DETERMINAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DI ATTIVITA DI STRONZIO-90 NEL LATTE

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1 Data emissione: 13/10/005 Pagina 1 di 8 INDICE 1. SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE... pag.. PRINCIPIO DEL METODO... pag. 3. REAGENTI... pag. 4. STRUMENTAZIONE E MATERIALI... pag MODALITA OPERATIVE... pag Preparazione della resina...pag Pretrattamento del campione...pag Separazione dell ittrio-90...pag Preparazione della sorgente di taratura...pag Misura del campione di bianco...pag Procedura di conteggio...pag Misura dell efficienza di rivelazione...pag Calcolo della resa chimica in ittrio...pag Calcolo della resa chimica in stronzio...pag ESPRESSIONE DEI RISULTATI E STIMA DELL INCERTEZZA... pag LIMITE DI RIVELAZIONE... pag RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI E NORMATIVI... pag. 9 1

2 Data emissione: 13/10/005 Pagina di 8 1. SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE Questa istruzione operativa si applica alla determinazione della concentrazione di 90 nel latte nei casi in cui si ritenga accettabile ottenere il risultato analitico almeno tre settimane dopo la data di inizio del procedimento analitico. La metodica è applicabile a campioni di latte nei quali l attività totale attesa di 90 sia indicativamente almeno superiore a 30 mbq/kg. Il metodo non è applicabile nel caso di ricadute fresche, in quanto non assicura la discriminazione degli isotopi radioattivi a vita breve possibili interferenti radiometrici (es.: 140 La/ 140 Ba).. PRINCIPIO DEL METODO Il metodo si basa sull estrazione dell ittrio-90 in condizioni di equilibrio isotopico mediante HDEHP e misura tramite contatore beta totale. In particolare gli stadi analitici previsti sono: estrazione dei cationi dal latte mediante resina a scambio ionico; crescita fino all equilibrio secolare dell ittrio-90 dallo stronzio e sua estrazione mediante HDEHP; precipitazione dell ittrio come ossalato e conteggio mediante contatore beta totale. Vengono utilizzati come carrier stronzio e ittrio stabili. 3. REAGENTI Utilizzare per l analisi esclusivamente reagenti di grado analitico. Acido citrico Ammonio idrossido concentrato (30%, 15 M) Ammonio idrossido diluito 1: (7.5 M) Sodio idrossido 3 M (40 g di NaOH sciolti in 1 litro di acqua) Acido nitrico concentrato (68%, 15M) Acido nitrico diluito 3 M (396 ml HNO3 conc. portati a litri) Acido cloridrico concentrato (37%, 1M) Acido cloridrico diluito 0.1N (8.3 ml HCl conc. portati a 1 litro) HDEHP (acido bis- etilesil ortofosforico) soluzione 5% in toluene (10 ml di HDEHP portati a 00 ml con toluene)

3 Data emissione: 13/10/005 Pagina 3 di 8 Toluene Acido ossalico sol. 8% (40 g di acido ossalico sciolti in 500 ml di acqua) Stronzio soluzione standard per assorbimento atomico mg/l (o ppm) Ittrio soluzione standard per assorbimento atomico mg/l (o ppm) Resina anionica Dowex 50 W X8 ( mesh) Soluzione di riferimento concentrata Concentrazione d'attività di 90 da 10 1 Bq/g a 10 Bq/g 4. STRUMENTAZIONE E MATERIALI Usuale materiale di laboratorio e: phmetro Colonna di vetro per cromatografia di estrazione diametro 80 mm. Colonna di vetro per cromatografia di estrazione diametro 60 mm. Setaccio con maglie 75 μm Imbuti separatori da 1000 ml Matracci tarati da 0 ml e da 00 ml Filtri in carta a basso contenuto di ceneri (banda blu, diametro 47 mm) Apparato per filtrazione sottovuoto Micropipetta da 1 ml Micropipetta da 0.5 ml Spettrofotometro per assorbimento atomico accessoriato per l analisi dello Stronzio (dotato di opportuna lampada e, preferibilmente, con fiamma N O-acetilene) Crogiolo in platino 10 ml Contatore beta totale 3

4 Data emissione: 13/10/005 Pagina 4 di 8 5. MODALITA OPERATIVE 5.1 Preparazione della resina Trasferire in una colonna cromatografica di diametro 60 mm c.a ml di resina Dowex 50W bagnata con acqua Eluire lentamente con una soluzione di NaOH 3M sino ad ottenere un eluato basico (1000 ml c.a.) Lavare con acqua fino a neutralità (3000 ml c.a.) La stessa procedura, preceduta da lavaggio con HNO 3 3N, viene impiegata per la rigenerazione della resina dopo l uso. 5. Pretrattamento del campione Trasferire un campione di kg di latte in un bicchiere da 5 L ed aggiungere 1 ml di soluzione di stronzio nitrato carrier (10 mg di ) e 10 g circa di acido citrico fino a ph 5. Dopo 15 minuti di agitazione aggiungere 180 ml di resina Dowex 50W in forma sodica e mantenere in agitazione per ore. Filtrare su setaccio (maglia 75 micron/00 mesh) e lavare la resina con 1 L di acqua calda (50 C). Ripetere l'operazione fino a completa eliminazione del grasso presente (in caso di filtrazione difficile alzare il ph con NH 4 OH). Trasferire la resina in una colonna di vetro con setto poroso ed eluire lentamente prima con 300 ml di HNO 3 3M e successivamente con 100 ml di acqua (40 minuti circa). NOTE Nel caso in cui si desideri migliorare la sensibilità della metodica oppure ottenere campioni medi maggiormente rappresentativi, queste fasi della procedura di pretrattamento possono essere ripetute su differenti aliquote (ad esempio su 3 aliquote, corrispondenti a 6 litri di latte), provvedendo quindi a riunire tutto l eluato raccolto. Raccogliere l'eluato in un bicchiere da 500 ml, aggiungere 1 ml di soluzione di ittrio carrier (10 mg di 3 ) e portare a secco lentamente (15 ore circa) su piastra riscaldante a 15 C. Accantonare il campione per almeno due settimane dalla data di eluizione (tempo minimo per il raggiungimento delle condizioni di equilibrio secolare). 5.3 Separazione dell ittrio-90 Riprendere il residuo (già all'equilibrio radioattivo) con 100 ml di HCl 0.1 M, trasferire in matraccio da 00 ml, portare a volume e prelevare 1 ml (nel caso in cui la determinazione analitica venga effettuata su 3 aliquote di latte da due litri ciascuna, prelevare 0.5 ml) da portare a 0 per la determinazione della resa di secondo le modalità previste al successivo paragrafo. Controllare che il valore del ph sia uguale ad 1 (in caso contrario correggere con HCl o NH 4 OH diluiti). Trasferire la soluzione in imbuto separatore, aggiungere 00 ml di soluzione di HDEHP in toluene (5%), agitare per qualche minuto e scartare la fase acquosa sottostante. Annotare data ed ora della separazione dell' ittrio. Lavare due volte la fase organica con 00 ml di HCl 0.1 M, agitare per qualche minuto ed eliminare dopo ogni lavaggio la fase acquosa sottostante. 4

5 Data emissione: 13/10/005 Pagina 5 di 8 Estrarre due volte la fase organica con 150 ml di HNO 3 3M agitando per qualche minuto. Riunire le fasi acquose in un bicchiere da 600 ml, aggiungere 50 ml di soluzione di acido ossalico all'8% e portare il ph a.5 mediante gocciolamento di NH 4 OH 15%. Riscaldare ad ebollizione incipiente fino a completa precipitazione dell'ossalato di ittrio. Lasciar raffreddare fino a temperatura ambiente, filtrare sottovuoto con filtro a basso contenuto di ceneri (Schleicher & Schuell banda blu), lavare il filtro con metanolo ed essiccarlo. Trasferire il filtro contenente il precipitato sul piattello del contatore beta totale per il conteggio. Al termine del conteggio beta, previa validazione della misura stessa, incenerire il filtro in capsula di platino (muffola, 5 ore a 900 C) e pesare l'ossido di ittrio per la determinazione della resa. 5.4 Preparazione della sorgente di taratura Trasferire in un matraccio da 150 ml 1 g di soluzione di riferimento di 90 (all equilibrio secolare con 90 ) corrispondente a circa 10 Bq di attività. Aggiungere 1 ml di soluzione carrier di e 1 ml di soluzione carrier di 3. Portare a volume con HCl 0,1 M e procedere come in Misura del campione di bianco Trasferire sul portacampioni dello strumento di misura un filtro nuovo a basso contenuto di ceneri e misurarlo con la stessa procedura adottata precedentemente. NOTA La misura del campione di bianco deve essere effettuata periodicamente (almeno una volta al mese). 5.6 Procedura di conteggio Il campione precipitato su filtro è sottoposto a conteggio beta totale. Per verificare la bontà della procedura di separazione e l assenza di interferenti è possibile ripetere più volte la procedura di conteggio al fine di verificare sperimentalmente che il tempo di dimezzamento sia quello dell ittrio-90 (T½ = ore). NOTA La misura del campione deve essere effettuata dopo almeno due settimane dalla fine del pretrattamento, allo scopo di garantire l esistenza delle condizioni di equilibrio radioattivo tra 90 e Misura dell efficienza di rivelazione Calcolare l'efficienza ε di conteggio con l'equazione: ε = A rif e λ T 1 (CL C ) λ m R e F λ T λ Δt ( 1 e ) dove C L C F A rif m R : conteggi lordi : conteggi di fondo : concentrazione di attività della soluzione di 90 alla data di riferimento : quantità di soluzione di 90 trasferita nella sorgente di taratura : resa di estrazione dell ittrio 5

6 Data emissione: 13/10/005 Pagina 6 di 8 λ : costante di decadimento dell ittrio 90 λ : costante di decadimento dello stronzio 90 Δt : durata della misura T 1 : intervallo di tempo intercorso tra la data di separazione e la data di riferimento della soluzione di 90 T : intervallo di tempo intercorso tra la data di inizio misura e la data di separazione Stimare l incertezza tipo u ε associata a ε: u ε = C L u CL C F u CF A rif u Arif u m m R u R 5.8 Calcolo della resa chimica in ittrio La resa chimica (riportata a 1) dell ittrio viene calcolata per via gravimetrica pesando l ossalato di ittrio ottenuto dalla calcinazione a 900 C del precipitato di ittrio ossalato dove: P oss Q car C car R P = C oss car Q = quantità (mg) dell ossido di ittrio pesata = quantità totale (ml) del carrier di ittrio addizionato = concentrazione (mg/l) del carrier di ittrio car Stimare l incertezza associata a R. 5.9 Calcolo della resa chimica in stronzio La resa chimica dello stronzio (riportata a 1) viene calcolata tramite spettroscopia di assorbimento atomico (fiamma acetilene/n O) sul prelievo effettuato al punto 5.3. Il calcolo della resa viene effettuato tramite la seguente formula: dove: AA Q tot Q car C car Q pr Q dil R AA Q = Q C car dil car Q tot Q = concentrazione determinata per assorbimento atomico (mg/l) = quantità (ml) della soluzione del residuo = quantità totale (ml) del carrier di stronzio addizionato = concentrazione (mg/l) del carrier di stronzio = quantità (ml) del prelievo effettuato = quantità (ml) a cui è stato diluito il prelievo pr 6

7 Data emissione: 13/10/005 Pagina 7 di 8 Stimare l incertezza associata a R. 6. ESPRESSIONE DEI RISULTATI E STIMA DELL INCERTEZZA La concentrazione di attività A di 90 nel campione, riferita alla data di campionamento, è data dalla formula: Bq A = kg λ (C λ Δt ( 1 e ) L C F ) m ε R R e λ T e λ T1 dove C L : conteggi lordi C F : conteggi di fondo m : quantità di campione analizzato R : resa di estrazione dell ittrio R : resa di estrazione dello stronzio ε : efficienza di rivelazione dell ittrio 90 λ : costante di decadimento dell ittrio 90 λ : costante di decadimento dello stronzio 90 Δt : durata della misura T 1 : intervallo di tempo intercorso tra la data di separazione e la data di prelievo T : intervallo di tempo intercorso tra la data di inizio misura e la data di separazione Stimare l incertezza tipo u e l incertezza estesa U associate alla concentrazione in attività c: u A = CL u CL C F u CF u m m R u R R u R U = k, k= u A 7. LIMITE DI RIVELAZIONE La minima concentrazione d'attività rivelabile (MAR), in Bq/kg, può essere calcolata con l'equazione: 4,65 uc,71 F MAR = m ε Δt R R dove i simboli hanno il significato sopra riportato. 7

8 Data emissione: 13/10/005 Pagina 8 di 8 8. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI E NORMATIVI Norma UNI 988 (1991) Determinazione dei principali radionuclidi nel latte. Norma UNI 9888 (1991) Determinazione radiochimica dello 90. C. Osimani, V. Aspesi: Metodologie di misura per analisi di contaminazione da stronzio ENEL (1987). 8