Определение свинца-210 и ряда природных и техногенных радионуклидов в морских донных осадках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.14, кандидат химических наук Алиев, Рамиз Автандилович

• Алиев, Рамиз Автандилович
• кандидат химических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат химических наук Алиев, Рамиз Автандилович

Актуальность работы 2

Цель работы 3

Научная новизна работы 3

Практическая значимость работы 3

Апробация работы 3

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5

Глава 1. Датирование донных осадков методом неравновесного свинца-210 5

1.1. Свинец-210 в окружающей среде 6

Эмалирование радона 7

1.2. Датирование донных осадков по содержанию неравновесного 210РЬ 10

Применение метода датирования по свинцу-210 13

1.3. Различные подходы к определению свинца-210 14

1.4. Определение химического выхода 17

1.5. Методы разделения и концентрирования свинца, висмута и полония 18

1.5.1. Электрохимические методы 18

1.5.2. Методы, основанные на осаждении и соосаждении 21

1.5.3. Экстракционные методы Экстракция кислородсодержащими растворителями Фосфорсодержащие органические соединения Экстракция аминами Дитизон Дитиокарбаматы Применение экстрагирующих сцинтилляторов 29

1.5.4. Хроматографические методы Ионообменная хроматография Экстракционная хроматография 31

Глава 2. Методы определения активности свинца-210 32

2.1. Прямое гамма-спектрометрическое определение свинца-210 32

2.2. Жидкостно-сцинтилляционная спектрометрия 33

2.2.1. Передача энергии в жидкостно-сцинтилляционных системах

2.2.2. Аппаратура для жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии

2.2.3. Процессы гашения в жидкостно-сцинтилляционных системах и определение абсолютной активности

2.2.4. Анализ многокомпонентных систем

2.2.5. Регистрация черенковского излучения

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Использованные реактивы и оборудование

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Глава 3. Исследование экстракционных свойств свинца, висмута и полония

3.1. Экстракция свинца и висмута дитизоном

3.2. Экстракция в виде диэтилдитиокарбаматов

Глава 4. Применение жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии для определения свинца-210 4.1. Исследование процесса химического гашения в жидкостно-сцинтилляционных системах

4.1.1. Зависимость гашения от объема

4.1.2. Влияние различных химических гасителей на

ЛЛ<Ч Л^Л л эффективность регистрации излучения радионуклидов

4.1.3. Влияние солевого фона на уровень гашения 55

4.1.4. Исследование стабильности жидкостносцинтилляционных систем 55

4.2. Исследование жидкостно-сцинтилляционных спектров 210РЬ,210В1и210Ро 56

4.2.1. Влияние химического гашения на форму спектров и л л л эффективность регистрации Р-частиц РЬ и В1 56

4.2.2. Влияние гашения (химического и цветового) на форму жидкостно-сцинтилляционных спектров а-излучателей 58

4.2.3. Влияние материала и объема флакона 61

4.3. Выбор оптимальных условий измерения активности 210В1 в присутствии метки химического выхода В1 62

4.3.1. Выбор оптимальной спектральной области 62

34 38

40 45

47 47

49

49

49

50

52

52

53

95

Автор выражает глубокую признательность: научным руководителям: Сапожникову Юрию Александровичу

Шимкусу Каземирасу Миколовичу (Южное отделение Института Океанологии РАН), коллегам по работе в лаборатории радиоактивности окружающей среды и дозиметрии: Калмыкову Степану Николаевичу Горальчуку Антону Витальевичу Болдеско Анатолию Сергеевичу,

Ефимову Игорю Петровичу (кафедра аналитической химии химфака МГУ),

Мамедову Новрузу Несулаг-оглы, помогавшему в разработке программного обеспечения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Алиев, Рамиз Автандилович, 2000 год

1. Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж. Ядерная химия и радиохимия. М.: Мир. 1967. 567с.

2. Купцов В. М. Абсолютная геохронология донных осадков океанов и морей. М.: Наука. 1986. 271с.

3. Шанин Л. Л., Волков В. Н., Лицарев М. А., Аракелянц М. М., Гольцман Ю. В., Иваненко В.В., Баирова Э.Д. Критерии надежности методов радиологического датирования. М.: Наука. 1979. 208с.

4. Фор Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир. 1989. 590с.

5. Радон и продукты его распада./ Отчет Научного комитета ООН по действию атомной радиации. 29 сессия НКДАР ООН. Вена, 1-12 сентября 1980 года. 122 с.

6. Gi-Hoon Hong, Sun-Kuy Park, Baskaran M., Suk-Huyn Kim, Chang-Soo Chung, Sang-Han Lee. Lead-210 and polonium-210 in the winter well-mixed turbid waters in the mouth of the Yellow Sea. // Continental Shelf Research. 1999 V.19. P. 10491064.

7. Shell W.R. Concentrations, physico-chemical states and mean residence times of 210Pb and 210Po in marine end estuarine waters. // Geochim. Et Cosmochim. Acta . 1977. V. 41. P. 1019-1031.

8. Goldberg E.G. Geochronology with Lead-210. / In: Radioactive Dating. IAEA. Vienna. 1963. P.121.

9. Benninger L.K. 210Pb balance in Long Island Sound.// Geochim. Et Cosmochim. Acta. 1978. V.42. P. 1165-1174.

10. Joshi S.R., Shukla B.S. Ab initio derivation of formulations for 210Pb dating of sediments. // J. of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. Articles. 1991. V.148. №1. P.73-79.

11. Joshi S.R., Shukla B.S., McNeely R. The calculation of Lead-210 dates for McKay lake sediments. // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1988. V. 125. №2. P. 341349.

12. Tadjiki S., Erten H.N. Radiochronology of sediments from the Mediterranean sea using natural 210Pb and fallout 137Cs. //J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1994. V. 181. №2. P. 447-459.

13. Dovlete C., Rusza Gy., Baciu F., Sima O. Gamma spectrometric measurment of 210Pb in environmental samples. // Environment International. 1996. V. 22. Suppl. 1. P. S319-S321.

14. Nriagu J.O., Wong H.K.T., Snodgrass W. J. Historical records of metal pollution in sediments of Toronto and Hamilton harbours. // J. of Great Lakes Research. 1983. V. 9. №3. P. 365-373.

15. Durham R.W., Oliver B.G. History of Lake Ontario contamination from the Niagara River by sediment radiodating and chlorinated hydrocarbon analysis. // J. of Great Lakes Research. 1983. V. 9. №2. P. 160-168.

16. Carroll J., Williamson M., Lerche I., Karabanov E., Williams D.F. Geochronology of Lake Baikal from 210Pb and 137Cs radioisotopes. // Appl. Radiat. Isot. 1999. V. 50. P. 1105-1119.

17. Nittrouer С .A., Sternberg R.W., Carpenter R„ Bennett J.T. The use of Pb-210 geochronology as a sedimentological tool: application to the Washington Continental Shelf. // Marine Geology. 1979. V. 31. P. 297-316.

18. Asmund G., Nielsen S.P. Mercury in dated Greenland marine sediments. // Sci. Total. Environ. 2000. V. 245. P. 61-72.

19. Ампелогова Н.И. Радиохимия полония. M.: Атомиздат. 1976. 144 с.

20. Ham G.J., Ewers L.W., Clayton R.F. Improvements on lead-210 and polonium-210 determination in environmental materials. // J. of Radioanal. Nucl. Chem., 1997. V. 226. №. 1-2. P. 61-65.

21. Saito R.T., Cunha l.l.l, Analysis of 210Po in marine samples. II J. of Radioanal.Nucl. Chem. 1997. V. 220. №. 1. P. 117-119.

22. McDonald P., Jackson D., Leonard D. R. P., McKay K. An assessment of 210Pb and 210Po in terrestrial foodstuffs from regions of England and Wales. // J. of Environmental Radioactivity. 1994. V. 43. P. 15-29.

23. Smith J.N., Walton A. Sediment accumulation rates and geochronologies measured in the Saguenay Fjord using the Pb-210 dating method. // Geochim. Et Cosmochim. Acta . 1980. V. 44. P. 225-240.

24. Nevissi A.E. Measurement of Lead-210, Bithmuth-210 and Polonium-210 in environmental samples. // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1991. V. 148. № 1. P. 121-131.

25. AI-Masri M.S., Hamwi A., Mikhlallaty H., Radiochemical determination of lead-210 in water samples using Cherenkov counting // J. of Radioanal. Nucl. Chem. 1997. V. 219. № 1. P. 73-75.

26. To D. Radiochemical determination of low-lewel lead-210 in environmental water samples. //Anal. Chem. 1993. V. 65. P. 2701-2703.

27. Никитин M.K., Катыхин Г.С. Исследование ионного обмена в растворах HF. Разделение RaD, RaE и Ро. //Атомная энергия. 1963. Т. 14. С.493-497.

28. И. Стронский. Экстракционная хроматография ионов металлов и неметаллов./ Экстракционная хроматография. М. Мир. 1987.с. 236-252.

29. Sebesta F Separation of some radioisotopes with dithizone. // J. of Radioanalytical Chem. 1971 .V.7. N.1. P. 41-49.

30. Vajda N., LaRosa J., Zeisler R., Danesi P., Kis-Benedek Gy. A novel technique for the simultaneous determination of 210Pb and 210Po using a crown ether. // J. of Environ. Radioactivity. 1997. V. 37. №. 3. P. 355-372.

31. Ющенко A.C. Экстракция полония, висмута и свинца кислородсодержащими растворителями. Канд. дисс. М.: Химфак МГУ, кафедра радиохимии. 1968. 122 с.

32. Jensen С. L., Baur J. P. Radiochemical Determination of Microgram Quantities of Lead in Acid Solutions. //Anal. Chem. 1976. V.48. №6. P. 905-907.

33. Bouissieres G. Ferradini C. Emploi de la dithizone pour separer et purifier le radium D, le radium E e et le polonium. //Anal. Chim. Acta. 1950. V.4. N.6. P.610-614.

34. Shannon L., Oren M. Rapid method for determination of 210Po and 210Pb in sea water. //Analyt. Chim. Acta. 1970. V. 52. N. 1. P. 166-171.

35. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. Публикация 38 МКРЗ. М.: Энергоатомиздат. 1987. Часть 2, книга 2. 396 с.

36. Church Т. М., Hussain N., Ferdelman Т. G., Flower S. W. An efficient quatitative technique for the simultaneous analyses of radon daughters 210Pb, 210Bi and 210Po // Talanta. 1994. V. 41(2). P. 243-249.

37. Теплых Л.А. Радиоактивные изотопы теллура как индикаторы полноты выделения полония. // Радиохимия. 1968. Т. 11. №1 с. 122-125.

38. Sill С. W., Willis С. P., Radiochemical Determination of lead-210 in mill products and biological materials. //Analytical Chemistry. 1965. V.37. №13. P. 1661-1671.

39. Bestimmung von Pb-210 in Lebensmitteln und Wasser. Qualitätsmanagement in den Üntersuchungseinrichtungen der amtlichen Überwachung BadenWürttembergs Chemische Landesuntersuchungsanstalt Freiburg. PV 14P20201. 1998. S. 2-9.

40. Wickender D.A., Toola J. Low-Level analysis of lead-210 in waters via 210Bi // Sei. Total. Environ. 1995. V. 173/174. P. 117-123.

41. Blanchard R. L. Rapid determination of Lead 210 and Polonium - 210 in Environmental samples by deposition on Nickel //Anal. Chem. 1966. V.38. P. 189192

42. Häsänen E. Dating of sediments, based on 210Po measurements. // Radiochem. Radioanal. Lett. 1977. V.31 №4-5. P. 207-213.

43. Joshi L.U., Ku T.L. Measurements of 210Pb from a sediment core of the coast of California. //J. Of Radioanal. Chem. 1979. V. 52. №.2. P. 329-334.

44. Бэгналл К. Химия редких радиоактивных элементов. Полоний Актиний. М.:ИЛ. 1960. 482с.

45. Иванчев Г. Дитизон и его применение. М.:ИЛ. 1961. 450 с.

46. Торопов Л. И., Дёгтев М. И. Экстракционно-фотометрическое определение висмута в электролите оловянирования // Заводская лаборатория. 1992. №3. с.9-13.

47. Бырько В. М. Дитиокарбаматы. М.: Наука.1984. 342 с.

48. Чернихов Ю. А., Добкина Е.М. Применение диэтилдитиокарбамата натрия в аналитической химии. // Заводская лаборатория. 1949. Т.15. N.10. с. 11431150.

49. Рахматуллаев К., Гиясов А. Ш. Избирательное экстракционно-фотометрическое определение висмута (III) 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом. // Заводская лаборатория. 1989. №5. с. 14-19.

50. Шевчук И. А., Апемасова А. С. ,Махно А.Я. Определение висмута в свинцовых латунях методом ААС с предварительной экстракцией // Заводская лаборатория. 1989. №.8. с.9-11.

51. Ющенко А. С., Иофа Б. 3. Экстракция комплексных кислот кислородсодержащими растворителями. // Радиохимия. 1966. Т.8. №.6. С.621-625.

52. Полянский Н.Г. Аналитическая химия элементов. Свинец. М.: Наука. 1986. 357 с.

53. Несмеянов А. H., Баранов Б. И., Заборенко К. Б., Руденко Н. П.,. Присёлков. Ю. А Практическое руководство по радиохимии. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы. 1956. 396 с.

54. Марченко 3. Фотометрическое определение элементов. М.: Мир. 1971. 502 с

55. Сендел Е. Колориметрические методы определения следов металлов. М.: Мир. 1964. 902 с.

56. Астафьева И.Н., Щербов Д.П., Плотникова Р.Н. Фотометрические методы определения висмута //Журн. Аналит. Химии. 1975. Т. 30. Вып. 1. С. 147-159.

57. Hataye I., Suganuma H., Shimizu I. Mutual separation of 210Po, 210Bi and 210Pb with solvent extraction using copper dithizonate CCI4 and dithizone - ССЦ solutions. //J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1991. V. 148. №.1. P. 101-105.

58. A.E. Nevissi. Measurement of Lead-210, Bithmuth-210 and Polonium-210 in environmental samples. // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1991. V. 148. №.1. P. 121-131

59. Подчайнова В. H., Симонова Л.H. Аналитическая химия элементов. Медь. М.: Наука. 1990. 279 с.

60. Бусев А.И. Аналитическая химия висмута. М.: Изд-во АН СССР. 1953. 382 с.

61. Sill C.W., Wills С.P. Radiochemical Determination of Lead-210 in Uranium Ores and Air Dusts. //Anal. Chem. 1977. V. 49. № 2. P. 302-306.

62. Momoshima N., Takashima Y., Kokie M., Imaizumi Y., Harada T., Simultaneous determination of 210Bi and 210Po on pine needles by solvent extraction and LSC, // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1994. V. 177. №2. P. 219-228.

63. G. Wallner. Simultaneous determination of 210Pb and 212Pb progenies by liquid scintillation counting. //Appl. Radiat. Isot. 1997. V. 48. № 4. P. 511-514.

64. Liquid Scintillation Analysis. Science and Technology. Ed. by M.J.Kessler, Publication No. 169-Packard Instruments Co., Inc. 1989. P. 236.

65. Horrocks D.L. Applications of Liquid Scintillation Counting. Academic Press, New-York, 1974. P. 235.

66. Rundt K. Digital Overlay Technique in Liquid Scintillation Counting A Review. // Radioactivity & Radiochemistry. 1992. V. 3. №1. P. 14-25.

67. Los Arcos J.M. Rodriguez Barquero L. LSC Bakground Prediction Using Three-dimensional Modeling. //Appl. Radiat. Isot. 1995. V. 46. № 9. P. 929-931.

68. Zimmerman B.E., Colle R. Cocktail Volume Effects in 4up Liquid Scintillation Spectrometry with 3H-standard Efficiency Tracing for Low-energy p-emitting Radionuclides. //Appl.Rad.lsot. 1997 V. 48. №. 3. P. 365-378.

69. Takiue M., Matsui Y., Fujii H. Liquid Scintillation Radioassay for multiple radionuclide mixtures by the most probable value theory. // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1991. V. 152. №1. P. 227-236.

70. Kaihola L. Spectrum library concept and pulse shape analysis in liquid scintillation counting. / In: Methods And applications of Low-Level Radioactivity Measurements. Forshungszent. Rozendorf. Ber. FZR. FZR-170. 1997. P. 91-101.

71. Pulse Shape Analysis. Pharmacia. Wallac Oy. Product News. Liquid Scintillation Counting. January 1989.

72. Sapozhnikov Yu.A., Egorov O.B., Efimov I.P., Pirogova S.V., Kutseva N.K. Determination of lead-210 in bottom sediments via Bismuth-210. // J. of Radioanal. Nucl. Chem. Letters. 1993. V. 176. №4. P. 353-359.

73. Scarpitta S., Fisenne I.M. Cerenkov Counting as a Compliment to Liquid Scintillation Counting. //Appl. Radiat. Isot. 1996. V. 47. № 8. P. 795-800.

74. McDowel W.J. Alpha Counting and spectrometry using Liquid Scintillation Method. Technical Information center office of scientific and technical Information. United States Department of Energy. 1986. 108 p.

75. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам. М.: Радио и связь. 1985. 304 с.

76. Interim report on fallout situation in Finland from April 26 to May 4 1986. Finnish Center for Radiation and Nuclear Safety.

77. Сапожников Ю.А., Ефимов И.П., Сапожникова Л.Д., Ремез В.П. Определение стронция-90 в поверхностных водах Черного моря в августе 1991 г.// Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 2, химия. 1992. Т.ЗЗ. №4. С. 395 399.

78. Polikarpov G.G., Kulebakina L.G.,Timoshchuk V.I., Stokozov N.A. 90Sr and 1Cs in Surfase Waters of the Dnieper River, the Black Sea and the Aegean Sea in 1987 and 1988. // J. Environ. Radioactivity. 1991. V.13. P. 25.