DB32 T 3583—2019 生物中氚和碳-14的测定 液体闪烁计数法.pdf
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1、 ICS 13.030.99 Z 05 DB32 江 苏 省 地 方 标 准 DB32/T 3583-2019 生物中氚和碳 -14 的测定 液体闪烁计数法 Determination of tritium and carbon-14 in biaological samples Liquid scintillation method 2019 - 04- 08 发布 2019 -04-30 实施 江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 江 苏 省 生 态 环 境 厅 发布 DB32/T 3583 2019 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 方法原理
2、 . 1 4 试剂和材料 . 1 5 仪器和设备 . 2 6 样品 . 2 7 结果计算与表示 . 6 8 精密度和准确度 . 8 9 质量保证和质量控制 . 9 10 废物处理 . 10 附录 A(资料性附录) 正确使用本标准的说明 . 11 DB32/T 3583 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 给出的规则进行编写。 本标准附录 A 为资料性附录。 本标准由江苏省生态环境厅提出并归口。 本标准主要起草单位:江苏省核与辐射安全监督管理中心。 本标准主要起草人:王利华、 张起虹、 陶盛辉、 沈乐园、 赵锐、 刘静、 陈辛。 DB32/T 3583 2019 1 生物中氚和
3、碳 -14 的测定 液体闪烁计数法 1 范围 本标准规定了测定生物中氚和碳 -14 的液体闪烁计数法原理、试剂、仪器、操作流程、质量控制等 内容。 本标准适用于动物、植物中自由水氚、有机结合氚和碳 -14 的测定。 典型条件下, 自由水氚探测下限可达 0.90 Bq/L或 0.72 Bq/kg鲜,有机结合氚探测下限可达 0.90 Bq/L 或 0.20 Bq/kg鲜,碳 -14 探测下限可达 4.17 Bq/kg鲜或 0.091 Bq/g碳。具体参见附录 A.1。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件, 仅注日期的版本适用于本标准 ; 凡是不注日期的引
4、用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T 10259 液体闪烁计数器 GB 12379 环境核辐射监测规定 HJ/T 61 辐射环境监测技术规范 3 方法原理 自由水氚( TFWT):新鲜的生物样品经真空冷冻后,存在 于组织、细胞和细胞间隙中 游离态的水 结冰,再次解冻后,成为自由水, 水经纯化后与闪烁液混匀,用低本底液闪计数器测定样品中氚的放射 性活度浓度。 有机结合氚 ( OBT) 和碳 -14:冻干或烘干后的生物样品放入氧化燃烧 装置 中, 通 氧 气,加热 氧化 燃烧,生物样 品中 有机结合氢及 碳转化成水蒸汽和二氧化碳气体, 分别通过 冷凝 收集 和氢氧化钠碱性溶 液吸收 ,形成冷
5、凝水和 CO32-;冷凝水 进一步 纯化后与闪烁液混匀,用低本底液闪计数器测定有机结合 氚的放射性活度浓度; CO32-进一步 转化 成碳酸钙沉淀,与闪烁液混匀形成悬浮物,用低本底液闪计数 器测定碳 -14的放射性活度浓度。 4 试剂和材料 除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂,实验用水为新制备的去离子水或蒸 馏水。 4.1 高锰酸钾( KMnO4),纯度 99.0 %。 4.2 铜粉( Cu),纯度 99.0 %。 DB32/T 3583 2019 2 4.3 无水碳酸钠( Na2CO3),纯度 99.0 %。 4.4 过硫酸钾( K2S2O8),纯度 99.0 %。 4.
6、5 氢氧化钠( NaOH),纯度 99.5 %。 4.6 氢氧化钠溶液, 4 mol/L。称量 160 g 氢氧化钠( 4.5),去离子水定容至 1 L。 4.7 过氧化钠( Na2O2) , 纯度 99.0 %。 4.8 氯化铵( NH4Cl),纯度 99.5 %。 4.9 氯化钙( CaCl2),纯度 99.5 %。 4.10 饱和氯化钙溶液。 4.11 葡萄糖( C6H12O6),纯度 99.9%。 4.12 闪烁液,光谱纯。 4.13 甲苯 -TritonX-100 乳化闪烁液: 0.4 % 2, 5-二苯基恶唑 PPO 和 0.03 % 1, 4-双 -5-苯基恶唑基 -2- 苯 P
7、OPOP 甲苯溶液与乳化剂乙二醇聚氧 乙烯 异辛基酚醚 TritonX-100 体积比 2.5: 1。 4.14 氚标准溶液:浓度和待测试样尽量相当,需经国内外权威机构认定或计量检定机构检定,并持有 相应的活度浓度证明。 4.15 碳 -14 标准溶液:浓度和待测试样尽量相当,需经国内外权威机构认定或计量检定机构检定,并持 有相应的活度浓度证明。 4.16 本底氚水:深地下水、低水平矿泉水或冰川 水。 5 仪器和设备 5.1 低本底液闪计数器:仪器的性能指标应满足 GB/T 10259 的要求。 5.2 生物真空冷冻装置,冷阱温度 -70 10 。 5.3 生物水分仪,可读性水分含量为 0.0
8、1 %;重复性为 0.10 %( 2 g 样品)。 5.4 生物样品电动粉碎机,功率 3 kW,粉碎细度 70-300 目。 5.5 氧化燃烧装置,温度可达 1000 10 。 5.6 分析天平,感量 0.1 mg。 5.7 蒸馏烧瓶(含蛇形冷凝管), 100 mL。 5.8 样品瓶,聚乙烯、 聚四氟乙烯 或低钾玻璃 , 20 mL。 5.9 一般实验室常用仪器和设备。 6 样品 6.1 样品的采集与保存 生物样品和可食部分的采集及预处理按 HJ/T 61 的相关规定执行。 生物样品可食部分的采集:按 HJ/T 61 的要求采取样品可食部分作为分析样品,需洗涤的样品,洗 后用清洁干布擦去表面水
9、分,或晾至表面水分刚除尽,立即称量,为鲜样质量。 DB32/T 3583 2019 3 若生物样不能及时处理,应置于 0 4 保鲜,长期保存的生物样品应于 -18 冷冻保存。 6.2 样品的制备 6.2.1 自由水氚样品 6.2.1.1 真空冷冻 取 1.0 kg 鲜样,切碎混匀,装入生物真空冷冻装置( 5.2)的 快速冻 干瓶或平铺在铝制隔板上, 真 空冷冻至样品恒重,分别收集冻干的生物干样和冻出的液态水。 6.2.1.2 自由水氚样品制备 量取 50 mL 300 mL 液态水样品装入蒸馏烧瓶( 5.7)中,按每升样品 1.0 g 的比例加入高锰酸钾 ( 4.1),蒸馏,收集中间部分馏出液
10、。 6.2.1.3 生物样品含 水率 的测定 取 5 g 15 g 混匀的生物鲜样,放入生物水分仪( 5.3)样品盘内,均匀摊开,测量自由水占生物鲜 样的质量分数 1;也可以 将生物鲜样置于 105 烘箱内,烘至恒重后,称量生物样品前后质量差,计 算自由水占生物 鲜样的 质量分数 1,即为 生物样品 的 含 水率 。 6.2.2 有机结合氚和碳 -14 样品 6.2.2.1 样品预处理 经烘箱 105 下恒重的生物干样 ,用生物 样品 电动粉碎机( 5.4)磨粉后备用。 6.2.2.2 氧化燃烧装置的准备 将氧化剂铜丝装入氧化燃烧装置( 5.5)的高温催化区(图 1-1c)。取两个干净的水蒸汽
11、冷凝管,称 重,记为 m1,置冷阱中于 -4 冷却。量取 250 ml 氢氧化钠溶液( 4.6)分别置于两个碱液吸收瓶内,按 图 1 将氧化燃烧装置各吸收部件连接起来。 6.2.2.3 氧化燃烧 称取 50.0 g 100 g 粉状生 物干样,装入样品燃烧舟内,表面平铺一层铜粉( 4.2),置于氧化燃烧装 置的高温氧化区(图 1 b)内,关闭高温氧化区阀门,打开气路阀门,通入氧气或氧气、氮气混合气体, 气体流速控制在 0.5 L/min 0.7 L/min,通气 1 min,赶净氧化燃烧管内空气;打开高温催化区(图 1 c) 开关,温度设定在 700 ,启动升温,当高温催化区的温度达到 700
12、 时,打开高温氧化区开关,温度 设定在 100 ,有氚化水分流入冷阱接收瓶,保持这个温度,直到水分流出速度变慢时再缓慢升温,并 仔细观察通氧情况,避免碱液吸收瓶内的气泡 大量溢出;当高温氧化区温度达到 600 时, 继续保持 1 h 左右,确保样品完全氧化,然后切断电源,停止通气。 6.2.2.4 氧化燃烧产物 的 收集 氚化水分通过冷阱收集于接收瓶,供有机结合氚分析测定;二氧化碳气体通过氢氧化钠碱液吸收, DB32/T 3583 2019 4 供碳 -14 分析测定。 ba c 6 8 3 4 5 2 9 氧 气 或 氧 气 和 氮 气 混 合 气 体 1 1 0 总 开 关 c 段 开 关
13、 a 段 开 关 b 段 开 关 7 气 体 流 量 1 氧化燃烧装置; 2 样品氧化燃烧管; 3 冷阱; 4 氚化水分吸收瓶; 5 氢氧化钠碱液吸收瓶; 6 铜丝; 7 气体管路; 8 氧气或氧气、氮气混合气体; 9 温度、气体流量 控制开关; 10 燃烧舟; a 缓冲区; b 高温氧化区; c 高温催化区。 图 1 生物中氚和碳 -14 氧化燃烧装置示意图 6.2.2.5 有机结合氚样品 的 制备 称量冷凝吸收后的水蒸汽吸收瓶重量,记为 m2。在所收集的冷凝水中加入少量的过氧化钠( 4.7), 调节溶液的 pH 值至 7 左右,转入 100 mL 蒸馏瓶,加入 1 g 3 g 高锰酸钾(
14、4.1),氧化回流约 2 h,若 溶液仍带色,可再加 2 g 左右高锰酸钾回流 2 h,重复氧化回流,直至溶液完全褪色,收集中间部分的 馏出液。 6.2.2.6 碳 -14 样品制备 将 已吸收了二氧化碳的氢氧化钠吸收液转入到 1000 mL 的烧杯中,加入氯化铵( 4.8),调节 pH 值 到 10 左右,然后用饱和氯化钙溶液( 4.10)滴定,直至无白色沉淀产生为止。过滤白色沉淀,分别用 20 mL 去离子水和无水乙醇洗涤 1 次,在 105 烘箱中烘至恒重,置于干燥器内冷却后研磨备用。 6.2.2.7 氧化燃烧装置回收率的测定 准确称取 50 g 分析纯葡萄糖粉末( 4.11)按照 6.
15、2.2.16.2.2.6 方法操作,收集氧化燃烧产物,通过 称量水蒸汽吸收瓶以及装有氢氧化钠碱性溶液的吸收瓶前后重量差,获得收集的水分和 二氧化碳重量, 与理论上应该生成的水分和二氧化碳的重量比较,计算装置对水分和二氧化碳的回收率。 DB32/T 3583 2019 5 %10067.1 6126 2 OHC OHH m mY . (1) 式中: HY 氧化燃烧装置对生物 中 组织水 的回收率, %; OHm2 葡萄糖氧化燃烧后收集的 水样 总 量, g; 6216 OHCm 实际加入的葡萄糖的重量, g; 1.67 转换系数 。 %10068.0 6126 3 OHC C a C OC m
16、mY . (2) 式中: CY 氧化燃烧装置对 生物中 碳 的回收率, %; 3CaCOm 葡萄糖氧化燃烧后 实际得到的碳酸钙 总 量, g; 6216 OHCm 实际加入的葡萄糖的重量, g; 0.68转换系数。 注: 采用元素分析仪进行生物样品氢和碳元素的分析,可进一步提高方法的准确度。 6.3 本底样 品 6.3.1 氚本底样 品 的制备 用氚本底水( 4.16)进行本底样的制备。取 400 ml 的本底水加入 0.25 g 的高锰酸钾( 4.1)、 0.125 g 的铜粉( 4.2)和 0.125 g 的无水碳酸钠( 4.3),蒸馏,收集中间部分馏出液。 6.3.2 碳 -14 本底样
17、 品 的制备 称取一定量的无水碳酸钠( 4.3)于烧杯中,加入去除二氧化碳气体的去离子水溶解,然后用饱和 氯化钙溶液( 4.10)滴定,直至无白色沉淀产生为止,过滤白色沉淀,分别用 20 mL 去离子水和无水乙 醇各洗涤 1 次,在 105 烘箱中烘至恒重,置于干燥器内冷却后研磨 、 备用。 6.4 标准 样品 6.4.1 氚标准 样品 的制备 量取 8.00 mL 氚标准溶液( 4.14)于 20 mL 样品瓶( 5.8)中,与 12 mL 闪烁液( 4.12)混匀 ,加盖 密封,放入低本底液闪计数器( 5.1)内暗适应 12 h,选择氚水平测量模式进行测量,测量时间不少于 1000 min
18、,也可参见附录 A.2。 DB32/T 3583 2019 6 6.4.2 碳 -14 标准 样品 的制备 准确称取一定量的无水碳酸钠( 4.3)于烧杯中,加入去除二氧化碳气体的去离子水溶解,再加入 一定量的碳 -14 标准溶液( 4.15),调节 pH 值到 10 左右,用饱和氯化钙溶液( 4.10)滴定,直至无白色 沉淀产生为止,过滤白色沉淀,分别用 20 mL 去离子水和无水乙醇各洗涤 1 次,在 105 烘箱中烘 至 恒重, 以碳酸钙( CaCO3)形式计算碳 -14 标准样品 的 活度浓度 。 标准样品 置于干燥器内冷却 研磨、备 用。 6.5 测量 6.5.1 氚的测量 称取 8.
19、000 g 自由水氚( 6.2.1.2)或有机结合氚( 6.2.2.5)样品于 20 mL 样品瓶( 5.8)中,与 12 mL 闪烁液( 4.12)混匀, 加盖密封, 放入低本底液闪计数器( 5.1)内暗适应 12 h,选择氚水平测量模式进 行测量, 氚 测量时间不少于 1000 min,也可参见附录 A.2。测量时选择用外标源或者淬灭源测量样品的 淬灭参数,并与标样和本底样进行比较,若差别较大,则应考虑样品前处理引 入的测量误差。 6.5.2 碳 -14 的测量 称取 2.000g 碳酸钙粉末于 20 mL 样品瓶( 5.8)中,与 14 mL 闪烁液( 4.13)和 4 mL 去离子水混
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