一种土壤样品Sr-90分析中Bi-210的去除方法与流程

本发明属于辐射环境监测技术领域，涉及一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法。

背景技术：

⁹⁰sr是主要的人工核素之一，属于长寿命核素(物理半衰期为28.1a)。⁹⁰sr主要通过食入或吸入途径进入人体。由于锶和钙属同族元素，其化学、生化性质相似，所以锶会和钙一起积聚在骨骼和牙齿上。⁹⁰sr衰变生成子体⁹⁰y，⁹⁰y发射高能β射线(2.28mev)，给人类带来致癌的风险，特别是骨癌和白血病。且⁹⁰sr作为重要的核裂变产物，在核应急情况下会有大量的源项释放，可能达到pbq量级。因此，在切尔诺贝利和福岛核事故期间均重点关注了这两种核素。

国内目前针对不同介质的⁹⁰sr分析有相应的国家标准或行业标准，包括水、土壤、生物和食品等⁹⁰sr分析的标准。现有分析标准仅土壤介质要求进行除铋操作，但在日常分析工作中发现，其他介质(如气溶胶等样品)中也有铋-210的存在，且可能含量水平较高。因此，建议在其他介质分析过程中增加铋的去除操作。

除铋的现有标准方法是硫化铋沉淀法，但该方法存在诸多弊端，如：硫化铋沉淀本身不稳定，在形成的同时也在逐渐分解，影响除铋效果；所用硫化钠试剂易吸水，不利于长期保存，影响所配制硫化钠溶液含量的准确性，容易导致除铋时硫化钠过量，除铋后样品溶液中有单质硫析出，影响上柱效果。

为了更好地监控核设施运行状况，保护环境和人员健康，有必要优化现有土壤样品⁹⁰sr分析标准方法中的除铋手段，以达到更好、更稳定的除铋效果，从而使⁹⁰sr分析结果更加准确可靠。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，以能够优化现有土壤样品⁹⁰sr分析标准方法中的除铋手段，以达到更好、更稳定的除铋效果，从而使⁹⁰sr分析结果更加准确可靠。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，所述的去除方法依次包括如下步骤：

(1)将采集的土壤样品按照ej/t1035-2011的操作步骤进行核素分析，至以解吸剂将钇解吸下来；

(2)为了实现铋的定量交换吸附，向解吸液中加入铋载体溶液，搅拌均匀后使解吸液以自然流速通过阴离子交换树脂柱，以实现铋的快速去除；

(3)用少量解吸液流洗阴离子交换树脂柱，将残留在阴离子交换树脂柱上的钇全部冲洗下来。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(1)中，所述的解吸剂为6mol/l硝酸溶液。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(2)中，所述的铋载体溶液为硝酸铋溶液。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(2)中，所述的铋载体溶液的浓度为10-20mg/ml，加入量为0.5-1.0ml。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(2)中，所述的阴离子交换树脂柱为国产201×7或国产201×8阴离子交换树脂柱。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(2)中，所述的阴离子交换树脂的平均颗粒大小为80-120目。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(2)中，所述的阴离子交换树脂柱的尺寸不小于φ10mm×100mm。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中步骤(3)中，解吸液流洗阴离子交换树脂柱的体积为8-15ml。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，其中所述的去除方法还包括如下步骤：步骤(3)的操作后，利用碳酸钠溶液流洗阴离子交换树脂柱实现再生。

本发明的有益效果在于，利用本发明的土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法，能够优化现有土壤样品⁹⁰sr分析标准方法中的除铋手段，以达到更好、更稳定的除铋效果，从而使⁹⁰sr分析结果更加准确可靠。

本发明的去除方法可以达到更好、更稳定的除铋效果，使土壤样品⁹⁰sr分析结果更加准确可靠。通过加标土壤样品和iaea国际比对样品对本发明的去除方法进行验证，结果表明，本发明的去除方法可以应用于日常环境监测土壤样品中⁹⁰sr的分析，消除铋对分析结果的影响。

附图说明

图1为示例性的本发明的土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法的流程图(包括⁹⁰sr分析步骤)。

具体实施方式

示例性的本发明的土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法的流程如图1所示(包括⁹⁰sr分析步骤)，依次包括如下步骤：

(1)采集土壤，获取被测样品；

(2)往土壤样品中加入锶钇载体(锶载体为50mgsr/ml的硝酸锶溶液；钇载体为20mgy/ml的硝酸钇溶液)，经前处理后制备成酸浸取液；

(3)往浸取液中加入草酸(加入的为草酸固体，草酸加入量与土壤样品分析用量的比例为1:1或更大；若需要可加入少量cacl2)，用氨水调节溶液ph＝3-4，充分搅拌并生成草酸盐沉淀，离心，弃去上清液；

(4)将草酸盐沉淀烘干并灼烧，冷却后用硝酸溶解并调节溶解液ph＝1.0；

(5)将溶解液以一定流速通过萃取色层树脂柱(p204萃淋树脂)，实现核素分离后以6mol/lhno3溶液将钇解吸下来；

(6)往50ml解吸液中准确加入铋载体溶液(10mg/ml，加入量为1.0ml)，搅拌均匀后使解吸液以自然流速(4-5ml/min)通过国产201×7阴离子交换树脂柱(尺寸为φ10mm×100mm，平均颗粒大小80-120目)，实现铋的快速去除；

(7)用10ml6mol/lhno3溶液流洗阴离子交换树脂柱，将残留在阴离子交换树脂柱上的钇全部冲洗下来，将此步骤的流出液与步骤(3)的流出液合并；

(8)利用碳酸钠溶液(4mol/l，100ml)流洗阴离子交换树脂柱实现再生；

(9)按照ej/t1035-2011的要求进行制源和测量，计算得到样品中⁹⁰sr的活度浓度。

本发明的去除方法在土壤样品的⁹⁰sr标准分析流程中，改用国产201×7阴离子交换树脂进行除铋。实验结果表明，该树脂对于铋有很好的、定量的交换吸附效果，同时对于锶和钇基本没有交换吸附。因此，本发明的去除方法可以应用于土壤样品⁹⁰sr的常规分析检测工作。

以下对上述示例性的本发明的土壤样品⁹⁰sr分析中²¹⁰bi的去除方法作出举例详细说明。

实施例1：国产阴离子交换树脂对²¹⁰bi的选择性吸附去除验证试验

1、国产阴离子交换树脂对铋的交换吸附

往4个烧杯中分别加入50ml6mol/lhno3溶液，各准确加入1.00ml铋载体溶液(10.15mgbi/ml)，搅拌均匀后使其以自然流速通过阴离子交换树脂柱，阴离子交换树脂柱下各放置1个装有硫化钠溶液的烧杯，观察烧杯中是否有硫化铋沉淀生成。实验发现，烧杯中均未有肉眼可见的沉淀生成，表明阴离子交换树脂柱对铋有很好的交换吸附效果。阴离子交换树脂用完后，可利用碳酸钠溶液再生。

2、国产阴离子交换树脂对锶的交换吸附

往4个烧杯中分别加入50ml6mol/lhno3溶液，各准确加入1.00ml锶载体溶液(50.95mgsr/ml)，搅拌均匀后使其以自然流速通过阴离子交换树脂柱，收集流出液作碳酸锶沉淀并用重量法计算锶的化学回收率。实验结果表明，锶的化学回收率达到(98.5±0.7)％，表明该国产阴离子交换树脂对于锶基本没有吸附。实验结果列于表1。

3、国产阴离子交换树脂对钇的交换吸附

往4个烧杯中分别加入50ml6mol/lhno3溶液，各准确加入2.00ml钇载体溶液(19.45mgy/ml)，搅拌均匀后使其以自然流速通过阴离子交换树脂柱，收集流出液作草酸钇沉淀并用重量法计算钇的化学回收率。实验结果表明，钇的化学回收率达到(98.6±0.8)％，表明该国产阴离子交换树脂对于钇基本没有吸附。实验结果列于表1。

表1国产阴离子交换树脂对锶和钇的交换吸附实验结果

上述试验在使用国产201×7阴离子交换树脂除铋时，其溶液体系为6mol/lhno3溶液，与使用ej/t1035-2011标准方法解吸钇的溶液体系相同，即除铋时不用转换溶液体系。解吸液在10min内即可全部通过阴离子交换树脂，实现铋的快速去除。

实施例2：本发明的铋去除方法的可行性与优越性验证试验

1、加标样品分析验证

采用一次比对活动留存的加标土壤样品进行方法验证，样品已经过均匀性检验，其放射性理论值为30.3bq/kg(已校正至测量日期)。

分别采用硫化铋沉淀法(ej/t1035-2011使用的方法)和国产201×7阴离子交换树脂法(如前所述)进行除铋，其余操作按照与ej/t1035-2011标准方法相同的操作进行。两方法均平行称取4个样品，硫化铋沉淀法样品编号分别为yztr-1、yztr-2、yztr-3和yztr-4；国产201×7阴离子交换树脂法样品编号分别为yztr-5、yztr-6、yztr-7和yztr-8。两种方法的⁹⁰sr分析结果及比较列于如下表2。

表2两种除铋方法的⁹⁰sr分析结果及比较

注*：平均值后面所附为标准偏差(±1σ)

从上述表2结果可以看出：硫化铋沉淀法的分析结果介于32.2-35.7bq/kg之间，平均值为33.6±1.6bq/kg，平均值的相对标准偏差为4.77％；本发明的国产201×7阴离子交换树脂法的分析结果介于29.4-32.1bq/kg之间，平均值为30.9±1.3bq/kg，平均值的相对标准偏差为4.21％。由此说明本发明的铋去除方法的准确度和精密度均明显优于现有的标准除铋方法，即硫化铋沉淀法。

2、iaea国际比对样品分析验证

利用2015年和2016年iaea国际比对样品(分别为almeraproficiencytestiaea-tel-2015-04和almeraproficiencytestiaea-tel-2016-04)对本发明的除铋方法(阴离子交换树脂法)进行了如下表3所示项目的验证，分析比对样品时严格按照本发明的除铋方法，比对结果具体列于表4。

表3参加iaea国际比对项目信息表

表4利用iaea国际比对样品对本发明除铋方法的验证结果

从表4的结果可以看出，本发明的除铋方法分析结果良好，由此表明本发明的除铋方法有良好的应用效果，可以应用于土壤样品⁹⁰sr常规监测工作中。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。