Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах пресной воды
Актуально на 11.11.2026.
Как цитировать: "Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах пресной воды". https://bukva.ai/docs/metodicheskie-ukazaniya-po-opredeleniyu-goskomgidromet-sssr-2
(утв. Госкомгидрометом СССР 17.03.1989)
Ю. А. Израэль
Одобрено
Методической секцией Межведомственной
комиссии по радиационному контролю
природной среды при Госкомгидромете СССР
17 марта 1989 года
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ СТРОНЦИЯ-90 В ПРОБАХ ПРЕСНОЙ ВОДЫ
В составлении и экспертной оценке Методических указаний принимали участие:
от Госкомгидромета СССР — НПО «Тайфун», ЛАМ, ИПГ;
от Госагропрома СССР — ЦИНАО, ВНИИПТИХИМ;
от Госстандарта СССР — НПО «ВНИИФТРИ».
ПРИНЦИП МЕТОДА
Радиохимическое определение стронция-90 из проб пресной воды основано на осаждении карбонатов щелочноземельных металлов или на сорбции катионов смолой КУ-2-8 чс [1], очистке от радионуклидов, мешающих определению стронция-90, путем последовательного осаждения гидроокисей.
Окончательное определение стронция-90 проводится по дочернему продукту — иттрию-90 после накопления и выделения последнего с носителем стабильного иттрия.
Выход носителя стронция определяется пламенно-фотометрическим методом или по естественному стабильному кальцию, находящемуся в воде, трилонометрически титрованием.
Одновременное определение выходов кальция стронция в ходе указанных методов концентрирования и последующего радиохимического анализа показали, что выходы этих элементов практически совпадают (расхождение не превышает 15%).
АППАРАТУРА, ПОСУДА И МАТЕРИАЛЫ
Низкофоновая установка для радиометрии бета-излучения <*>.
<*> В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать приборы типа РКБ4-1е М.
Пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционный спектрофотометр с пламенной ионизацией.
Весы лабораторные аналитические по ГОСТ 19491-74.
Весы лабораторные технические (ВЛКТ-500).
Шкаф сушильный термостатируемый по ГОСТ 3765-55.
Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83.
Лампа зеркальная ЗМ-8, 220 х 500, для сушки проб.
Центрифуга ЦЛС-3 или ТУ 5-375-4260-76.
Посуда стеклянная термостойкая мерная фарфоровая:
стаканы по ГОСТ 10394-72 емкостью 50, 100, 150, 200, 500 и 1000 куб. см;
воронки по ГОСТ 8613-75 диаметром 5, 10 см;
колбы конические по ГОСТ 1770-74 емкостью 250, 500 и 1000 куб. см.
Стеклянные капельницы емкостью 50 куб. см.
Стеклянные палочки длиной 30 см (толстые) и 15 см (тонкие).
Капилляры стеклянные диаметром 0,6 см.
Посуда мерная лабораторная стеклянная:
пипетки — 1, 2, 5 и 10 куб. см;
бюретки — 25, 50 и 100 куб. см;
колбы мерные — 50, 100, 500 и 1000 куб. см.
Центрифужные пробирки на 10 куб. см и 100 куб. см.
Аммоний углекислый по ГОСТ 3770-75, х.ч., насыщенный раствор.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, ч.д.а., раствор безугольного аммиака.
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79, ч.д.а., 20-процентный раствор.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, х.ч., растворы 2 и 6 моль/л.
Стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-74, ч.д.а., растворы 10 и 25 мг/куб. см в расчете на металл.
Кальций азотнокислый, 4-водный по ГОСТ 4142-66, ч.д.а., раствор 50 мг/куб. см в расчете на металл.
Железо хлорное, 6-водное по ГОСТ 4147-74, ч.д.а., раствор 10 мг/куб. см в расчете на металл.
Перекись водорода по ГОСТ 10929-64, х.ч.
Барий хлористый по ГОСТ 4108-72, х.ч., раствор 20 мг/куб. см на металл.
Кислота уксусная по ГОСТ 61-75, х.ч., раствор 6 моль/л.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78, ч.д.а., раствор 3 моль/л.
Натрий хромовокислый, 4-водный по ТУ 6-09-91-84, ч.д.а., раствор 3 моль/л.
Иттрий хлористый, 6-водный по ТУ 6-09-4474, х.ч., раствор 7,5 мг/куб. см в расчете на металл.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76, х.ч., насыщенный раствор.
Бумага индикаторная универсальная.
Индикатор метиловый оранжевый.
Цинк металлический по ГОСТ 989-62, ч.д.а.
Натрий гидроокись по ГОСТ 4328-66, ч.д.а.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-60, ч.д.а.
Спирт этиловый по ГОСТ 18300-72.
Бумага индикаторная универсальная.
Фильтры бумажные беззольные «белая лента» диаметром 5, 7, 9, 12, 15 см.
Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-66.
Шланг резиновый медицинский с внутренним диаметром 0,5 и 1,0 см.
Безугольный аммиак готовят следующим способом: 50 г азотнокислого кальция растворяют в 300 куб. см дистиллированной воды, и добавлением 20-процентного раствора гидроокиси натрия осаждают гидроокись кальция, осадок с раствором оставляют на 24 часа. Затем отфильтровывают осадок на воронке с фильтром «белая лента», промывают 3 — 4 раза по 50 куб. см аммиачной водой (1:10). Осадок переносят в стакан, разбавляют водой до 600 куб. см, взбалтывают 5 раз в течение дня и оставляют отстаиваться. 200 куб. см осветленного раствора приливают к 800 куб. см концентрированного аммиака и оставляют на 4 суток, после чего безугольный аммиак готов к употреблению.
Безугольный аммиак можно получить также следующим образом. В эксикатор наливают концентрированный аммиак и на подставку помещают стаканы с прокипяченной водой. Время насыщения воды 3 суток.
АНАЛИЗ ПРОБ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ПОВЫШЕННОЙ АКТИВНОСТИ
-10
(SUM бета-активность >= 4 х 10 Ки/л)
1. Пробу воды объемом 1 л переносят в химический термостойкий стакан, приливают по 2 куб. см растворов азотнокислого стронция и кальция (50 мг в расчете на металл каждого), подогревают до температуры 80 — 90 °С и при перемешивании приливают 50 куб. см 20-процентного раствора углекислого натрия, продолжая перемешивать при подогреве 15 — 20 мин. После этого пробу снимают с электроплитки и оставляют для коагуляции и отстоя осадка на 6 — 8 часов, но лучше на ночь.
2. Осветленную часть раствора декантируют, а осадок отфильтровывают на воронке с фильтром «белая лента» или отделяют центрифугированием на центрифуге ЦЛС-3.
3. Осадок карбонатов на фильтре или в центрифужной пробирке, а также в стакане, в котором проводилось осаждение карбонатов, растворяют минимально возможным количеством 6 моль/л соляной кислоты. Фильтр на воронке промывают 30 — 40 куб. см дистиллированной воды. Раствор после растворения осадка в центрифужной пробирке переносят в стакан 30 — 40 куб. см дистиллированной воды. Общий объем раствора должен быть 50 — 60 куб. см.
4. <a id="p100075"></a>В раствор, полученный после растворения карбонатов, вносят 1 куб. см
хлорного железа (10 мг в расчете на металл), <...> куб. см 30-процентной перекиси водорода и кипятят 10 - 15 мин. для удаления CO , добавляют
2
небольшими порциями безугольный аммиак до образования гидроокисей, контролируя реакцию раствора с помощью индикаторной бумаги (рН = 7,5 -
8,0).
5. <a id="p100076"></a>Из горячего раствора после коагуляции осадок отфильтровывают через
фильтр "белая лента, промывают 2 раза по 10 - 15 куб. см горячей дистиллированной воды без CO , содержащей 3 - 4 капли аммиака. Осадок
2
отбрасывают.
При анализе проб, загрязненных «свежими» продуктами деления, см. примечание 1.
6. К раствору приливают аммиак до рН = 9 — 10 и затем насыщенный раствор углекислого аммония в количестве, равном объему пробы. Пробу греют при температуре 80 — 90 °С в течение часа, затем охлаждают. Осветленную часть раствора декантируют, осадок отфильтровывают на воронке с фильтром «белая лента», промывают 2 раза по 15 — 20 куб. см дистиллированной воды. Раствор отбрасывают.
7. Осадок на фильтре растворяют минимально возможным количеством 6 моль/л соляной кислоты в стакан, в котором проводилось осаждение карбонатов. Фильтр промывают 50 куб. см дистиллированной воды.
8. В раствор вносят 1 куб. см хлорного железа (10 мг в расчете на металл), 0,5 куб. см 30-процентной перекиси водорода и повторяют операции пунктов 4 и 5. Время отделения второго осадка гидроокиси железа записывают и считают за начало накопления иттрия-90. Осадок отбрасывают.
9. Фильтрат подкисляют 1 — 2 куб. см 6 моль/л соляной кислотой, вносят носитель иттрия (15 мг в расчете на металл) и оставляют для накопления иттрия-90.
10. <a id="p100082"></a>Через 14 суток раствор кипятят 15 - 20 мин. для удаления CO и
2
осаждают гидроокись иттрия безугольным аммиаком при рН = 7,5 — 80 (см. примечание 2).
11. Горячий раствор с осадком фильтруют через фильтр «белая лента» или центрифугируют, осадок промывают 2 раза по 8 — 9 куб. см горячей дистиллированной воды с добавлением 2 — 3 капель аммиака. Время отделения иттрия от стронция записывают. Фильтрат и промывные воды объединяют и оставляют для определения химического выхода стронция (см. примечания 3, 4).
12. Осадок на фильтре или в центрифужной пробирке растворяют в минимальном объеме 6 моль/л соляной кислоты. Фильтр промывают 2 раза по 3 куб. см подкисленной дистиллированной воды и вносят 1 куб. см раствора хлорида или нитрата стронция (5 — 10 мг в расчете на металл).
13. Раствор нагревают на водяной бане и повторяют осаждение гидроокиси иттрия безугольным аммиаком при рН = 7,5 — 8,0.
14. <a id="p100086"></a>Раствор с осадком центрифугируют, раствор отбрасывают, осадок
промывают 2 раза горячей дистиллированной водой без CO с добавлением 2 — 3 2 капель аммиака. Центрифугируют и промывные воды отбрасывают.
15. Осадок в центрифужной пробирке растворяют в минимальном объеме 1 моль/л соляной кислоты, добавляя кислоту по каплям до полного растворения осадка.
16. 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 минут).
17. Осадок оксалата иттрия отделяют центрифугированием, раствор сливают, а осадок промывают 2 раза по 8 — 9 куб. см горячей дистиллированной воды, затем 2 раза по 4 — 5 куб. см этилового спирта. Раствор и промывные воды отбрасывают.
18. К осадку в центрифужной пробирке приливают несколько раз по 0,5 куб. см этилового спирта и количественно с помощью капилляра переносят на предварительно взвешенную алюминиевую подложку (d = 2 см), сушат под зеркальной лампой до постоянного веса при температуре 40 — 50 °С.
19. Осадок с подложкой взвешивают для определения химического выхода стабильного иттрия.
20. Подложку с осадком заклеивают папиросной бумагой или калькой и измеряют на низкофоновой бета-радиометрической установке.
21. Проверка радиохимической чистоты выделенного препарата сводится к определению периода полураспада его и сравнению с периодом полураспада иттрия-90.
Схема анализа приведена на рис. 1 (здесь и далее рисунки не приводятся).
АНАЛИЗ ПРОБ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ОБЪЕМОМ 10 — 20 Л
-10
(SUM бета-активность < 4 х 10 Ки/л)
В соответствии с [1] для рек и водоемов с содержанием кальция больше 20 мг/л концентрат после первичной обработки представляет собой осадок карбонатов в основном щелочноземельных металлов, для рек и водоемов с содержанием кальция меньше 20 мг/л это ионообменная смола КУ-2-8 чс (см. примечания 5 - 7).
В первом случае после отстоя пробы и декантации осветленной части раствора карбонатный осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием через фильтр «белая лента» и промывают 200 куб. см дистиллированной воды. Далее пробу анализируют по вышеописанной методике для проб с повышенной активностью, начиная с п. 3.
Во втором случае смолу извлекают из ионообменной колонки в фарфоровый тигель (N 6 или № 5), сушат под зеркальной лампой, прокаливают в муфельной печи при температуре 550 — 600 °С в течение 6 — 8 часов. После охлаждения зольный остаток переносят в химический термостойкий стакан объемом 150 куб. см, заливают 100 куб. см насыщенного раствора углекислого аммония и кипятят в течение 2 — 3 часов при периодическом перемешивании. После охлаждения осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием через фильтр «белая лента». Осадок промывают 200 куб. см дистиллированной воды. Раствор отбрасывают. Осадок обрабатывают 20 — 30 куб. см моль/л соляной кислоты и анализируют по вышеописанной методике для проб с повышенной активностью, начиная с п. 4. Схема анализа приведена на рис. 2.
1. При анализе проб воды, отобранных после «свежих» выпадений (до 4 месяцев), необходима радиохимическая очистка стронция от бария. В раствор, полученный после отделения первого осадка гидроокиси железа (п. 5), вносят 1 куб. см хлористого бария (20 мг в расчете на металл), 1 — 2 капли индикатора метилового оранжевого, по каплям 2 моль/л раствор соляной кислоты до розового цвета, затем еще 1 — 2 капли этой кислоты и добавляют 10 куб. см буферной смеси (2 куб. см 6 моль/л уксусной кислоты и 8 куб. см 3 моль/л уксуснокислого аммония). Раствор нагревают почти до кипения и добавляют 2 куб. см 3 моль/л раствора хромовокислого натрия. Нагревание продолжают (потирая стеклянной палочкой по стенкам стакана) до образования осадка и осветления раствора (30 — 40 мин.). В пробу еще раз приливают 1 куб. см хлористого бария и нагревают в течение 30 — 40 мин. Пробу охлаждают, осадок отфильтровывают через фильтр «белая лента» и промывают 2 раза по 10 — 15 куб. см 0,6-процентного уксусного аммония. Осадок отбрасывают. Анализ продолжают с пункта 6.
2. При необходимости быстрого получения результатов выделение иттрия-90 можно проводить через 3 — 5 суток, не дожидаясь равновесия стронция-90 и иттрия-90. При расчете содержания стронция-90 следует вносить поправку — коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 (см. табл. 1).
| Время (час.) | Поправка на распад -лямбда t (l ) | Поправка на накопление -лямбда t (1 — l ) |
|---|---|---|
| 3 | 0,97 | 0,03 |
| 6 | 0,93 | 0,07 |
| 9 | 0,91 | 0,09 |
| 12 | 0,88 | 0,12 |
| 24 | 0,77 | 0,23 |
| 36 | 0,68 | 0,32 |
| 48 | 0,59 | 0,41 |
| 64 | 0,5 | 0,5 |
| 72 (3 сут.) | 0,47 | 0,53 |
| 96 (4 сут.) | 0,35 | 0,65 |
| 120 (5 сут.) | 0,27 | 0,73 |
| 144 (6 сут.) | 0,20 | 0,80 |
| 168 (7 сут.) | 0,17 | 0,84 |
| 192 (8 сут.) | 0,12 | 0,88 |
| 216 (9 сут.) | 0,09 | 0,91 |
| 240 (10 сут.) | 0,07 | 0,93 |
| 264 (11 сут.) | 0,06 | 0,94 |
| 288 (12 сут.) | 0,04 | 0,96 |
| 312 (13 сут.) | 0,03 | 0,97 |
| 360 (15 сут.) | 0,02 | 0,98 |
3. Фильтрат, полученный по п. 8, подкисляют 1 куб. см 6 моль/л соляной кислотой, переносят в мерную колбу емкостью 100 куб. см и доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, отбирают пипеткой 1 куб. см в мерную колбу на 50 куб. см и разбавляют водой до метки. Этот раствор перемешивают и используют для определения выхода стронция пламенно-фотометрическим методом на приборе AAS-1N.
4. Если при предварительной обработке проб объемом 10 — 20 л носитель стабильного стронция не вносился, то выход стронция-90 в ходе анализа определяют по выходу кальция путем титрования раствора из мерной колбы на 50 куб. см (примечание 4) трилоном Б.
Данные об исходном содержании кальция в воде в каждой пробе должны быть получены из соответствующей территориальной гидрохимической лаборатории, если первичная обработка проводилась не в спецлаборатории.
5. В случае отсутствия указанной ионообменной смолы концентрирование стронция-90 из воды с содержанием кальция меньше 20 мг/л можно проводить путем осаждения карбонатов, предварительно добавив в пробу кальций в количестве 100 — 200 мг в расчете на металл. При определении выхода трилонометрическим методом в пробу должен добавляться титрованный раствор кальция.
6. При определении выхода радиоактивного стронция в ходе анализа пламенно-фотометрическим методом по предварительно внесенному в пробу стабильному стронцию осаждение карбонатов можно (и это проще) проводить 20-процентным раствором углекислого натрия (400 куб. см на 10 л воды).
7. [1] Инструкция по отбору проб пресной воды и их первичной обработке для определения содержания радионуклидов.
N K
A = ------------------------------, Ки/л, 10
3,7 х 10 a х b х V х f х f
1 2
где:
N — скорость счета образца за вычетом фона (имп./сек.);
K - коэффициент перехода к абсолютной активности, учитывающий эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение излучения в слое
образца;
a — выход носителя стронция в долях единицы;
b — выход носителя иттрия в долях единицы;
f — коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 от момента 1 гидроокисной очистки до момента отделения гидроокиси иттрия;
f — коэффициент, учитывающий распад иттрия-90 от момента отделения 2 гидроокиси иттрия к моменту измерения бета-излучения.