Методы определения. Определения трития в объектах внешней среды основано на выделении водной фазы почвы, растительности и биосубстратов. Водную фазу, обогащенную тритием, очищают от продуктов деления с последующим определением активности трития на жидкостном сцинтилляционном счетчике.

4.2. К а л и й

Природный калий состоит из трех изотопов, двух стабильных ³⁹К (93,08%) и ⁴¹К (6,91%) и одного радиоактивного  ⁴⁰К (0,01%). Период полураспада – 1,3210⁹ лет со средней энергией излучения частиц 523 кэВ. Известно 9 радиоактивных искусственных изотопов с массовыми числами 37, 4244.

Содержание в природе. ⁴⁰К содержится в живых организмах и своим излучением создает естественное (фоновое) облучение. Остальные радиоактивные изотопы К в природе не встречаются. ⁴²К используется как индикатор в аналитической химии, биологии, медицине.

Методы определения. В окружающей среде растительности, почве и молоке К определяют на фотометре со светофильтрами по резонансным линиям 766,5 – 769,9 нм. По данным измерения стандартных растворов строят график зависимости между показаниями прибора и концентрацией в растворе.

4.3. Ц е з и й

Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа ¹³³Cs. Известны 23 радиоактивных изотопа цезия с массовыми числами 123132, 134144. Наибольшее практическое значение имеет ¹³⁷Cs. Период полураспада 30,1 года, максимальная энергии -частиц  514 кэВ, -квантов (моноэнергетичен)  661 кэВ. В небольших количествах радиоактивные изотопы цезия содержатся практически во всех объектах внешней среды.

Получение. Образуется при делении ядер атомов тяжелых элементов при ядерных реакциях на АЭС и при взрывах, а также при помощи ускорителей заряженных частиц. Промышленное получение цезия осуществляют выделением из смеси осколочных продуктов различными методами. В растворе продуктов деления урана двухгодичной давности содержание цезия 137 составляет 4,85% , в растворе пятилетней давности  15,2% суммарной активности. В свежих продуктах деления урана содержится до 6% изотопов цезия.

Применяется в химических и радиобиологических исследованиях, в -дефектоскопии, в радиационной технологии ¹³⁷Сs используют в качестве источника -излучения.

Метод определения. В объектах внешней среды определение цезия 137 проводят путем -спектрометрии или радиохимическими методами путем предварительного концентрирования с последующим осаждением на носителях.

4.4. С т р о н ц и й

Природный стронций состоит из смеси стабильных изотопов: ⁸⁴Sr (0,56%), ⁸⁶Sr (9,86%), ⁸⁷Sr (7,02%), ⁸⁸Sr (82,56%). Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 7783, 85, 8999. Наибольший токсикологический интерес представляет ⁹⁰Sr с периодом полураспада 28,1 года. Чистый -излучатель, средняя энергия бета частиц  196 кэВ.

Содержание в природе. ⁹⁰Sr как аналог кальция активно участвует в обмене веществ растений и животных. Из стратосферы стронций в виде глобальных выпадений попадает на почву, в растения стронций может поступать непосредственно при прямом загрязнении листьев из почвы через корни. Относительно большое количество радионуклидов накапливают бобовые и злаки.

Образуется при делении ²³⁵U в ядерно-энергетических установках и при взрывах. Благодаря медленному распаду относительное содержание ⁹⁰Sr в смеси продуктов деления урана постепенно увеличивается: через 3 месяца на долю стронция приходится около 13% суммарной активности, через 1520 лет  25%.

Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Стронций, образующийся в ядерных реакторах, может поступать в теплоноситель. При очистке теплоносителя  в газообразные и жидкие отходы. В результате крупных ядерных испытаний и аварий на АЭС.

Методы определения. Радиоактивный стронций определяют по дочернему иттрию, который осаждается в виде оксалатов (при загрязнении радионуклидом менее одного года) и другими методами с последующим определением активности на низкофоновых установках.

4.5. Ц е р и й

Природные изотопы ¹³⁶Се (0,195%), ¹³⁸Се (0,265%), ¹⁴⁰Се (88,45%), ¹⁴²Се (11,10%). Известны искусственные радиоактивные изотопы с массовыми числами 129135, 137, 139, 141, 134148. Радиоактивные изотопы церия получают в ядерном реакторе при делении ядер атомов тяжелых элементов или при ядерных взрывах. Содержание изотопов церия в неразделенной смеси продуктов деления составляют 6 %. Интерес представляет ¹⁴⁴Се, применяемый в медицине, период полураспада 284,3 суток, чистый -излучатель. Энергия излучения -частиц  91 кэВ.

Методы определения. Определение содержания ¹⁴⁴Се в объектах окружающей среды проводят по -, -излучению на --радиометрах или спектрометре. При радиохимическом определении в объектах внешней среды ¹⁴¹Се и ¹⁴⁴Се основано на групповом осаждении изотопов редкоземельных элементов с носителем лантаном в виде оксалатов и гидрооксидов с последующим разделением.

4.6. П л у т о н и й

Характеристика изотопов. Стабильных изотопов не обнаружено. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 232246. Практическое значение имеют ²³⁸Pu и ²³⁹Pu. ²³⁹Pu  период полураспада 24360 лет, испускает -частицы с энергией 5,15 мэВ.

Содержание в природе. ²³⁹Pu в природе образуется в урановых рудах в результате действие нейтронов на ²³⁸U; его содержание в рудах колеблется от 0,4 до 15 частей элемента на 110¹² частей урана. Изотопы плутония получают в урановых реакторах. Также образуется при испытаниях ядерного оружия. Антропогенными источниками поступления в окружающую среду, являются испытания ядерного оружия, некоторые этапы ядерного топливного цикла, аварии на атомных электростанциях, связанные с разгерметизацией ядерных систем. Производство и переработка ядерного топлива, захоронение радиоактивных отходов также является источником поступления плутония в окружающую среду.

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к загрязнению плутонием наряду с другими радионуклидами значительных территорий.

Методы определения. В окружающей среде для количественного определения плутония используют кулонометрический (чувствительность 510^9 г/мл), люминесцентный (510^9 г/мл), радиометрические с адсорбцией на сцинтилляторе или после предварительного концентрирования ²³⁹Pu до содержания 1,9 Бк/л и другие методы.

4.7. У г л е р о д

Природный углерод состоит из смеси двух стабильных изотопов ¹²C (98,0992%) и ¹³С (1,108%). Известно 6 радиоактивных изотопов с массовыми числами 911 и 1416. Наибольшее значение с точки зрения радиационной опасности представляет долгоживущий изотоп ¹⁴С, количество которого в природной смеси изотопов углерода составляет 110^10 %. Максимальный пробег -частиц в веществе очень мал  31мг/см². Максимальная энергия -частиц составляет 155 кэВ. Получают при облучении ¹⁴N нейтронами.

Антропогенные источники поступления ¹⁴С в окружающую среду в основном  выбросы и сточные воды АЭС. Выброс изотопа ¹⁴С из реакторов с графитовым замедлителем оценивается в 100 ГБк/МВтгод, из реакторов типа РБМК, ВВЭР и др.  220370 МБк/МВтгод. ¹⁴С является также одним из компонентов по регенерации ядерного топлива. В отработавших ТВЭЛах содержится до 75% ¹⁴C, образовавшегося в результате нейтронной активации примесей топлива и теплоносителя.

При попадании в окружающую среду ¹⁴С участвует в фотосинтезе, накапливается в растениях, хорошо мигрирует по пищевым цепочкам. 10% ¹⁴С из атмосферы поглощается наземными биоценозами. Остальные 90% ¹⁴C фиксируются морскими организмами, в основном фитопланктоном.

Методы определения. Определение содержания ¹⁴С в объектах окружающей среды основано на превращении исходного органического вещества в бензол, являющегося растворителем жидкой сцинтилляционной системы. Измерение активности ¹⁴С проводится на жидкостном сцинтилляционном счетчике.

4.8. Й о д

Природный изотоп йода  ¹²⁷I. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 115126, 128141. С точки зрения радиационной опасности интерес представляет ¹³¹I, ¹³²I, ¹³³I, ¹²⁹I.

Содержание в природе. ¹²⁹I, ¹³¹I, ¹³²I, ¹³³I образуется в реакциях деления урана и плутония с выходом соответственно 0,8, 3,1, 4,7, 6,9%.

Применение. ¹³¹I и ¹²⁵I применяется в физической химии, биологии, медицине.

Антропогенными источниками поступления в окружающую среду радиоактивного йода являются ядерные взрывы и атомные электростанции. Йод характеризуется высокой миграционной способностью. Поступая во внешнюю среду, он включается в биологические цепи миграции, становится источником внешнего и внутреннего облучения.

Методы определения. В объектах внешней среды наличие йода определяют по данным радиометрических и спектрометрических исследований. При использовании радиохимических методов, йод переводится в состояние с последующей экстракцией и выделением йодистого серебра.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества / Под ред. В.А. Филова и др.  Л.: Химия , 1990.

2. Марьянов Б. М. Радиометрическое титрование.  М.: Атомиздат, 1971.  168 с.

3. Савельев И. В. Курс физики: В 5 кн. Кн. 5. Квантовая оптика.  М.: Астрель, АСТ, 2003.

4. Современные методы разделения и определения радиоактивных элементов.  М.: Наука, 1989.  312 с.

5. Harvey D. Modern analytical chemistry. McGraw-Hill, 2000.  816 p.

6. Moens L., Jakubowski N. Double-Focusing Mass Spectrometers in ICP-MS // Analytical News & Features.  1998.

7. Radiation safety training guide for radionuclide users.  1996. – 38 p.