盧穎 許澤鉞 劉鰻卿

【摘 要】采用鍶特效樹(shù)脂對(duì)氣溶膠鍶-90進(jìn)行快速分離，用低本底α/β測(cè)量?jī)x測(cè)定β活性。建立了氣溶膠鍶-90的快速測(cè)量方法，對(duì)已知活度土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，驗(yàn)證方法可行性，對(duì)氣溶膠樣品及加標(biāo)回收率進(jìn)行測(cè)量，將結(jié)果與歷年來(lái)廣西國(guó)控點(diǎn)氣溶膠比較，驗(yàn)證結(jié)果的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，鍶特效樹(shù)脂有著良好的適用性，該方法可高效地將樣品中鍶-90和干擾核素分離，達(dá)到靈敏分離和穩(wěn)定測(cè)定的效果，滿足了輻射環(huán)境放化分析的高效、靈敏分離測(cè)定的要求，適用于氣溶膠鍶-90的快速測(cè)定。

【關(guān)鍵詞】鍶特效樹(shù)脂;土壤;氣溶膠

【中圖分類號(hào)】O652;X832 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）06-0101-03

準(zhǔn)確而快速地分析環(huán)境中低水平90Sr的技術(shù)和方法對(duì)于放射性污染治理、核事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)、輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面有著重要的意義，因此如何縮短Sr同位素分析流程，提高分析的精準(zhǔn)度是人們研究的熱點(diǎn)之一[1]。目前，對(duì)于90Sr的分離測(cè)定已有很多成熟的方法，傳統(tǒng)的90Sr的分離測(cè)定方法主要有發(fā)煙硝酸沉淀法、硫酸鹽沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法和萃取色層法[2]。這些方法存在分析周期長(zhǎng)步、步驟繁多、分離柱易堵塞等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著選擇性特效樹(shù)脂的產(chǎn)生和深入研究[31]，針對(duì)某特定元素的有效分離被廣泛地關(guān)注，其中鍶特效樹(shù)脂作為分離鍶的一種特效樹(shù)脂，這種樹(shù)脂主要由冠醚類化合物附著在惰性單體上制備而成，其高效精確性滿足了常規(guī)環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求[4-5]。1992年，Horwitz等人[6]報(bào)導(dǎo)了一種鍶特效樹(shù)脂，將冠醚制成萃取色層樹(shù)脂可在一定的硝酸濃度范圍內(nèi)定量吸附鍶而與其他元素分離，而Tormos等人[7]將二環(huán)己基-18-冠-6用于測(cè)定核試驗(yàn)和核事故造成的大面積土壤和植物中的90Sr;2009年，葉維玲等人[8]用二環(huán)己基-18-冠-6分別進(jìn)行了鍶、銫的共萃研究;范芳麗等人[9]用二環(huán)己基-18-冠-6對(duì)鍶進(jìn)行硝酸介質(zhì)中的系統(tǒng)研究;吳述超等人[10]用鍶特效樹(shù)脂擬建海水中鍶的研究，吳連生等人[11]用鍶特效樹(shù)脂進(jìn)行了環(huán)境水樣的分離測(cè)量的研究。用鍶特效樹(shù)脂進(jìn)行萃取色層法吸附、解吸條件簡(jiǎn)單，分離快速，萃取效果良好，其可行性得到了大量驗(yàn)證。氣溶膠中90Sr的測(cè)量作為大氣輻射監(jiān)測(cè)的重要項(xiàng)目之一，目前測(cè)量的主要方法是參照土壤中90Sr的分析方法。由于大氣成分比較復(fù)雜，對(duì)于氣溶膠中的90Sr，傳統(tǒng)的分析方法不能高效地將干擾元素分離而靈敏測(cè)定。為克服這些傳統(tǒng)缺點(diǎn)，本研究在以上文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采集廣西標(biāo)準(zhǔn)站的氣溶膠，使用鍶特效樹(shù)脂對(duì)氣溶膠90Sr進(jìn)行測(cè)量方法的擬建和驗(yàn)證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

實(shí)驗(yàn)采用的儀器和試劑如下：LB4200低本底α/β測(cè)量?jī)x（美國(guó)Canberra公司生產(chǎn)）;鍶特效樹(shù)脂[粒度為50-100μm，法國(guó)Triskem International公司生產(chǎn)，由4，4'-（5'）-二（四-丁基環(huán)己基）-18-冠-6（DCH18C6）附著在惰性單體上制備而成]，鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液（活度濃度為0.717 Bq/mL，德國(guó)Eckert & Ziegler公司生產(chǎn)）。

1.2 鍶特效樹(shù)脂色層柱（φ16 mm×120 mm）

Jakopic等人[12]研究發(fā)現(xiàn)了鍶特效樹(shù)脂會(huì)隨著使用次數(shù)的增加，吸附容量不斷下降的現(xiàn)象，該現(xiàn)象可能是由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用的強(qiáng)酸將固定相中的冠醚分子洗出或破壞，為減少重復(fù)樹(shù)脂重復(fù)使用對(duì)結(jié)果造成的干擾，在本次研究中鍶特效樹(shù)脂的再生次數(shù)均不超過(guò)3次。實(shí)驗(yàn)稱取2.00 g鍶特效樹(shù)脂，用去離子水浸泡過(guò)夜并除去泡沫，將樹(shù)脂移入帶砂心底的色層柱內(nèi)，打開(kāi)活塞，讓樹(shù)脂自然下沉，排除多余水分，用50 mL 8 M硝酸以2 mL/min的流速平衡樹(shù)脂。每次使用后再次以同樣的條件平衡樹(shù)脂。

1.3 樣品中鍶-90的測(cè)量

根據(jù)Horwitz[6]和吳連生等人[11]對(duì)鍶特效樹(shù)脂萃取常數(shù)與硝酸濃度關(guān)系的研究，建立了用鍶特效樹(shù)脂進(jìn)行樣品分析的流程（如圖1所示）。不同前處理的草酸鹽沉淀用20 mL 8M硝酸溶解后，將溶液轉(zhuǎn)至平衡好樹(shù)脂的色層柱內(nèi)，以2 mL/min的流速通過(guò)樹(shù)脂，以50 mL 8 M硝酸洗滌雜質(zhì)，再用20 mL 0.05 M硝酸解吸鍶。解析液制成草酸鍶源，恒重后用低本底α/β測(cè)量?jī)x測(cè)量。根據(jù)放射性衰變和生長(zhǎng)關(guān)系，最終樣品中鍶-90活度濃度可近似按照公式（1）計(jì)算樣品鍶含量。

公式（1）中：N為試樣的凈計(jì)數(shù)率，單位為min-1;EY為釔的化學(xué)回收率;ASr為試樣中鍶-90的含量，單位為Bq/kg、Bq/m3;EY為釔-90源的儀器探測(cè)效率;V為樣品用量，單位為m3、kg;YSr為鍶的化學(xué)回收率;ESr為鍶-90源的儀器探測(cè)效率;t為測(cè)量中間時(shí)刻至鍶-90-釔-90分離中間時(shí)刻的間隔（t2-t1），單位為h;J0為刻度儀器時(shí)測(cè)得的鍶-90檢驗(yàn)源的凈計(jì)數(shù)率，單位為cpm;J為測(cè)量試樣時(shí)鍶-90檢驗(yàn)源的凈計(jì)數(shù)率，單位為cpm;60為將dpm變?yōu)锽q的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

2 結(jié)果和討論

2.1 已知活度的土壤鍶測(cè)量

按照?qǐng)D1樣品分析流程，使用已知活度濃度土壤中鍶-90標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)考察，測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

測(cè)量得到土壤標(biāo)準(zhǔn)中鍶-90活度平均值為59.38 Bq/kg，樣品實(shí)際活度為59.49 Bq/kg，測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)差為3.86，每個(gè)測(cè)量結(jié)果偏差均小于10%，測(cè)量平均值和實(shí)際值結(jié)果相對(duì)偏差為0.18%，此平均精密度表明鍶特效樹(shù)脂對(duì)土壤樣品這類復(fù)雜也有著很好的分離萃取性能，而灰化后的氣溶膠部分性質(zhì)和土壤相近，該實(shí)驗(yàn)方法能滿足氣溶膠樣品的測(cè)量要求。

2.2 氣溶膠樣品鍶的測(cè)定

將同一地點(diǎn)分別3次采集體積約12 000 m3標(biāo)況體積的3組氣溶膠樣品灰化后按照?qǐng)D1流程進(jìn)行樣品分析。其中，氣溶膠樣品1、2和加標(biāo)樣1為平行采樣，氣溶膠樣品3、4和加標(biāo)樣2為平行采樣，氣溶膠樣品5、6和加標(biāo)樣3為平行采樣。氣溶膠分析測(cè)量結(jié)果如圖3所示，加標(biāo)結(jié)果如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得結(jié)果與廣西國(guó)控點(diǎn)歷年累積氣溶膠鍶-90測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)表1）在同一水平上，無(wú)顯著性差異，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定。加標(biāo)樣加標(biāo)回收率分別為97.0%、98.6%、103.6%，加標(biāo)測(cè)量結(jié)果相對(duì)偏差小于5%，進(jìn)一步證實(shí)了鍶特效樹(shù)脂色層法能滿足輻射環(huán)境放化分析的高效靈敏分離測(cè)定的要求，可用于快速測(cè)定環(huán)境氣溶膠樣品中90Sr的活度。

3 結(jié)論

本研究初步建立了用鍶特效樹(shù)脂分離測(cè)定氣溶膠中的鍶-90的萃取色層法。與傳統(tǒng)測(cè)量鍶-90方法相比，本方法分析消耗時(shí)長(zhǎng)小于3 d，簡(jiǎn)便易行，且測(cè)量所需采樣體積小，可用于氣溶膠中的鍶-90靈敏快速測(cè)定。采用鍶特效樹(shù)脂對(duì)標(biāo)準(zhǔn)濃度土壤樣和氣溶膠樣品進(jìn)行測(cè)量，樣品所測(cè)得相對(duì)偏差在10%內(nèi)、平均加標(biāo)回收率為99%，這也證實(shí)了鍶特效樹(shù)脂測(cè)量鍶-90的方法不僅可用于準(zhǔn)確、快速地測(cè)定環(huán)境氣溶膠樣品活度，在氣溶膠樣品中90Sr的測(cè)量方面也有著廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]