水質(zhì) 總α放射性的測定 厚源法(HJ 898-2017)_第1頁
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文檔簡介

目次

前言.................................................................................................................................................ii

1適用范圍.......................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...........................................................................................................................1

3術(shù)語和定義...................................................................................................................................1

4方法原理.......................................................................................................................................2

5試劑和材料...................................................................................................................................2

6儀器和設(shè)備...................................................................................................................................2

7樣品...............................................................................................................................................3

8分析步驟.......................................................................................................................................5

9結(jié)果計算與表示...........................................................................................................................6

10精密度和準(zhǔn)確度.........................................................................................................................6

11質(zhì)量保證和質(zhì)量控制.................................................................................................................7

12廢物處理.....................................................................................................................................8

13注意事項.....................................................................................................................................8

附錄A(資料性附錄)正確使用本標(biāo)準(zhǔn)的說明.............................................................................9

附錄B(規(guī)范性附錄)總α、總β放射性同時測量時總α放射性活度的校正............................14

i

水質(zhì)總α放射性的測定厚源法

警告:實(shí)驗中使用的硝酸、硫酸、丙酮及微量放射性物質(zhì)具有腐蝕性、毒性和放射性,

試劑配制過程應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行,操作時應(yīng)按要求佩戴防護(hù)器具,避免吸入呼吸道和接觸皮

膚、衣物。

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定水中總α放射性的厚源法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中總α放射性的測定。

方法探測下限取決于樣品含有的殘渣總質(zhì)量、測量儀器的探測效率、本底計數(shù)率、測量

時間等,典型條件下,探測下限可達(dá)4.3×10-2Bq/L。

2規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本適用于本

標(biāo)準(zhǔn)。

GB12379環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定

GB/T11682低本底α和/或β測量儀

HJ493水質(zhì)樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定

HJ494水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)

HJ495水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定

HJ/T61輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

HJ/T91地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

總α放射性grossalphaactivity

指在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的制樣條件下,樣品中不揮發(fā)的所有天然和人工放射性核素的α輻射體

總稱。

3.2

有效飽和厚度theeffectivethicknessofsaturatedlayer

指某一放射性射線發(fā)射率隨著放射性物質(zhì)厚度的增加而增加,當(dāng)放射性物質(zhì)厚度達(dá)到一

定程度時,射線發(fā)射率將不再隨放射性物質(zhì)厚度的增加而增加,則該厚度為該放射性射線的

有效飽和厚度。

1

3.3

厚源法thicksourcemethod

根據(jù)不同直徑的測量盤,當(dāng)鋪盤厚度達(dá)到放射性射線的有效飽和厚度時,對應(yīng)的取樣量

為鋪盤量的“最小取樣量”,此鋪樣方法即為厚源法。

4方法原理

緩慢將待測樣品蒸發(fā)濃縮,轉(zhuǎn)化成硫酸鹽后蒸發(fā)至干,然后置于馬弗爐內(nèi)灼燒得到固體

殘渣。準(zhǔn)確稱取不少于“最小取樣量”的殘渣于測量盤內(nèi)均勻鋪平,置于低本底α、β測量儀

上測量總α的計數(shù)率,以計算樣品中總α的放射性活度濃度。

5試劑和材料

除非另有說明,分析時均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析純試劑,實(shí)驗用水為新制備的去離子

水或蒸餾水,所有試劑的總α放射性應(yīng)低于方法的探測下限。

5.1硝酸(HNO3):ρ=1.42g/ml。

5.2硝酸溶液:1+1。

量取100ml硝酸(5.1),稀釋至200ml。

5.3硫酸(H2SO4):ρ=1.84g/ml。

5.4有機(jī)溶劑:

無水乙醇(C2H5OH):純度≥95%;

或丙酮(C3H6O):純度≥95%。

5.5硫酸鈣(CaSO4):優(yōu)級純。

使用前應(yīng)在105℃下干燥恒重,保存于干燥器中。硫酸鈣粉末中可能含有痕量的226Ra

和210Pb,使用前,應(yīng)稱取與樣品相同質(zhì)量的硫酸鈣粉末于測量盤內(nèi)鋪平,在低本底α、β測

量儀上測量其總α計數(shù)率,應(yīng)保持在儀器總α平均本底計數(shù)率的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi),否則應(yīng)

更換硫酸鈣粉末或采用硫酸鈣粉末的總α計數(shù)率代替儀器本底計數(shù)率。

5.6有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):

以241Am標(biāo)準(zhǔn)溶液為總α標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),活度濃度值推薦5.0Bq/g~100.0Bq/g。

6儀器和設(shè)備

6.1低本底α、β測量儀:儀器的性能指標(biāo)應(yīng)滿足GB/T11682中相關(guān)要求。

6.2分析天平:感量0.1mg。

6.3可調(diào)溫電熱板:也可選用電爐或其他加熱設(shè)備。

6.4烘箱。

6.5紅外箱或紅外燈。

6.6馬弗爐:能在350℃下保持恒溫。

6.7測量盤:帶有邊沿的不銹鋼圓盤,圓盤的質(zhì)量厚度至少為2.5mg/mm2,測量盤的直徑

2

取決于儀器探測器的直徑及樣品源托的大小。

6.8蒸發(fā)皿:石英或瓷制材料,200ml。使用前將蒸發(fā)皿洗凈、晾干或在烘箱(6.4)內(nèi)于

105℃下烘干后,置于馬弗爐(6.6)內(nèi)350℃下灼燒1h,取出在干燥器內(nèi)冷卻后稱重,連

續(xù)兩次稱量(時間間隔大于3h,通常不少于6h)之差小于±1mg,即為恒重,記錄恒重重

量。

6.9研缽和研磨棒。

6.10聚乙烯桶:10L。

6.11一般實(shí)驗室常用儀器和設(shè)備。

7樣品

7.1樣品的采集和保存

樣品的代表性、采樣方法和保存方法按GB12379、HJ493、HJ494、HJ495、HJ/T61

和HJ/T91的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

采樣前將采樣設(shè)備清洗干凈,并用原水沖洗3遍采樣聚乙烯桶。樣品采集后,按每升樣

品加入20ml硝酸溶液(5.2)酸化樣品,以減少放射性物質(zhì)被器壁吸收所造成的損失。樣品

采集后,應(yīng)盡快分析測定,樣品保存期一般不得超過2個月。采樣量建議不少于6L。

如果要測量澄清的樣品,可通過過濾或靜置使懸浮物下沉后,取上清液。

7.2樣品的制備

7.2.1濃縮

根據(jù)殘渣含量估算實(shí)驗分析所需量取樣品的體積(參見附錄A中A.3)。為防止操作過

程中的損失,確保試樣蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量略大于0.1Amg(A為測量盤的面積,mm-2),

灼燒后的殘渣總質(zhì)量按0.13Amg估算取樣量。

量取估算體積的待測樣品于燒杯中,置于可調(diào)溫電熱板(6.3)上緩慢加熱,電熱板溫

度控制在80℃左右,使樣品在微沸條件下蒸發(fā)濃縮。為防止樣品在微沸過程中濺出,燒杯

中樣品體積不得超過燒杯容量的一半,若樣品體積較大,可以分次陸續(xù)加入。全部樣品濃縮

至50ml左右,放置冷卻。將濃縮后的樣品全部轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿(6.8)中,用少量80℃以上

的熱去離子水洗滌燒杯,防止鹽類結(jié)晶附著在杯壁,然后將洗液一并倒入蒸發(fā)皿中。

對于硬度很?。ㄈ缫蕴妓徕}計的硬度小于30mg/L)的樣品,應(yīng)盡可能地量取實(shí)際可能

采集到的最大樣品體積來蒸發(fā)濃縮,如果確實(shí)無法獲得實(shí)際需要的樣品量,也可在樣品中加

入略大于0.13Amg的硫酸鈣(5.5),然后經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、硫酸鹽化、灼燒等過程后制成待

測樣品源。

7.2.2硫酸鹽化

沿器壁向蒸發(fā)皿中緩慢加入1ml的硫酸(5.3),為防止濺出,把蒸發(fā)皿放在紅外箱或

紅外燈(6.5)或水浴鍋上加熱,直至硫酸冒煙,再把蒸發(fā)皿放到可調(diào)溫電熱板(6.3)上(溫

度低于350℃),繼續(xù)加熱至煙霧散盡。

3

7.2.3灼燒

將裝有殘渣的蒸發(fā)皿放入馬弗爐(6.6)內(nèi),在350℃下灼燒1h后取出,放入干燥器內(nèi)

冷卻,冷卻后準(zhǔn)確稱量,根據(jù)和蒸發(fā)皿(6.8)的差重求得灼燒后殘渣的總質(zhì)量。

7.2.4樣品源的制備

將殘渣全部轉(zhuǎn)移到研缽中,研磨成細(xì)粉末狀,準(zhǔn)確稱取不少于0.1Amg的殘渣粉末到測

量盤中央,用滴管吸取有機(jī)溶劑(5.4),滴到殘渣粉末上,使浸潤在有機(jī)溶劑中的殘渣粉

末均勻平鋪在測量盤內(nèi),然后將測量盤晾干或置于烘箱中烘干,制成樣品源。

7.2.5空白試樣的制備

準(zhǔn)確稱取與樣品源相同質(zhì)量的硫酸鈣(5.5),按樣品源的制備(7.2.4)相同步驟制成

空白試樣。

7.2.6實(shí)驗室全過程空白試樣的制備

量取1L去離子水至2L玻璃燒杯中,加入20ml硝酸溶液(5.2),攪拌均勻后,加入

0.13Amg的硫酸鈣(5.5),按7.2.1~7.2.4操作,然后稱取與樣品源相同質(zhì)量的殘渣,制成

實(shí)驗室全過程空白試樣。

7.2.7標(biāo)準(zhǔn)源的制備

準(zhǔn)確稱取2.5g的硫酸鈣(5.5)于150ml燒杯中,加入10ml硝酸溶液(5.2),攪拌

后加入100ml的熱水(80℃以上),在電熱板上小心加熱以溶解固態(tài)物質(zhì)。把所有溶液轉(zhuǎn)

入200ml蒸發(fā)皿(6.8)中,準(zhǔn)確加入約5Bq~10Bq的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(5.6),在紅外箱內(nèi)或紅

外燈下緩慢蒸干,再置于馬弗爐內(nèi)350℃下灼燒1h,取出,放入干燥器內(nèi)冷卻后稱重,獲

得含有241Am的硫酸鈣標(biāo)準(zhǔn)粉末。根據(jù)加入的241Am總活度和灼燒后得到的硫酸鈣殘渣總質(zhì)

量,按照公式(1)計算硫酸鈣標(biāo)準(zhǔn)粉末的總α放射性活度濃度αs(Bq/g)。

AM

ss()

s1

ms

式中:αs——硫酸鈣標(biāo)準(zhǔn)粉末的總α放射性活度濃度,Bq/g;

241

As——加入的Am標(biāo)準(zhǔn)溶液的活度濃度,Bq/g;

241

Ms——加入的Am標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量,mg;

ms——灼燒后硫酸鈣的殘渣總質(zhì)量,mg。

將硫酸鈣標(biāo)準(zhǔn)粉末研細(xì),稱取與樣品源相同的質(zhì)量于測量盤中,按樣品源的制備(7.2.4)

相同步驟,制成標(biāo)準(zhǔn)源,記錄鋪盤的日期和時間。

也可直接購買有證241Am固體粉末標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),使用前在105℃下干燥恒重后,直接稱取、

鋪盤、測量。

4

8分析步驟

8.1儀器本底的測定

取未使用過、無污染的測量盤(6.7),洗滌后用酒精浸泡1h以上,取出、烘干,置于

低本底α、β測量儀(6.1)上連續(xù)測量儀器的總α本底計數(shù)率8h~24h,確定儀器本底的穩(wěn)定

-1

性,取平均值,以計數(shù)率R0(s)表示。

8.2有效飽和厚度(最小鋪盤量)的確定

實(shí)際測量:分別稱取80mg、100mg、120mg、140mg、160mg、180mg、200mg、220mg、

240mg的標(biāo)準(zhǔn)源(7.2.7)于測量盤內(nèi),按樣品源的制備(7.2.4)相同步驟,制成不同厚度

的系列標(biāo)準(zhǔn)源,均勻平鋪在測量盤底部,晾干后,置于低本底α、β測量儀(6.1)上測量每

個標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率。以總α凈計數(shù)率為縱坐標(biāo),鋪盤量為橫坐標(biāo),繪制α自吸收曲線。當(dāng)

鋪盤量達(dá)到一定的值時,總α凈計數(shù)率不再隨鋪盤量的增加而增加,延長自吸收曲線的斜線

段與水平段,交叉點(diǎn)對應(yīng)的鋪盤量即為標(biāo)準(zhǔn)源的有效飽和厚度,也就是方法的最小鋪盤量。

理論估算:如果有效飽和厚度測量有困難,可直接按0.1Amg計算。

8.3空白試樣的測定

將空白試樣(7.2.5)在低本底α、β測量儀(6.1)上測量總α計數(shù)率??偊劣嫈?shù)率應(yīng)保持

在儀器總α本底平均計數(shù)率的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi),否則應(yīng)更換硫酸鈣(5.5)或采用空白試

樣的總α計數(shù)率代替儀器本底計數(shù)率。

8.4實(shí)驗室全過程空白試樣的測定

將實(shí)驗室全過程空白試樣(7.2.6)在低本底α、β測量儀(6.1)上測量總α計數(shù)率。總α

計數(shù)率應(yīng)保持在儀器總α本底平均計數(shù)率的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi),否則應(yīng)選用放射性水平更

低的化學(xué)試劑,或采用實(shí)驗室全過程空白試樣的總α計數(shù)率代替儀器本底計數(shù)率。

8.5標(biāo)準(zhǔn)源的測定

-1

將標(biāo)準(zhǔn)源(7.2.7)在低本底α、β測量儀(6.1)上測量總α計數(shù)率,以計數(shù)率Rs(s)表

示,并記錄計數(shù)時刻,時間間隔和日期。

8.6樣品源的測定

-1

樣品源(7.2.4)晾干后應(yīng)立即在低本底α、β測量儀(6.1)上測量總α計數(shù)率Rx(s),

并記錄計數(shù)時刻,時間間隔和日期。

測量時間的長短取決于樣品和本底的計數(shù)率及所要求的精度。計算方法參見附錄A中

A.1。

儀器對同一樣品源計數(shù)率的測量結(jié)果存在波動,需測量5次以上,取算術(shù)平均值。

5

9結(jié)果計算與表示

9.1結(jié)果計算

樣品中總α放射性活度濃度Cα(Bq/L),按照公式(2)進(jìn)行計算,公式推導(dǎo)參見附錄

A中A.7。若測量儀器可同時測量α和β計數(shù),且β射線對α道的串道比不能忽略時,應(yīng)進(jìn)行串

道比的修正,修正公式見附錄B。

(Rx-R0)m1.02()

Cs2

(Rs-R0)1000V

式中:Cα——樣品中總α放射性活度濃度,Bq/L;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

αs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α放射性活度濃度,Bq/g;

m——樣品蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量,mg;

1.02——校正系數(shù),即1020ml酸化樣品相當(dāng)于1000ml原始樣品;

-1

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率,s;

V——取樣體積,L。

9.2結(jié)果表示

當(dāng)測定結(jié)果小于0.1Bq/L時,保留小數(shù)點(diǎn)后三位,測定結(jié)果大于等于0.1Bq/L時,保

留三位有效數(shù)字。

10精密度和準(zhǔn)確度

10.1精密度

六家實(shí)驗室對含總α放射性活度濃度為0.046Bq/L和25.6Bq/L的統(tǒng)一樣品進(jìn)行了6次

重復(fù)測定,實(shí)驗室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為8.5%~26%和3.7%~14%;實(shí)驗室間相對標(biāo)準(zhǔn)偏

差分別為8.8%和10%;重復(fù)性限r(nóng)分別為0.021Bq/L和5.29Bq/L;再現(xiàn)性限R分別為0.022

Bq/L和8.69Bq/L。

10.2準(zhǔn)確度

六家實(shí)驗室對含總α放射性活度濃度為0.046Bq/L和25.6Bq/L的統(tǒng)一樣品加入241Am

標(biāo)準(zhǔn)溶液,測量方法的回收率,加標(biāo)回收率范圍分別為94.8%~120%和96.9%~110%;加

標(biāo)回收率最終值分別為:(105±17.6)%和(103±11.6)%。

6

11質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

11.1儀器穩(wěn)定性

11.1.1儀器本底泊松分布檢驗

每年至少進(jìn)行一次儀器本底計數(shù)的泊松分布檢驗,如果本底很低,可用一定活度的標(biāo)準(zhǔn)

源代替。

選擇一個工作日或一個工作單元(如完成一個或一組樣品測量所需的時間)為檢驗的時

間區(qū)間,在該時間區(qū)間內(nèi),測量10~20次相同時間間隔的儀器本底計數(shù),按照公式(3)計

算統(tǒng)計量χ2的值,在χ2分布的上側(cè)分位數(shù)表中與選定顯著水平的分位數(shù)進(jìn)行比較,檢驗儀器

本底計數(shù)是否滿足泊松分布。

(n-1)S2

2(3)

N

式中:χ2——統(tǒng)計量值;

n——所測本底的次數(shù);

S——n次本底計數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差;

N——n次本底計數(shù)的平均值,也是按泊松分布計算的儀器本底計數(shù)的方差。

11.1.2儀器本底、效率質(zhì)量控制

使用質(zhì)量控制圖檢驗儀器的穩(wěn)定性,以保證日常工作的一致性。

在儀器工作電壓以及其他可調(diào)參數(shù)均固定不變的情況下,定期以固定的測量時間測量儀

器的本底計數(shù)率和參考源的探測效率,繪制儀器本底和效率質(zhì)控圖。參考源推薦使用硫酸鈣

標(biāo)準(zhǔn)源(7.2.7)或241Am、239Pu電鍍源,電鍍源活性區(qū)直徑與儀器探測器直徑有關(guān),一般不

小于φ25mm,表面粒子發(fā)射率不少于(102~103)粒子數(shù)/(min·2π)。

本底測量頻次:1次/半月,測量時間取60min~240min,每次測量3次以上,取算術(shù)

平均值;效率測量頻次:1次/兩月,測量時間取5min~10min,每次測量3次以上,取算

術(shù)平均值。

當(dāng)積累20個以上數(shù)據(jù)后,以本底計數(shù)率或儀器效率為縱坐標(biāo),日期(或測量次序)為

橫坐標(biāo),繪制質(zhì)量控制圖,在平均值n的上下各標(biāo)出控制線(n±3σ)和警告信線(n±2σ)。

若定期測量的儀器本底計數(shù)率或效率在警告線內(nèi),則表示儀器性能正常;若儀器本底計數(shù)率

或效率超過控制線或兩次連續(xù)同側(cè)超過警告線,則表示儀器可能不正常,應(yīng)及時尋找故障原

因;若測量結(jié)果長期(連續(xù)7次)偏于平均值一側(cè),說明儀器性能發(fā)生系統(tǒng)偏差,須繪制新

的質(zhì)量控制圖。

11.2平行雙樣的測定

每批次(≤20)樣品,隨機(jī)抽取10%~20%的樣品進(jìn)行平行雙樣測定,樣品數(shù)量少于

10個時,應(yīng)至少測定1對平行雙樣。

平行雙樣測定結(jié)果的相對偏差應(yīng)≤30%,也可按照公式(4)進(jìn)行判斷。

7

()

y1-y2≤2U(y)4

式中:y1——樣品測量結(jié)果,Bq/L

y2——平行樣測量結(jié)果,Bq/L;

U(y)——樣品測量不確定度(置信水平95%),Bq/L。

11.3加標(biāo)回收率的測定

每批次(≤20)樣品,隨機(jī)抽取5%~10%的樣品,加入一定量的241Am標(biāo)準(zhǔn)溶液(加

入的241Am總活度不得超過樣品總活度的3倍)做加標(biāo)回收率測定;樣品數(shù)量少于10個時,

應(yīng)至少測定1個加標(biāo)回收率。

加標(biāo)回收率應(yīng)控制在70%~130%之間,也可按照公式(5)進(jìn)行判斷。

xX

()

En≤15

22

UlabUref

式中:En——加標(biāo)回收測量結(jié)果比率值;

x——加標(biāo)回收量,Bq;

X——加標(biāo)量,Bq;

Ulab——實(shí)驗室測量不確定度(置信水平95%),Bq;

Uref——所加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度(置信水平95%),Bq。

11.4實(shí)驗室全過程空白試樣測定

每更新一批試劑均需進(jìn)行實(shí)驗室全過程空白試樣測定。若測量的實(shí)驗室全過程空白試樣

的總α計數(shù)率在儀器總α本底平均計數(shù)率3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi),則可以忽略,否則,則應(yīng)選用

更低放射性的試劑或選用空白試樣的總α計數(shù)率值代替本底值。

12廢物處理

實(shí)驗中產(chǎn)生的低水平放射性廢液或固體廢物應(yīng)集中收集,統(tǒng)一保管,做好相應(yīng)的標(biāo)識,

委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。

13注意事項

13.1應(yīng)選擇與待測樣品中放射性核素種類以及灼燒后殘渣的化學(xué)組分中主要α射線能量相

同或相近的核素作為標(biāo)準(zhǔn)源,以提高方法的準(zhǔn)確度,如:241Am、U或239Pu。

13.2應(yīng)采用相同材質(zhì)的玻璃器皿。

13.3廢水鹽度較高時,測量靈敏度會降低。

13.4固體中總α放射性的測量可參照本標(biāo)準(zhǔn)樣品源的制備和測量部分。

8

附錄A

(資料性附錄)

正確使用本標(biāo)準(zhǔn)的說明

A.1測量時間

測量時間可按照公式(A.1)估算:

RRR

xx0()

tx22A.1

(RxR0)E

式中:tx——樣品測量所需要的時間,s;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

E——預(yù)定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

A.2靈敏度

靈敏度取決于水中殘渣量、無機(jī)鹽量、探測器的探測效率和放射性核素種類,不同探測

器的探測效率在表A.1中列出。

表A.1不同探測器的探測效率

探測效率(s-1·Bq-1)

核素α粒子能量(MeV)

正比計數(shù)器半導(dǎo)體探測器ZnS閃爍屏綜合估計值

241Am5.4~5.50.0600.0690.0740.07

239Pu5.1~5.150.0530.0480.0630.06

238U4.2~4.750.0340.0320.0530.04

A.3偏差和下限

A.3.1計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差

由儀器計數(shù)統(tǒng)計誤差引起的樣品活度濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差sc,按照公式(A.2)進(jìn)行計算。

RxR0sm1.02()

scA.2

txt0(RsR0)1000V

式中:sc——由計數(shù)統(tǒng)計誤差引起的樣品活度濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差,Bq/L;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

9

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

αs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α放射性活度濃度,Bq/g;

m——樣品蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量,mg;

1.02——校正系數(shù),即1020ml酸化樣品相當(dāng)于1000ml原始樣品;

tx——樣品的測量時間,s;

t0——本底的測量時間,s;

-1

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率,s;

V——取樣體積,L。

A.3.2探測下限

探測下限Ld(Bq/L)可近似表示為公式(A.3):

am1.02Rt

s0x(A.3)

Ld(KaK)1

RsR01000Vtxt0

式中:Ld——樣品中總α測量探測下限,Bq/L;

Kα——與預(yù)選的錯誤判斷放射性存在的風(fēng)險幾率(α)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的上限百

分?jǐn)?shù)值;

Kβ——與探測放射性存在的預(yù)選置信度(1-β)相應(yīng)的值;

αs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α放射性活度濃度,Bq/g;

m——樣品蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量,mg;

1.02——校正系數(shù),即1020ml酸化樣品相當(dāng)于1000ml原始樣品;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

tx——樣品的測量時間,s;

-1

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率,s;

V——樣品取樣體積,L;

t0——本底的測量時間,s。

如果風(fēng)險幾率(α)和預(yù)選置信度(1-β)在同一個水平上,則Kα=Kβ。

若樣品的計數(shù)率與本底接近,則探測下限Ld(Bq/L)可近似表示為公式(A.4):

sm1.02Ro()

Ld22KA.4

(Rs—Ro)1000Vt0

常用的Kα或Kβ值見表A.2。

表A.2常用的Kα或Kβ值表

α或β1-βKα或Kβ22K

0.010.992.3276.59

0.020.982.0545.81

10

續(xù)表

α或β1-βKα或Kβ22K

0.050.951.6454.65

0.100.901.2823.63

0.200.800.8422.38

0.500.5000

A.4殘渣量

表A.3列出了自來水、地表水、地下水、伴生放射性礦物冶煉企業(yè)處理前廢水、處理后

廢水中殘渣量范圍。

表A.3不同水體中殘渣量范圍

序號樣品類別殘渣量范圍(g/L)均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(g/L)樣品數(shù)

1自來水0.12~0.440.24±0.0923

2地表水0.10~1.350.43±0.25288

3地下水0.16~1.010.42±0.2115

4處理前廢水0.20~216.128.5±59.940

5處理后廢水0.093~28.72.0±3.872

A.5探測下限典型值

表A.4列出了不同探測器的探測下限典型值。

表A.4探測下限典型值

測量時間探測器靈本底計數(shù)率探測效率殘渣量探測下限

探測器類型

(s)敏區(qū)直徑(mm)(s-1)(s-1·Bq-1)(g/L)(Bq/L)

0.000980.0610.500.036

0.000570.0650.500.026

43200φ45正比計數(shù)器

0.000320.0700.500.018

0.000260.0680.500.017

11

續(xù)表

測量時間探測器靈本底計數(shù)率探測效率殘渣量探測下限

探測器類型

(s)敏區(qū)直徑(mm)(s-1)(s-1·Bq-1)(g/L)(Bq/L)

0.000450.0680.500.022

0.000300.0700.500.017

正比計數(shù)器

0.000490.0720.500.022

0.000790.0680.500.029

43200φ45

0.00130.0570.500.044

0.00190.0620.500.049

ZnS閃爍體

0.00130.0630.500.040

0.00220.0660.500.050

A.6計數(shù)不確定度

由測量儀器統(tǒng)計計數(shù)引起的不確定度μ見公式(A.5):

RR

x0

tt

ux0(A.5)

RxR0

式中:μ——由測量儀器統(tǒng)計計數(shù)引起的不確定度;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

tx——樣品的測量時間,s;

t0——本底的測量時間,s。

擴(kuò)展不確定度U由式(A.6)計算:

22

UkA(A.6)

式中:U——擴(kuò)展不確定度;

k——包含因子,一般為2,相應(yīng)的置信度約為95%;

μA——A類不確定度,主要由μ貢獻(xiàn);

μB——B類不確定度,主要由標(biāo)準(zhǔn)源的不確定度貢獻(xiàn)。

A.7總ɑ放射性活度濃度計算公式推導(dǎo)

一般來說,樣品中總α放射性活度濃度計算公式如下:

(Rx-R0)m1.02()

CA.7

0.1AV

12

式中:Cα——樣品中總α放射性活度濃度,Bq/L;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

m——樣品蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量,mg;

1.02——校正系數(shù),即1020ml酸化樣品相當(dāng)于1000ml原始樣品;

ε——測量儀器對標(biāo)準(zhǔn)源的探測效率,s-1·Bq-1;

0.1A——樣品的鋪盤質(zhì)量,mg;

V——樣品取樣體積,L。

由于:

R-R

s01000(A.8)

0.1As

式中:ε——測量儀器對標(biāo)準(zhǔn)源的探測效率,s-1·Bq-1;

-1

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底的總α計數(shù)率,s;

0.1A——標(biāo)準(zhǔn)源的鋪盤質(zhì)量,mg;

αs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α放射性活度濃度,Bq/g。

公式(A.8)代入公式(A.7),則樣品中總α放射性活度濃度計算公式最終為:

(Rx-R0)m1.02()

CsA.9

(Rs-R0)1000V

13

附錄B

(規(guī)范性附錄)

總α、總β放射性同時測量時總α放射性活度濃度的校正

若測量儀器可同時測量α和β計數(shù),且β射線對α道的串道比不能忽略,則應(yīng)在計算總α放

射性活度(Cα,Bq/L)的公式中進(jìn)行串道比的修正,見公式(B.1)。

RxR0Rm1.02

()

CasB.1

RsR01000V

式中:Cα——樣品中總α放射性活度濃度,Bq/L;

-1

Rx——樣品源的總α計數(shù)率,s;

-1

R0——本底總α計數(shù)率,s;

ηβα——儀器測量純β標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時,β射線對α道的串道比;

-1

Rβ——樣品源的總β計數(shù)率,s;

αs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α放射性活度濃度,Bq/g;

m——樣品蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量,mg;

1.02——校正系數(shù),即1020ml酸化樣品相當(dāng)于1000ml原始樣品;

-1

Rs——標(biāo)準(zhǔn)源的總α計數(shù)率,s;

V——樣品取樣體積,L。

儀器在正常工作狀態(tài)下,測量純β標(biāo)準(zhǔn)源,測量次數(shù)不少于10次,每次測量的累計計數(shù)

不少于1000,β射線對α道的串道比ηβα按公式(B.2)計算:

R

(B.2)

100%

RR

式中:ηβα——儀器測量純β標(biāo)準(zhǔn)源時,β射線對α道的串道比;

-1

Rβα——儀器測量純β標(biāo)準(zhǔn)源時,總α的計數(shù)率,s;

-1

Rββ——儀器測量純β標(biāo)準(zhǔn)源時,總β的計數(shù)率,s。

14

中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

HJ898-2017

水質(zhì)總α放射性的測定厚源法

Waterquality—Determinationofgrossalphaactivity

—Thicksourcemethod

(發(fā)布稿)

本電子版為發(fā)布稿。請以中國環(huán)境出版社出版的正式標(biāo)準(zhǔn)文本為準(zhǔn)。

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國放射性污染防治法》,保護(hù)

環(huán)境,保障人體健康,規(guī)范水中總α放射性的測定方法,制定本標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中總α放射性的厚源法。

本標(biāo)準(zhǔn)附錄A為資料性附錄,附錄B為規(guī)范性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

本標(biāo)準(zhǔn)由環(huán)境保護(hù)部環(huán)境監(jiān)測司和科技標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:江蘇省核與輻射安全監(jiān)督管理局。

本標(biāo)準(zhǔn)驗證單位:浙江省輻射環(huán)境監(jiān)測站、上海市輻射環(huán)境監(jiān)督站、安徽省輻射環(huán)境監(jiān)

督站、江蘇省疾病預(yù)防控制中心、田灣核電站保健物理處和江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站。

本標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境保護(hù)部2017年12月21日批準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)自2018年2月1日起實(shí)施,

本標(biāo)準(zhǔn)由環(huán)境保護(hù)部解釋。

ii

水質(zhì)總α放射性的測定厚源法

警告:實(shí)驗中使用的硝酸、硫酸、丙酮及微量放射性物質(zhì)具有腐蝕性、毒性和放射性,

試劑配制過程應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行,操作時應(yīng)按要求佩戴防護(hù)器具,避免吸入呼吸道和接觸皮

膚、衣物。

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定水中總α放射性的厚源法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中總α放射性的測定。

方法探測下限取決于樣品含有的殘渣總質(zhì)量、測量儀器的探測效率、本底計數(shù)率、測量

時間等,典型條件下,探測下限可達(dá)4.3×10-2Bq/L。

2規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本適用于本

標(biāo)準(zhǔn)。

GB12379環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定

GB/T11682低本底α和/或β測量儀

HJ493水質(zhì)樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定

HJ494水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)

HJ495水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定

HJ/T61輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

HJ/T91地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

總α放射性grossalphaactivity

指在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的制樣條件下,樣品中不揮發(fā)的所有天然和人工放射性核素的α輻射體

總稱。

3.2

有效飽和厚度theeffectivethicknessofsaturatedlayer

指某一放射性射線發(fā)射率隨著放射性物質(zhì)厚度的增加而增加,當(dāng)放射性物質(zhì)厚度達(dá)到一

定程度時,射線發(fā)射率將不再隨放射性物質(zhì)厚度的增加而增加,則該厚度為該放射性射線的

有效飽和厚度。

1

3.3

厚源法thicksourcemethod

根據(jù)不同直徑的測量盤,當(dāng)鋪盤厚度達(dá)到放射性射線的有效飽和厚度時,對應(yīng)的取樣量

為鋪盤量的“最小取樣量”,此鋪樣方法即為厚源法。

4方法原理

緩慢將待測樣品蒸發(fā)濃縮,轉(zhuǎn)化成硫酸鹽后蒸發(fā)至干,然后置于馬弗爐內(nèi)灼燒得到固體

殘渣。準(zhǔn)確稱取不少于“最小取樣量”的殘渣于測量盤內(nèi)均勻鋪平,置于低本底α、β測量儀

上測量總α的計數(shù)率,以計算樣品中總α的放射性活度濃度。

5試劑和材料

除非另有說明,分析時均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析純試劑,實(shí)驗用水為新制備的去離子

水或蒸餾水,所有試劑的總α放射性應(yīng)低于方法的探測下限。

5.1硝酸(HNO3):ρ=1.42g/ml。

5.2硝酸溶液:1+1。

量取100ml硝酸(5.1),稀釋至200ml。

5.3硫酸(H2SO4):ρ=1.84g/ml。

5.4有機(jī)溶劑:

無水乙醇(C2H5OH):純度≥95%;

或丙酮(C3H6O):純度≥95%。

5.5硫酸鈣(CaSO4):優(yōu)級純。

使用前應(yīng)在105℃下干燥恒重,保存于干燥器中。硫酸鈣粉末中可能含有痕量的226Ra

和210Pb,使用前,應(yīng)稱取與樣品相同質(zhì)量的硫酸鈣粉末于測量盤內(nèi)鋪平,在低本底α、β測

量儀上測量其總α計數(shù)率,應(yīng)保持在儀器總α平均本底計數(shù)率的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi),否則應(yīng)

更換硫酸鈣粉末或采用硫酸鈣粉末的總α計數(shù)率代替儀器本底計數(shù)率。

5.6有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):

以241Am標(biāo)準(zhǔn)溶液為總α標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),活度濃度值推薦5.0Bq/g~100.0Bq/g。

6儀器和設(shè)備

6.1低本底α、β測量儀:儀器的性能指標(biāo)應(yīng)滿足GB/T11682中相關(guān)要求。

6.2分析天平:感量0.1mg。

6.3可調(diào)溫電熱板:也可選用電爐或其他加熱設(shè)備。

6.4烘箱。

6.5紅外箱或紅外燈。

6.6馬弗爐:能在350℃下保持恒溫。

6.7測量盤:帶有邊沿的不銹鋼圓盤,圓盤的質(zhì)量厚度至少為2.5mg/mm2,測量盤的直徑

2

取決于儀器探測器的直徑及樣品源托的大小。

6.8蒸發(fā)皿:石英或瓷制材料,200ml。使用前將蒸發(fā)皿洗凈、晾干或在烘箱(6.4)內(nèi)于

105℃下烘干后,置于馬弗爐(6.6)內(nèi)350℃下灼燒1h,取出在干燥器內(nèi)冷卻后稱重,連

續(xù)兩次稱量(時間間隔大于3h,通常不少于6h)之差小于±1mg,即為恒重,記錄恒重重

量。

6.9研缽和研磨棒。

6.10聚乙烯桶:10L。

6.11一般實(shí)驗室常用儀器和設(shè)備。

7樣品

7.1樣品的采集和保存

樣品的代表性、采樣方法和保存方法按GB12379、HJ493、HJ494、HJ495、HJ/T61

和HJ/T91的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

采樣前將采樣設(shè)備清洗干凈,并用原水沖洗3遍采樣聚乙烯桶。樣品采集后,按每升樣

品加入20ml硝酸溶液(5.2)酸化樣品,以減少放射性物質(zhì)被器壁吸收所造成的損失。樣品

采集后,應(yīng)盡快分析測定,樣品保存期一般不得超過2個月。采樣量建議不少于6L。

如果要測量澄清的樣品,可通過過濾或靜置使懸浮物下沉后,取上清液。

7.2樣品的制備

7.2.1濃縮

根據(jù)殘渣含量估算實(shí)驗分析所需量取樣品的體積(參見附錄A中A.3)。為防止操作過

程中的損失,確保試樣蒸干、灼燒后的殘渣總質(zhì)量略大于0.1Amg(A為測量盤的面積,mm-2),

灼燒后的殘渣總質(zhì)量按0.13Amg估算取樣量。

量取估算體積的待測樣品于燒杯中,置于可調(diào)溫電熱板(6.3)上緩慢加熱,電熱板溫

度控制在80℃左右,使樣品在微沸條件下蒸發(fā)濃縮。為防止樣品在微沸過程中濺出,燒杯

中樣品體積不得超過燒杯容量的一半,若樣品體積較大,可以分次陸續(xù)加入。全部樣品濃縮

至50ml左右,放置冷卻。將濃縮后的樣品全部轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿(6.8)中,用少量80℃以上

的熱去離子水洗滌燒杯,防止鹽類結(jié)晶附著在杯壁,然后將洗液一并倒入蒸發(fā)皿中。

對于硬度很?。ㄈ缫蕴妓徕}計的硬度小于30mg/L)的樣品,應(yīng)盡可能地量取實(shí)際可能

采集到的最大樣品體積來蒸發(fā)濃縮,如果確實(shí)無法獲得實(shí)際需要的樣品量,也可在樣品中加

入略大于0.13Amg的硫酸鈣(5.5),然后經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、硫酸鹽化、灼燒等過程后制成待

測樣品源。

7.2.2硫酸鹽化

沿器壁向蒸發(fā)皿中緩慢加入1ml的硫酸(5.3),為防止濺出,把蒸發(fā)皿放在紅外箱或

紅外燈(6.5)或水浴鍋上加熱,直至硫酸冒煙,再把蒸發(fā)皿放到可調(diào)溫電熱板(6.3)上(溫

度低于350℃),繼續(xù)加熱至煙霧散盡。

3

7.2.3灼燒

將裝有殘渣的蒸發(fā)皿放入馬弗爐(6.6)內(nèi),在350℃下灼燒1h后取出,放入干燥器內(nèi)

冷卻,冷卻后準(zhǔn)確稱量,根據(jù)和蒸發(fā)皿(6.8)的差重求得灼燒后殘渣的總質(zhì)量。

7.2.4樣品源的制備

將殘渣全部轉(zhuǎn)移到研缽中,研磨成細(xì)粉末狀,準(zhǔn)確稱取不少于0.1Amg的殘渣粉末到測

量盤中央,用滴管吸取有機(jī)溶劑(5.4),滴到殘渣粉末上,使浸潤在有機(jī)溶劑中的殘渣粉

末均勻平鋪在測量盤內(nèi),然后將測量盤晾干或置于烘箱中烘干,制成樣品源。

7.2.5空白試樣的制備

準(zhǔn)確稱取與樣品源相同質(zhì)量的硫酸鈣(5.5),按樣品源的制備(7.2.4)相同步驟制成

空白試樣。

7.2.6實(shí)驗室全過程空白試樣的制備

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