Ро и бета- излучающие 214,212Bi. Для устранения их мешающего влияния счетный образец выдерживают перед измерениями 8 – 10 часов. Толщина активного слоя составляет менее 1×10-6 г/см2, что практически исключает самопоглощение α- и β- частиц, обеспечивает максимальную эффективность регистрации и возможность контроля чистоты радиохимического выделения 210Ро на альфа- спектрометре.

Этот вариант альфа- бета- радиометрического метода применяется для определения содержания 210Po и 210Pb в почвах, донных отложениях, горных породах, природных водах, технологических сбросах и водах хвостохранилищ [14–17].

Простая аналитическая процедура обеспечивает быстрое получение результатов: из 5 г воздушно сухой измельченной пробы радионуклиды выщелачиваются смесью HNO3, HCl и H2O2, после чего в фильтрат добавляется HClO4 и раствор выпаривается до влажных солей для удаления следов HNO3; соли растворяются в 0,5 М HCl и затем 210Po и 210Bi осаждаются на одной стороне стальной подложки в течение 2-х часов. Для восстановления Fe+3 вводится аскорбиновая кислота. Стальной диск фиксируется в специальной тефлоновой кассете.

Контроль точности выполняют методом добавки в аликвоту пробы образцового радиоактивного раствора 210Pb (в равновесии с продуктами распада). Активность счетного образца измеряют на низкофоновых полупроводниковых, газопроточных или сцинтилляционных альфа- бета- радиометрах, аттестованных по эффективности регистрации альфа- излучения 210Po и бета- излучения 210Bi. Выход радионуклидов в методиках стабилизирован на уровне 85 13 %. Минимальная детектируемая активность (МДА) составляет 5 – 10 Бк/кг, в зависимости от характеристик радиометра.

Кроме бестокового осаждения 210Bi в некоторых методиках рекомендуют готовить препарат 210Pb, сочетая несколько радиохимических операций.

Например, в работе [12] предлагается отделять 210Pb от матрицы экстракцией дитизоном, затем из слабокислой среды соосаждать с PbCrO4 добавлением раствора K2Cr2O7. После установления равновесия между 210Pb и его дочерним 210Bi (по крайней мере через 20 дней) активность 210Bi измеряют на газопроточном бета- счетчике. Выход определяется гравиметрически по массе PbCrO4. При использовании в качестве носителя стабильного свинца следует учитывать, что он может содержать значительное количество 210Pb и его продуктов распада [2]. Кроме бета- радиометрического определения 210Pb методика включает описание подготовки проб для альфа- спектрометрического анализа 210Ро (с трассером 218Ро и осаждением на медной подложке).

Еще более сложная процедура для очистки 210Pb предусматривается в работе [10]. После обработки 3 г седиментов, почвы или биологических проб при 250 0С HNO3+HF, HClO4 и HCl, раствор пропускают через смолу BIO-RAD-AG 1-X4, затем очищают последовательным осаждением PbS и PbSO4, последний служит счетным образцом, измеряемым на газопроточном бета- радиометре (после накопления 210Bi).

Одновременно со 210Pb из 10 – 20 % исходного раствора пробы альфа- спектрометрическим методом определяется 210Ро, для чего проводится спонтанное осаждение на серебре в течение 4 часов из солянокислого раствора с рН = 1,5 и с трассером 209Ро. Нижний предел определения метода составляет 0,73 и 0,25 Бк/кг для 210Pb и 210Po соответственно.

Отделение 210Ро и 210Рb с помощью ионообменной хроматографии предусмотрено в сборниках инструкций [6, 11]. В [11] после кислотного разложения прокаленной почвы или озоленных растений сухой остаток переводят в раствор 2 М HCl (перед анализом в пробы добавляют носитель – стабильный свинец). После этого раствор пропускают через смолу ЭДЭ-10П, которая селективно сорбирует 210Рb+210Bi. Свинец десорбируют 0,01 M HCl и осаждают в виде хромата. Образовавшийся осадок взвешивают для оценки выхода и измеряют после накопления 210Bi (через 30 суток) на бета- радиометре. Если десорбцию проводить 1 M HNO3, то в элюате будут находиться 100 % свинца и 95 % висмута. Это позволяет после сорбции обоих радионуклидов на сульфиде цинка измерять счетный образец, не ожидания накопления 210Bi, если в исследуемой пробе не нарушено радиоактивное равновесие между 210Рb и 210Bi. В противном случае измерение проводят через 17 суток. Подобная схема анализа приведена в сборнике [6].

Заключение

 

Обзор и анализ современных методов позволяет сделать вывод, что для массовых рутинных определений в сфере радиационного контроля 210Pо и 210Pb в природных и техногенных объектах наиболее простым и доступным способом является вариант приготовления счетного образца одновременным спонтанным осаждением 210Pо и 210Bi на стальную или медную подложки с последующими радиометрическими измерениями на серийных низкофоновых альфа- бета- радиометрах.

В случае изотопно-геохимических и радиоэкологических исследований, изучения миграционных характеристик и процессов перераспределения 210Pо и 210Pb в объектах окружающей среды (горные породы, почвы, растения, природные воды) целесообразно использовать методы с максимальной чувствительностью, в частности, с применением сложной прецизионной аппаратуры для гамма- спектрометрического или жидкостного сцинтилляционного анализа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Ампелогова Н.И. Радиохимия полония / М., Атомиздат,1976. - 144 c.
2. Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 512 с.
3. Бахур А.Е., Мануилова Л.И., и др. Методика выполнения измерений объемной активности полония-210 и свинца-210 в сточных технологических водах альфа- бета- радиометрическим методом с радиохимической подготовкой. Свидетельство об аттестации № SARC 13.1.006-2005 ФГУП ВНИИФТРИ ФА «Ростехрегулирование». Утвер-ждена Директором ЦМИИ ФГУП «ВНИИФТРИ». - М., ФГУП ВИМС, 2005.
4. Бахур А.Е., Мануилова Л.И., и др. Методика выполнения измерений объемной активности полония-210 и свинца-210 в пробах грунтовых вод из режимных и наблюдательных скважин и осветленных вод хвостохранилища альфа-бета- радиометрическим методом с радиохимической подготовкой. Свидетельство об аттестации № 40090.7Ж598 ЦМИИ ФГУП «ВНИИФТРИ» ФА «Ростехрегулирование». Утверждена Директором ЦМИИ ФГУП «ВНИИФТРИ». - М., ФГУП ВИМС, 2007.
5. Василенко И.Я., О. И. Василенко Плутоний  (рус.) (pdf) — 8 стр. — Воздействие плутония на организм.
6. Волков В. А. и др. Выдающиеся химики мира / Под. ред. проф. Кузнецова В. И — Биографический справочник. — М.: Высшая школа, 1991. 656 с.
7. Гринвуд Н. Н., Эрншо А. Актиниды и трансактинидные элементы // Химия элементов = Chemistry of the elements / Пер. с англ. ред. кол — Учебное пособие. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. — Т. 2. — 607 с.
8. Кудрявцев, П. С. Опыты Ферми // Курс истории физики — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Просвещение, 1982. — С. 73.
9. Малышев В.И., Бахур А.Е., Мануилова Л.И. и др. Методика выполнения измерений удельной активности полония-210 и свинца-210 в пробах почв альфа- бета- радиометрическим методом с радиохимической подготовкой. Свидетельство об аттестации № 49090.3Н621 ЦМИИ ГНМЦ ВНИИФТРИ Госстандарта РФ; Свидетельство НСАМ № 431-ЯФ. Утверждена Директором ЦМИИ ГНМЦ ВНИИФТРИ Госстандарта РФ; Утверждена Председателем НСАМ МПР России. - М., ФГУП ВИМС, 2001.
10. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактив-ных веществ в объектах окружающей среды. Под ред. А.Н. Марея и А.С. Зыковой. - М., 1980.
11. Неорганическая химия в трёх томах / Под ред. Ю. Д. Третьякова — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — Т. 3. — 400 с.
12. Плутоний  (рус.). Популярная библиотека химических элементов (14 октября 2003 года)[Электронный ресурс]
13. Плутоний // Серебро—Нильсборий и далее / Ред.: Петрянов-Соколов И. В — 3-е изд. — М.: "Наука", 1983. — Т. 2. — 570 с.
14. Пирометаллургия—С // Краткая химическая энциклопедия / Глав. ред.: И. Л. Кнунянц и др — М.: "Советская энциклопедия", 1965. — Т. 4. — С. 90—92. — 1182 с.
15. Радиоактивные вещества / Под общ. ред. акад. АМН СССР Ильина Л. А. и др. — Справ. изд. — Л.: "Химия", 1990. — 464 с.
16. Сборник методик по определению естественных радиоактивных элементов в почве, растениях, воде и воздухе / М., 1972. - C. 40-49.
17. Угай Я.А. Неорганическая химия: Учебник для хим. Спец. Вузов. – М.: Высшая школа, 1989
18. http://gildiyakuznecov.ru