目前有关水中226Ra的分析方法报道很多[1],主要有共沉淀法,萃取法和离子交换法。为了满足居民饮用水中226Ra本底水平调查的要求,我们研究了用国产732型阳离子交换树脂浓集大体积水中226Ra的条件,10%EDTA(pH=10)溶液洗脱226Ra的淋洗曲线和回收率、精密度等,建立了阳离子交换浓集-闪烁射气法测定水中226Ra的方法。并用此法完成了新疆600多份各种水源水中226Ra含量调查工作,取得了满意的结果。
一 方法原理钙、镁、锶、钡、镭同属于碱土元素。但水中的钙、镁与EDTA的结合物比钡、镭稳定。故本法采用EDTA和柠檬酸作络合剂,在pH=4.9±0.2的条件下络合钙、镁,使90%左右的钙、镁穿过离子交换柱,镭、钡(非同位素载体)则定量吸附于离子交换树脂上,然后用EDTA(pH=10)溶液洗脱钡(镭),用扩散器收集,而后用闪烁射气法测定水中226Ra含量。
二 仪器和试剂FD-125氡氰分析仪配FH-408定标器,离子交换柱——ø20×500mm玻璃柱,732型阳离子交换树脂(50~100目),硝酸钡和EDTA。
三 实验(一)淋洗曲线:取20升自来水,盛于合适的容器内,加入适量226Ra示踪剂。按推荐程序制备过往水样,并将其全部流过离子交换柱。用10%EDTA(pH=10)溶液洗脱钡(镭),用氡扩散器收集洗脱液,每份10ml,共收集10份。然后封闭10天左右,用闪烁射气法测量各份溶液中的226Ra含量。
(二)回收试验:取6份实验室自来水样品,每份20升。其中3份作对照样品,另3份各加入一定量226Ra示踪剂作试验样品。6份样品均按推荐程序完成分析。
(三)离子交换法和硫酸盐沉淀法的比较:采同一水源水样4份。其中两份各取水2.00升,按文献[2]所述硫酸盐沉淀法完成分析;另两份各取水20.0升,按本文推荐程序完成分析。
四 结果与讨论(一)226Ra洗脱体积:实验结果表明,在0~40ml洗脱液中未测出?26Ra,40~50ml洗脱液226Ra开始被洗出,且99.0%的226Ra集中于50~80ml洗脱液中,最后20ml洗脱液中的226Ra含量仅占总加入量的1%。可见选择收编25~100毫升洗脱液供226Ra测量是合适的。
(二)226Ra回收率:实验结果表明,离子交换法浓集水中226Ra的回收率范围、均值和标准差分别为94.5~108.5%、103%和7%。由此看出,离子交换法可定量浓集水中226Ra。
(三)离子交换法和硫酸盐共沉淀法比较:用硫酸盐共沉淀法和本文推荐方法分析同一水样中226Ra含量的结果分别为105±3、104±0(mBq/L)。两种方法的分析结果是一致的,由此说明离子交换-闪烁射气法测定水中226Ra含量是可靠的。
(四)方法的精密度和探测下限:两个水样的三份平行样品分析结果表明,单个样品的最大偏差为-11.2%。两个样品的变异系数,最大一个为10.4%。说明本方法分析水中226Ra含量的精密度是好的。
本方法的全过程空白本底计数率为1.2cpm,方法全程回收率为100%,分析水样体积可取50升。自文献[3]推荐的探测下限估算方法,求得本方法的探测下限为0.1mBq/L(2.7fCi/L)。我们运用此方法调查了新(651个各类水源水中226Ra含量,取得了满意的结果。由此证同,本方法允许用大体积水样,探测下限低,适用于各类水中226Ra含量的调查。
〔附录〕推荐程序 (一) 仪器和试剂1.阳离子交换树脂:国产732型阳离子交换树脂(20~25日)。晾干、磨碎、筛取50~100目部分,按阳离子交换树脂的常规处理方法处理。最后用10%NaCl转成Na-式,备用。
2.离子交换柱准备:取1支ø20×500m带m活塞玻璃柱,装入25.0毫升备用Na-式树脂。依次流过50ml水、100ml 10%EDTA(pH=10)溶液、50ml水、2ml钡载体(10mgBa2+/ml)和30ml水,流速均为2~3ml·min-1。备用。
3.高子交换柱再生:用过的柱依次流过100ml 20%NaCl溶液、50ml水、2mlBa++载体、30ml水。流速均为2~3ml·min-1。
4.10%EDTA(pH=10)溶液:称取100g EDTANa2,溶于水中,并用水稀释至100ml。
5.20%NaCl溶液:称取200g NaCl溶于1000ml水中。
6.铬黑T指示剂:称取0.2g铬黑T,溶于10ml NH4Cl-NH4OH(pH=10)缓冲溶液,用65%乙醇稀释到100ml,加入0.1g盐酸羟胺,贮于棕色瓶内,备用。
7.NH4Cl-NH4OH(pH=10)线冲液;称取20g NH4Cl,溶于适量水中,加80ml浓氨水,用水稀释到1000ml。
柠檬酸溶液(30%)。NaOH溶液(6N)。
(二) 分析程序1.求中钙、镁含量测定:取水样50ml,加入5 ml NH4Cl-NH4OH(pH=10)缓冲液和3~4滴铬黑T指示剂溶液。用10%EDTA溶液滴定至溶液由红色变成天蓝色为止。记录50ml水样耗去EDTA的体积。
2.分析水样的制备:视水中226Ra含量高低,取5~50升澄清水样,盛于合适容器内,用真空泵脱气半小时,加入络合水中钙、镁所需10%EDTA的量,而后用30%柠檬酸或1:1NaOH溶液调节其pH值为4.9±0.2。
3.226Ra的浓集和洗配:将制备好的料液,以约25ml·min-1的流速全部流过离子交换柱,然后以2ml·min-1流速依次流过30ml蒸留水、2ml钡载体、30ml蒸馏水,最后用100ml 10%EDTA洛液(pH=10)洗脱226Ra。弃去前面选出的25ml洗脱液,用扩散器收集其后的75m1 226Ra洗脱液,封闭7~14天。
4.226Ra测量:将装有226Ra的扩散器,用橡皮管经干燥管和已抽成真空的闪烁室联结起来。借助于压力差用空气把扩散器内积累的226Ra鼓入闪烁室。鼓气结束后,密封闪烁室,3小时后在FD-125室内氡氰分析仪上进行测量。
5.水中226Ra旅度(A)计算:A=N·K/V.R(1-e-λt)(mBq/L)
式中:N=222Rn净计数率(cpm);
K=闪烁室刻度值(mBq/cpm);
V=分析水样体积(升);
R=程序全程回收率;
λ=222Rn衰变常数;
t=222Rn积累时间。
[1] |
樋口英雄. 环境试料中分析法[J]. Radioisotopes, 1981, 30(9): 618-627. |
[2] |
《环境放射性监测方法》编写组. 环境放射性监测方法[M]. 第一版本. 北京: 原子能出版社, 1977: 253-257.
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[3] |
张景源, 等. 中国食品中的放射性水平和评价[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1988, 8(1): 33-37. |