Методы определения радиоактивных элементов, используемые при оценке безопасности сырья и пищевых продуктов

По химическому выходу носителя судят о полноте выделения радиоизотопа из пробы. Этот показатель используют при расчете радиоактивности объекта. Химический выход носители определяют как отношение массы выделенного носителя (мг) и конце анализа к массе внесенного носителя в пробу золы перед анализом.

Носители бывают изотопные, изоморфные, инертные и удерживающие.

Изотопный носитель — стабильный элемент того же изотопа (радиоактивного), который требуется выделить из пробы. Так. при выделении из пробы иттрия-90 в качестве носителя в пробу вводят стабильный иттрий в виде раствора (нитрата или хлорида).

Изоморфный носитель — стабильный химический элемент, сходный по химическим свойствам с выделяемым радиоизотопом. Например, стронций-89 при добавлении хлорида бария осаждается вместе с образующимся сульфатом бария.

Инертный носитель — стабильный элемент, который не сходен по химическим свойствам с выделяемым из пробы радиоизотопом, но способен перевести его из одной фазы в другую (например, из раствора в осадок). Так, строиций-90 может быть выделен из раствора вместе с осадком гидроксида железа.

Удерживающий  носитель стабильный химический элемент того радиоактивного изотопа, который необходимо отделить от выделяемого радиоизотопа. Например, чтобы отделить лантан-140 при выделении иттрия-90, в пробу вносят раствор соли стабильного лантана.

При добавлении к пробе  изотопного носителя создаются наиболее благоприятные условия для выделения изотопа с данным носителем. Однако слишком большое количество носителя нежелательно. При внесении изоморфного носителя можно сначала выделить радиоизотоп с этим носителем, а затем отделить радиоизотоп от носителя. В результате применения инертного носителя в ходе анализа можно полностью извлечь радиоизотоп из смеси, а в последующих реакциях быстро освободить радиоактивный изотоп от носителя. Добавление удерживающих носителей способствует выделению радиохимического изотопа.

Носители вводят в пробу  в виде титрованных растворов  определенных веществ. На один анализ обычно требуется 10—30 мг носителя (в пересчете на металл).

Для приготовления титрованных  растворов изотопных, изоморфных и удерживающих носителей в зависимости от выбранной методики выделения радиоизотопа из пробы используют нитраты или хлориды стронция, цезия, иттрия, лантана, церия и др.

Хранить титрованные растворы рекомендуется в мерных колбах с притертыми или хорошо пригнанными резиновыми пробками. Длительное хранение их нежелательно, так как в случае испарения раствора со временем может измениться его титр.

Рассмотрим методы определения  некоторых (чаще встречающихся в  продовольственном сырье и более  опасных для здоровья человека) радионуклидов.

 

Определение стронция-90 фосфатным методом.

 

Материалы, реактивы и оборудование: радиометр; весы аналитические; муфельная печь; сушильный шкаф; электроплитка или газовая горелка; химические стаканы термостойкие вместимостью 100 и 500 см³; пипетки вместимостью 1 и 5 см³; воронки; фильтры «синяя лента»; фильтровальная бумага: стеклянные палочки; алюминиевые подложки стандартные; тигли фарфоровые; титрованные растворы носителей иттрия и стронция: раствор соляной кислоты молярной концентрацией 6 моль/дм³: вода дистиллированная; аммиак безугольный; насыщенный раствор щавелевой кислоты; аммиачная вода; этанол.

Сущность  метода

Для определения строниия-90 в мясе, костях и других мясных продуктах  используют фосфатный метод, который  основан на предварительном выделении иттрия-90. находящегося в пробе в равновесном по радиоактивности состоянии со стронцием-90. Его выделяют из раствора золы пробы в виде фосфата

В последующем проводят радиохимическую  очистку иттрия-90 вместе со стабильным иттрием путем осаждения его  в виде гидроксида и оксалата иттрия.

 

 

 

 

Определение цезия-137 сурьмяно-иодидным методом.

 

Материалы, реактивы и оборудование: радиометр; весы аналитические; сушильный шкаф; электроплитка или газовая горелка; химические стаканы термостойкие вместимостью 100 см³; чашки фарфоровые; пипетки; воронки; фильтры «синяя лента»; центрифуга; баня ледяная; пробирки центрифужные вместимостью 10 см³; алюминиевые подложки стандартные; титрованные растворы-носители цезия, иттрия; азотная кислота концентрированная; раствор пероксида водорода массовой долей 30%; соляная кислота концентрированная и растворы молярной концентрацией 6 моль/дм³; иодид аммония кристаллический и насыщенный (свежеприготовленный) сульфит натрия; насыщенный раствор треххлористой сурьмы в ледянойуксусной кислоте (740 мг SbCl на 1 см³ кислоты); кислота уксусная ледяная; этанол.

Сущность  метода

Метод основан на предварительном  концентрировании цезия -137 с носителем  из кислотного раствора золы пробы  в виде комплексного соединения ферроцианида никеля-цезия

Затем цезий осаждают из кислого раствора треххлористой  сурьмой и иодидом аммония  в виде сурьмяно-иодида цезия по реакции

Осадок сурьмяно-иодида  цезия  отфильтровывают,  высушивают, по выходу носителя определяют химический выход цезия-137, радиометрируют и  рассчитывают радиоактивность пробы (Ки/кг).

Метод позволяет выделить цезий-137 в радиохимическом чистом состоянии из больших объемов  растворов золы пробы с высоким  содержанием солей. Кроме того, из одной навески золы можно одновременно выделить цезий-137 и стронций-90, что  позволяет ускорить радиохимический  анализ и провести его при ограниченном количестве золы пробы, что очень существенно при анализе молока и мяса, имеющих очень малый выход золы при концентрировании пробы.

Существует также другая модификация анализа цезия-137 сурьмяно-иодидным методом. Она основана на осаждении  цезия-137 вместе со стабильным цезием треххлористой  сурьмой и иодидом аммония  из солянокислого раствора золы пробы  в виде соединения постоянного состава.

 

Радиометрическая и радиохимическая экспертиза объектов поставки продовольственного сырья.

 

   В целях профилактики превышения естественных фоновых величин радиоактивности систематически проводится радиометрический и радиохимический контроль уровней радиации окружающей внешней среды. В объектах ветеринарного надзора (водоемы, рыба, мясо, молоко, яйца и т. д.) эту работу выполняет ветеринарная радиологическая служба.

   Задачи радиометрической и радиохимической экспертизы:

• контроль радиационного состояния внешней среды как за счет естественных, так и искусственных радионуклидов;
• определение уровней радиационного фона в различных районах территории и выяснения их влияния на биологические объекты и биоценозы;
• предупреждение пищевого и технического использования продуктов животноводства, содержащих радионуклиды в недопустимых концентрациях.

   Определение радиоактивности в объектах ветеринарного надзора включает отбор и подготовку проб к радиометрии и радиохимическому анализу. Как в обычных условиях, так и при аварийных ситуациях для отбора проб определяют контрольные пункты (хозяйства, фермы, поля и т. д.), более полно отражающие характеристику данного района (хозяйства), с тем, чтобы взятые пробы были наиболее типичными для исследуемого объекта.

   При аварийных ситуациях, создающих загрязнения сельскохозяйственных угодий «свежими» продуктами ядерного деления (ПЯД), в летний период отбор проб молока из каждого контрольного пункта производят 2—3 раза в месяц с одновременным отбором используемых кормов. Траву отбирают непосредственно как на ферме (при стойловом содержании животных), так и на пастбищах; пробы мяса, костей, органов животных, непосредственно в хозяйствах или на мясокомбинатах (птицефабриках) от партий животных, поступающих из контролируемых районов. При исследовании яиц с птицефабрик контролю подвергают также и компоненты рациона птиц (зеленую подкормку как основной источник радиоактивности).

   На исследования во всех случаях рекомендуется брать среднюю пробу. Перед отбором кормов, мяса, молока, яиц измеряют гамма-фон прибором СРП-68-01 соответственно от почвы, скирды, бурта, туш животных, цистерн молока (через открытую часть емкости), партии яиц. Данные гамма-фона записывают в сопроводительном документе.

   Контрольные пункты отбора травы устанавливают как в низинных, так и на горных пастбищах и сенокосах, удаленных от дорог не менее 200 м. Траву срезают на трех участках, расположенных по треугольнику и отстоящих друг от друга примерно на 100 м. Пробу взвешивают, записывают сырую массу и помещают в целлофановый пакет. В целях предупреждения порчи траву подсушивают.

   Пробы сена, соломы, мякины, силоса, корнеклубнеплодов и концентратов берут при их закладке на зиму. Берут среднюю пробу и помещают в мешок, целлофан, восковую бумагу или бумажные пакеты.

   Воду берут из рек, прудов и озер у берегов в местах водопоя животных цли забора ее для этих целей. Если водоем глубокий, то берут две пробы: с поверхности и на глубине примерно 0,5 м от дна (чтобы не захватить отложения). Воду помещают в чистые стеклянные емкости, предварительно ополоснув их исследуемой водой. Чтобы понизить адсорбцию радиоизотопов на стекле, воду подкисляют азотной кислотой до слабокислой реакции.

   Мясо берут, из нежирной части тушила кости — лучше последние ребра. Мясо и кости от туш разного вида и возраста животных исследуют раздельно.

   Рыбу берут целыми экземплярами (при массе до 0,5 кг) или отдельными частями (голова с частью тушки, часть тушки с позвоночником). При отправке скоропортящихся проб (мясо, рыба) их завертывают в чистую марлю (мешковину), обильно смоченную 5—10%-ным раствором формалина, или инъецируют его в толщу продукта.

   Молоко перед взятием пробы тщательно перемешивают. Из большой тары пробы берут с поверхности и из глубины (стеклянной трубкой). Можно надоить молока от разных коров (выборочно) в чистые стеклянные емкости (бутылки). Для радиометрического и радиохимического анализа можно использовать как цельное, так и сепарированное молоко.

   Прием и предварительную обработку доставленных в лабораторию проб проводят в специальном помещении, оборудованном вытяжными и сушильными шкафами, муфельными печами, приспособленными для мытья тары, посуды и при необходимости проб.

   Присланный материал перед взятием средней пробы тщательно размешивают. Корнеклубнеплоды (отмытые от земли), сено, солому, траву, мясо предварительно измельчают.

   Вначале определяют суммарную бета-активность, которая отражает удельную радиоактивность (Ки/кг, Ки/л) объекта ветнадзора. Для выяснения изотопного состава радионуклидов в кормах и других объектах осуществляют радиохимический анализ, который включает следующие операции:

1. выделение радиоизотопа;
2. его очистка;
3. проверка радиохимической чистоты;
4. измерение активности (радиометрия).

   Наиболее трудоемкими являются первые две операции — выделение и очистка радиоизотопа.

   Необходимость проведения радиохимического анализа состоит в том, чтобы определить радиоизотопный состав, так как радиотоксичность радионуклидов не одинакова. Установленные предельно допустимые концентрации их в объектах внешней среды различаются между собой в 100—1000 раз и более.

   В практике ветеринарно-радиологических исследований в первую очередь проводят радиохимический анализ главных РПД — стронция-,90, цезия-137, свинца-210 и в особых случаях йода-131, стронция-89, иттрия-91, бария-140, церия-141 и 144.

   Пребывание животных в зоне радиоактивного загрязнения приводит к их радиационному поражению, степень которого может быть различной. Для определения степени тяжести поражения и возможного хозяйственного использования, животных очень важно провести ветеринарно-санитарное обследование (диспансеризацию) их.

   Обследование пораженных животных начинают с анализа радиационной обстановки на территории их пребывания: уровень радиации и степень радиоактивного загрязнения кормов и воды, место размещения животных (на пастбище, в деревянных или кирпичных помещениях, прогон по загрязненной территории). При возможности рассчитывают дозу облучения, полученную животными за время нахождения на загрязненной радиоактивными веществами местности, а также содержание радиоактивных веществ в суточном рационе, пользуясь методами, изложенными в соответствующих инструкциях и рекомендациях.

   Из клинических данных определяют общее состояние животных — угнетение, возбуждение, нарушение координации движения, степень выраженности рефлексов, состояние слизистых оболочек и конъюнктивы (анемия, кровоизлияния), частота пульса и дыхания, температура тела, упитанность, акт дефекации (понос, кровь или примесь крови в фекалиях). Выборочно у 5—10 животных из группы, находившихся в одинаковых условиях, определяют показатели крови (количество лейкоцитов, тромбоцитов, нейтрофилов, лимфоцитов, лейкоформулу). Рассчитывают абсолютные количества лимфоцитов, индекс сдвига ядра; обращают внимание на дегенеративные изменения ядра и цитоплазмы, определяют индекс ретракции кровяного сгустка.

   В целях определения наличия радиоактивных веществ на поверхности тела и в организме проводят радиометрические исследования приборами ДП-5 или СРП-68-01.