--- title: "\"Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах почвы\"" issuer: "Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды" status: действует canonical: "https://bukva.ai/docs/metodicheskie-ukazaniya-po-opredeleniyu-goskomgidromet-sssr-4" --- ## "Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах почвы" # "Методические указания по определению содержания стронция-90 в пробах почвы" (утв. Госкомгидрометом СССР 17.03.1989)
Утверждаю
Председатель
Межведомственной комиссии
по радиационному контролю
природной среды
**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 ПОЧВЫ** В составлении и экспертной оценке Методических указаний принимали участие: от Госкомгидромета СССР - НПО "Тайфун", ЛАМ, ИПГ; от АН СССР - ГЕОХИ; от Госагропрома СССР - ЦИНАО, ВНИИПТИХИМ; от Минздрава СССР - ИБФ; от Госстандарта СССР - НПО "ВНИИФТРИ". ## ПРИНЦИП МЕТОДА Радиохимическое определение стронция-90 основано на переводе данного радионуклида в растворимое состояние путем кислотной обработки пробы почвы, очистке от ряда радионуклидов, мешающих определению стронция-90. Окончательное определение стронция-90 проводится по дочернему продукту - иттрию-90. Выход носителя Sr определяется пламенно-фотометрическим методом. ## АППАРАТУРА, ПОСУДА Низкофоновая установка для радиометрии бета-излучения <*> --- <*> В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать проборы типа РКБ4-1e M. Пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционный спектрометр Весы лабораторные аналитические по ГОСТ 19491-74 Весы лабораторные технические (ВЛКТ-500) Шкаф сушильный термостатируемый по ГОСТ 3765-55 Печь муфельная с терморегулятором до 1000 °С Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83 Лампа зеркальная ЗМ-8, 220 х 500, для сушки проб Центрифуга, ТУ 5-375-4260-76 Эксикатор Посуда мерная лабораторная стеклянная: - центрифужные пробирки на 10 куб. см - пипетки - 1, 2, 5 и 10 куб. см - колбы мерные - 50, 100, 500, 1000 и 2000 куб. см Посуда стеклянная термостойкая: стаканы по ГОСТ 10394-72 вместимостью 50, 100, 150, 200 и 500 куб. см колбы конические по ГОСТ 1770-74 вместимостью 500 куб. см воронки по ГОСТ 8613-75 диаметром 5, 10, и 15 см Чашки фарфоровые диаметром 10 см Фильтры бумажные беззольные "белая лента" диаметром 9; 12,5 и 15 см Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-66 Шланги резиновые медицинские с внутренним диаметром 5 мм Стеклянные палочки длиной 30 см (толстые) и тонкие - 15 см Капилляры стеклянные с диаметром 6 мм Стеклянные капельницы объемом 25 и 50 куб. см ## РЕАКТИВЫ 1. Соляная кислота по ГОСТ 3118-77 плотностью 1,19 г/куб. см, х.ч. 2. Соляная кислота, 6 моль/л раствор: 500 куб. см концентрированной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 1000 куб. см. 3. Кислота уксусная по ГОСТ 61-75, х.ч. 4. Кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76, х.ч. 5. Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, ч.д.а. 6. Аммоний углекислый по [ГОСТ 3762-78](https://bukva.ai/docs/standart-gost-3762-78), х.ч. - раствор углекислого аммония, насыщенный. 7. Барий хлористый по [ГОСТ 4108-72](https://bukva.ai/docs/gost-4108-72), х.ч. 8. Железо хлорное 6-водное по [ГОСТ 4147-74](https://bukva.ai/docs/gost-4147-74), ч.д.а. 9. Иттрий хлористый 6-водный по ТУ 6-09-4477, х.ч. 10. Индикаторная бумага универсальная. 11. Натрий хромовокислый по ТУ 6-09-9176, ч.д.а., 3 н водный раствор. 12. Спирт этиловый, [ГОСТ 18300-72](https://bukva.ai/docs/gost-18300-72-gosstandart-sssr), высший сорт, ректификованный. 13. Стронций хлористый 6-водный по [ГОСТ 4140-74](https://bukva.ai/docs/usloviya-gost-4140-74), ч.д.а. 14. Стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-74, ч.д.а. 15. Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78, ч.д.а., 3 н водный раствор. 16. Безугольный аммиак готовят следующим способом: 50 г Ca(NO ) растворяют в 300 куб. см дистиллированной воды с 3 2 добавлением 20-процентного NaOH до полного выпадения осадка Ca(OH) . Осадок 2 оставляют на 24 часа. Затем отфильтровывают осадок, промывают 3 - 4 раза аммиачной водой 1:10. Осадок переносят в стакан, разбавляют водой до 600 куб. см. Взбалтывают 3 - 4 раза в течение дня и оставляют отстаиваться. 200 куб. см осветленного раствора приливают к 800 куб. см концентрированного аммиака и оставляют на 4 суток. Через 4 суток безугольный аммиак готов к употреблению. 17. Кальций азотнокислый по [ГОСТ 4142-77](https://bukva.ai/docs/postanovlenie-gost-4142-77), ч.д.а., 4-водный. 18. Натрий гидроокись по [ГОСТ 4388-72](https://bukva.ai/docs/gost-4388-72), ч.д.а. 19. Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83-79. ## ПОДГОТОВКА ПРОБ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАДИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ### I. ПРОБЫ ПОЧВ, ОТОБРАННЫЕ В НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ И НА ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТАХ (КОЛЬЦА) Проба из выбранного для радиохимического анализа кольца может быть обработана одним из следующих способов: 1. Пробу вынимают из кольца, взвешивают целиком с растительным покровом, высушивают до воздушно-сухого состояния и снова взвешивают. Пробу прокаливают целиком при t = 550 °С в течение 6 - 8 часов до полного удаления органического вещества (периодически пробу вынимают из печи и перемешивают). Прокаленную почву взвешивают. Методом квартования отбирают аликвоты массой до 100 г каждая и измеряют их гамма-радиоактивность или суммарную бета-радиоактивность. Проба считается хорошо гомогенизированной, если результаты измерений не различаются более чем в 1,5 - 2 раза от среднего значения. Если различия превышают указанную величину, то повторяют перемешивание и квартование. Для радиохимического анализа отбирают среднюю пробу (50 - 100 г в пересчете на воздушно-сухую пробу). Масса образца для анализа оценивается по данным гамма-спектрометрического анализа или суммарной бета-радиоактивности. 2. Пробу вынимают аккуратно из кольца, взвешивают, условно делят на 4 сегмента, из каждого сегмента на всю глубину отбирают равное количество кернов одинакового диаметра, из которых составляют навеску массой 50 - 100 г. Навеска проверяется на гамма-радиоактивность или суммарную бета-радиоактивность. Если результаты измерений между отобранной навеской и оставшейся пробой не различаются более чем в 1,5 - 2 раза, то она берется для анализа. Если различия превышают указанную величину, навеску составляют из других кернов, пока не достигнут минимального различия радиоактивности с исходной почвой. Важно, чтобы проба была составлена из кернов, отобранных на всю глубину пробы. Далее операция озоления проводится, как описано в [п. 1](#p100066). 3. Для изучения вертикальной миграции почва постепенно выдавливается из кольца и режется на сантиметровые слои почвенным ножом, слои взвешиваются и полностью озоляются. Перед озолением каждый слой измеряется на гамма-спектрометре. Озоление проводится согласно [пункту 1](#p100066). Минерализованная почва из каждого слоя тщательно перемешивается и отбирается навеска 50 - 100 г для радиохимического анализа, как описано в пункте 1. ### II. ПРОБЫ ПОЧВ, ОТОБРАННЫЕ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДЬЯХ Объединенную пробу массой 2 кг высушивают до воздушно-сухого состояния, взвешивают, измельчают на мельнице и просеивают через сито диаметром отверстий 2 мм. Методом квартования отбирают 3 аликвоты массой 50 - 100 г и измеряют суммарную активность. Если результаты измерений различаются более чем в 1,5 раза от среднего значения, то повторяют перемешивание и квартование до получения хорошо гомогенизированной пробы. ## ХОД АНАЛИЗА 1. Навеску прокаленной почвы (50 - 100 г) помещают в термостойкий стакан емкостью 500 куб. см, вносят носитель стронция (200 мг в расчете на металл). Почву заливают 100 - 200 куб. см 6 моль/л HCl, кипятят в течение часа при периодическом помешивании стеклянной палочкой. Кипячение проводят на песчаной бане или на асбесте. 2. Отстоявшийся раствор декантируют в коническую колбу емкостью 500 куб. см. 3. К оставшейся части почвы вновь приливают 50 - 100 куб. см 6 моль/л HCl и кипятят 30 мин. 4. Раствору дают отстояться, декантируют в коническую колбу с первым декантатом, нерастворившийся остаток почвы промывают 2 - 3 раза горячей дистиллированной водой (15 - 20 куб. см), подкисленной 2 - 3 каплями 6 моль/л HCl. Промывные воды декантируют и объединяют с основным раствором, а остаток почвы отбрасывают. Объем декантатов составляет 250 - 300 куб. см. 5. К полученному раствору прибавляют концентрированный аммиак до pH 8, при этом осаждаются гидроокиси железа, алюминия, иттрия, марганца и соосаждаются свинец, уран и другие радионуклиды. pH среды контролируют с помощью универсальной индикаторной бумаги. Дают осадку скоагулироваться в течение 5 - 10 мин. 6. Гидроокиси из горячего раствора фильтруют через бумажный фильтр "белая лента". Осадок на фильтре и коническую колбу промывают по 2 - 3 раза горячей дистиллированной водой без CO с добавлением 2 - 3 капель аммиака. 2 Если раствор после осаждения окрашен в розоватый цвет, то добавляют несколько капель H O . Фильтр с осадком отбрасывают. 2 2 7. К полученному фильтрату осторожно прибавляют 15 - <...> г соли углекислого аммония <*> и нагревают до тех пор, пока раствор над осадком карбонатов не станет прозрачным, затем прибавляют 3 - 5 куб. см насыщенного раствора углекислого аммония для проверки полноты осаждения. Если не наблюдается помутнение раствора, то осаждение карбонатов проведено полностью. --- <*> При отсутствии углекислого аммония применяют для осаждения карбонатов углекислый натрий безводный. 8. Осветленную часть раствора декантируют, а оставшийся раствор с осадком карбонатов фильтруют через бумажный фильтр "белая лента". Колбу и фильтр промывают 2 - 3 раза дистиллированной водой. 9. Осадок карбонатов на фильтре растворяют минимальным объемом 6 моль/л HCl. Оставшийся осадок на стенках колбы также растворяют 6 моль/л HCl и объединяют с основным раствором. Колбу и фильтр промывают по 2 - 3 раза горячей подкисленной водой. Общий объем раствора должен быть 50 - 60 куб. см. При анализе проб, загрязненных "свежими" продуктам деления, см. [примечание 1](#p100103). 10. В этот раствор вносят 1 куб. см FeCl (10 мг в пересчете на Fe) и кипятят 10 - 15 мин. для удаления CO , добавляют небольшими порциями аммиак 2 без CO до образования гидроокисей железа и иттрия, контролируя реакцию 2 раствора с помощью индикаторной бумаги (рН 8). 11. Осадок гидроокисей фильтруют через бумажный фильтр "белая лента", промывают 2 - 3 раза дистиллированной горячей водой без CO , содержащей 2 несколько капель аммиака. Время отделения гидроокисей фиксируют. Осадок отбрасывают. 12. Фильтрат подкисляют 2 куб. см 6 моль/л HCl, вносят носитель иттрия (15 мг в расчете на металл) и оставляют для накопления иттрия-90. 13. Через 14 суток раствор кипятят 15 - 20 мин. для удаления CO и 2 осаждают гидроокись иттрия безугольным аммиаком при pH 8 по индикаторной бумаге (см. [примечание 2](#p100104)). 14. Горячий раствор с осадком фильтруют через бумажный фильтр "белая лента", осадок промывают 2 - 3 раза горячей водой с добавлением нескольких капель аммиака. Время отделения иттрия от стронция записывают. Фильтрат оставляют для определения химического выхода стронция (см. [примечание 3](#p100128)). 15. Осадок на фильтре растворяют в минимальном объеме 6 моль/л HCl. Фильтр промывают подкисленной дистиллированной водой и вносят раствор хлорида или нитрата стронция - 5 - 10 мг в расчете на металл. 16. Повторяют осаждение гидроокиси иттрия аммиаком (без CO ). 2 17. Раствор с осадком центрифугируют, раствор отбрасывают, осадок промывают 2 раза дистиллированной водой без CO с добавлением 2 - 3 капель 2 аммиака. Центрифугируют, раствор отбрасывают (см. [примечание 4](#p100132)). 18. Осадок в пробирке растворяют минимальным объемом 1 моль/л HCl, добавляя кислоту по каплям до полного растворения осадка. 19. 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 мин.). 20. Содержимое пробирки центрифугируют, раствор сливают, а осадок промывают дважды горячей дистиллированной водой и 1 раз этиловым спиртом (4 - 5 куб. см), каждый раз жидкую и твердые фазы разделяя центрифугированием. Жидкую фазу отбрасывают. 21. Осадок оксалата иттрия переносят этиловым спиртом на предварительно взвешенную алюминиевую подложку (d = 2 см), сушат под зеркальной лампой до постоянного веса (t ~ 50 °С). 22. Осадок с подложкой взвешивают для определения химического выхода иттрия. 23. Подложку с осадком заклеивают папиросной бумагой или калькой и измеряют на низкофоновой бета-радиометрической установке. 24. Проверка радиохимической чистоты полученного препарата сводится к определению периода полураспада дочернего изотопа - иттрия-90. [Схема](#p100148) анализа приведена на рис. 1. Примечания: 1. При анализе проб почвы, отобранной после "свежих" выпадений (до 4 мес.), необходима радиохимическая очистка стронция от бария. В раствор, полученный после растворения карбонатов [(п. 9)](#p100084), вносят 1 куб. см хлористого бария (30 мг в расчете на Ba), раствор нейтрализуют аммиаком до pH = 4,0 - 5,0 и добавляют 50 куб. см буферной смеси (10 куб. см 6 н уксусной кислоты + 40 куб. см 3 н уксуснокислого аммония). К раствору добавляют 2 куб. см 3 н раствора хромовокислого натрия и нагревают в течение 20 - 30 мин. до коагуляции осадка (потирая стеклянной палочкой по стенкам стакана). К раствору с осадком хромата бария снова прибавляют 1 куб. см хлористого бария, нагревают в течение 20 - 30 минут. Пробу охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают 3 раза дистиллированной водой по 10 куб. см и отбрасывают. Раствор подкисляют и продолжают анализ с [п. 7](#p100080). 2. При необходимости быстрого получения результатов выделение иттрия-90 можно проводить через 3 - 5 суток, не дожидаясь наступления равновесия стронция-90 и иттрия-90. При расчете содержания стронция-90 следует вносить поправку - коэффициент, учитывающий накопление иттрия-90 (см. табл. 1).
Таблица 1
ЗНАЧЕНИЯ ПОПРАВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ 90 НА РАСПАД И НАКОПЛЕНИЕ Y | 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 | 0,98 | | 360 (15 сут.) | | | 3. Определение химического выхода стронция. Фильтрат, полученный по [п. 14](#p100090), подкисляют соляной кислотой до pH = 3 - 4, переносят в мерную колбу емкостью 100 куб. см и доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, отбирают пипеткой 1 куб. см, переносят в другую мерную колбу на 100 куб. см и разбавляют водой до метки. В разбавленном растворе определяют содержание стронция атомно-абсорбционным методом на приборе AAS - IN. Стронций определяют по атомно-резонансной полосе поглощения с длиной волны 460 нм и рассчитывают его химический выход. Химический выход стронция можно определять на пламенном фотометре с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670,8 нм (ПАЖ-1 или ПАЖ-2). Приборы для определения концентрации стронция предварительно градуируют по серии эталонных растворов, а затем проводят фотометрирование исследуемых растворов. 4. Вместо центрифугирования допустимо фильтрование гидроокисей через бумажный фильтр "белая лента" и оксалатов через бумажный фильтр "синяя лента". В обоих случаях осадок промывается на фильтре. Расчет содержания стронция-90 (по иттрию-90) [<*>](#p100145): 6 N х P х 10 х K о A = ------------------------------------- (Ки/кв. мм), 10 3,7 х 10 х P х a х b х f х f х S н 1 2 где: -1 N - скорость счета образца за вычетом фона (с ); P - общий вес пробы почвы, г; о K - коэффициент перехода к абсолютной активности, учитывающий эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение излучения в слое образца; P - вес навески для анализа, г; н 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 излучения; S - площадь отобранной пробы, кв. м. --- <*> Расчет площадного загрязнения почвы ведется на естественно влажную почву. Если навеска пробы для анализа взята из воздушно-сухой пробы, при расчете вводится коэффициент, учитывающий влажность почвы. 2. Расчет содержания стронция-90 для проб почв сельхозугодий: 1000 х N х K A = --------------------------------- (Ки/кг). 10 3,7 х 10 х P х a х b х f х f н 1 2 ## СХЕМА РАДИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СТРОНЦИЯ-90 В ПРОБАХ ПОЧВ 1. Внесение Sr, 200 мг Обработка 6 моль/л HCl 200 куб. см 6 моль/л HCl, кипячение 1 ч 2. Декантация 3. Обработка 6 моль/л HCl 100 куб. см 6 моль/л HCl, кипячение 30 мин. 4. Декантация Остаток почвы отбрасывают 5. Осаждение гидроокисей NH OH, pH 8 4 6. Фильтрация Осадок отбрасывают 7. Осаждение карбонатов (H ) CO , выдержка 4 2 3 30 - 50 мин. 8. Декантация, фильтрация Фильтрат отбрасывают 9. Растворение осадка [(1)](#p100103) 6 моль/л HCl 10. Внесение Fe (III), Осаждение гидроокисей Безугольный NH OH, pH 8, 10 мг 4 время фиксируется 11. Фильтрация Осадок отбрасывают 12. Внесение носителя Накопление 14 суток [(2)](#p100104) Y, 15 мг 13. Осаждение гидроокиси Безугольный NH OH, pH 8 4 14. Фильтрация Фильтрат для определения химического выхода стронция [(3)](#p100128) 15. Внесение носителя, Растворение осадка Минимальный объем 10 мг 6 моль/л HCl 16. Осаждение гидроокиси Безугольный NH OH, pH 8 4 17. Центрифугирование [(4)](#p100132) Раствор отбрасывают (фильтрация) 18. Растворение осадка Минимальный объем 1 моль/л HCl 19. Осаждение оксалата Насыщенный раствор иттрия H C O 2 2 4 20. Центрифугирование Раствор отбрасывают (фильтрация) 21. Осадок наносят на подложку 22. Взвешивание осадка 23. Радиометрия 24. Проверка радиохимической чистоты иттрия-90 ---