鍶特效樹脂用于氣溶膠中鍶-90的分離測定

盧穎 許澤鉞 劉鰻卿

【摘 要】采用鍶特效樹脂對氣溶膠鍶-90進行快速分離，用低本底α/β測量儀測定β活性。建立了氣溶膠鍶-90的快速測量方法，對已知活度土壤標準物質進行測量，驗證方法可行性，對氣溶膠樣品及加標回收率進行測量，將結果與歷年來廣西國控點氣溶膠比較，驗證結果的穩定性。結果表明，鍶特效樹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，達到靈敏分離和穩定測定的效果，滿足了輻射環境放化分析的高效、靈敏分離測定的要求，適用于氣溶膠鍶-90的快速測定。

【關鍵詞】鍶特效樹脂;土壤;氣溶膠

【中圖分類號】O652;X832 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0101-03

準確而快速地分析環境中低水平90Sr的技術和方法對于放射性污染治理、核事故應急監測、輻射環境質量評價等方面有著重要的意義，因此如何縮短Sr同位素分析流程，提高分析的精準度是人們研究的熱點之一[1]。目前，對于90Sr的分離測定已有很多成熟的方法，傳統的90Sr的分離測定方法主要有發煙硝酸沉淀法、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步、步驟繁多、分離柱易堵塞等缺點。近年來，隨著選擇性特效樹脂的產生和深入研究[31]，針對某特定元素的有效分離被廣泛地關注，其中鍶特效樹脂作為分離鍶的一種特效樹脂，這種樹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環境監測的要求[4-5]。1992年，Horwitz等人[6]報導了一種鍶特效樹脂，將冠醚制成萃取色層樹脂可在一定的硝酸濃度范圍內定量吸附鍶而與其他元素分離，而Tormos等人[7]將二環己基-18-冠-6用于測定核試驗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]用二環己基-18-冠-6分別進行了鍶、銫的共萃研究;范芳麗等人[9]用二環己基-18-冠-6對鍶進行硝酸介質中的系統研究;吳述超等人[10]用鍶特效樹脂擬建海水中鍶的研究，吳連生等人[11]用鍶特效樹脂進行了環境水樣的分離測量的研究。用鍶特效樹脂進行萃取色層法吸附、解吸條件簡單，分離快速，萃取效果良好，其可行性得到了大量驗證。氣溶膠中90Sr的測量作為大氣輻射監測的重要項目之一，目前測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雜，對于氣溶膠中的90Sr，傳統的分析方法不能高效地將干擾元素分離而靈敏測定。為克服這些傳統缺點，本研究在以上文獻的基礎上，采集廣西標準站的氣溶膠，使用鍶特效樹脂對氣溶膠90Sr進行測量方法的擬建和驗證。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

實驗采用的儀器和試劑如下：LB4200低本底α/β測量儀（美國Canberra公司生產）;鍶特效樹脂[粒度為50-100μm，法國Triskem International公司生產，由4，4'-（5'）-二（四-丁基環己基）-18-冠-6（DCH18C6）附著在惰性單體上制備而成]，鍶標準溶液（活度濃度為0.717 Bq/mL，德國Eckert & Ziegler公司生產）。

1.2 鍶特效樹脂色層柱（φ16 mm×120 mm）

Jakopic等人[12]研究發現了鍶特效樹脂會隨著使用次數的增加，吸附容量不斷下降的現象，該現象可能是由于實驗過程中所使用的強酸將固定相中的冠醚分子洗出或破壞，為減少重復樹脂重復使用對結果造成的干擾，在本次研究中鍶特效樹脂的再生次數均不超過3次。實驗稱取2.00 g鍶特效樹脂，用去離子水浸泡過夜并除去泡沫，將樹脂移入帶砂心底的色層柱內，打開活塞，讓樹脂自然下沉，排除多余水分，用50 mL 8 M硝酸以2 mL/min的流速平衡樹脂。每次使用后再次以同樣的條件平衡樹脂。

1.3 樣品中鍶-90的測量

根據Horwitz[6]和吳連生等人[11]對鍶特效樹脂萃取常數與硝酸濃度關系的研究，建立了用鍶特效樹脂進行樣品分析的流程（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，將溶液轉至平衡好樹脂的色層柱內，以2 mL/min的流速通過樹脂，以50 mL 8 M硝酸洗滌雜質，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測量儀測量。根據放射性衰變和生長關系，最終樣品中鍶-90活度濃度可近似按照公式（1）計算樣品鍶含量。

公式（1）中：N為試樣的凈計數率，單位為min-1;EY為釔的化學回收率;ASr為試樣中鍶-90的含量，單位為Bq/kg、Bq/m3;EY為釔-90源的儀器探測效率;V為樣品用量，單位為m3、kg;YSr為鍶的化學回收率;ESr為鍶-90源的儀器探測效率;t為測量中間時刻至鍶-90-釔-90分離中間時刻的間隔（t2-t1），單位為h;J0為刻度儀器時測得的鍶-90檢驗源的凈計數率，單位為cpm;J為測量試樣時鍶-90檢驗源的凈計數率，單位為cpm;60為將dpm變為Bq的轉換系數。

2 結果和討論

2.1 已知活度的土壤鍶測量

按照圖1樣品分析流程，使用已知活度濃度土壤中鍶-90標準樣品進行6次實驗考察，測量結果如圖2所示。

測量得到土壤標準中鍶-90活度平均值為59.38 Bq/kg，樣品實際活度為59.49 Bq/kg，測量值標準差為3.86，每個測量結果偏差均小于10%，測量平均值和實際值結果相對偏差為0.18%，此平均精密度表明鍶特效樹脂對土壤樣品這類復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和土壤相近，該實驗方法能滿足氣溶膠樣品的測量要求。

2.2 氣溶膠樣品鍶的測定

將同一地點分別3次采集體積約12 000 m3標況體積的3組氣溶膠樣品灰化后按照圖1流程進行樣品分析。其中，氣溶膠樣品1、2和加標樣1為平行采樣，氣溶膠樣品3、4和加標樣2為平行采樣，氣溶膠樣品5、6和加標樣3為平行采樣。氣溶膠分析測量結果如圖3所示，加標結果如圖4所示。

實驗測得結果與廣西國控點歷年累積氣溶膠鍶-90測量結果（見表1）在同一水平上，無顯著性差異，測量結果穩定。加標樣加標回收率分別為97.0%、98.6%、103.6%，加標測量結果相對偏差小于5%，進一步證實了鍶特效樹脂色層法能滿足輻射環境放化分析的高效靈敏分離測定的要求，可用于快速測定環境氣溶膠樣品中90Sr的活度。

3 結論

本研究初步建立了用鍶特效樹脂分離測定氣溶膠中的鍶-90的萃取色層法。與傳統測量鍶-90方法相比，本方法分析消耗時長小于3 d，簡便易行，且測量所需采樣體積小，可用于氣溶膠中的鍶-90靈敏快速測定。采用鍶特效樹脂對標準濃度土壤樣和氣溶膠樣品進行測量，樣品所測得相對偏差在10%內、平均加標回收率為99%，這也證實了鍶特效樹脂測量鍶-90的方法不僅可用于準確、快速地測定環境氣溶膠樣品活度，在氣溶膠樣品中90Sr的測量方面也有著廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

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[5]賀茂勇，逯海，金章東，等.人牙齒中鍶的特效樹脂分離及其同位素測定[J].分析化學，2012（7）.

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[責任編輯：鐘聲賢]