TCVN 8970:2011 Xác định iot-131, bari-140 và cesi-137 bằng phương pháp đo phổ gamma

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8970:2011

THỰC PHẨM - XÁC ĐỊNH IOT-131, BARI-140 VÀ CESI-137 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA

Foodstuffs - Determination of iodine-131, barium-140, and cesium-137 by gamma-ray spectrometric method

Lời nói đầu

TCVN 8970 : 2011 Được xây dựng dựa trên AOAC 973.67 lodine-131, Barium-140 and Cesium-137 in milk and other foods. Gamma-ray spectroscopic method;

TCVN 8971 : 2011 Được xây dựng dựa trên AOAC 996.05 Cesium-134 and Cesium-137 in foods, g-Ray spectrometric method;

TCVN 8972-1:2011 hoàn toàn tương đương với EN 12823-1 : 2000;

TCVN 8972-2:2011 hoàn toàn tương đương với EN 12823-2 : 2000;

TCVN 8973:2011 hoàn toàn tương đương với EN 12821 : 2009;

TCVN 8974:2011 hoàn toàn tương đương với EN 14148 : 2003 và đính chính kỷ thuật 2005;

TCVN 8975:2011 hoàn toàn tương đương với EN 14152 : 2003;

TCVN 8976:2011 hoàn toàn tương đương với EN 14166 : 2009;

TCVN 8977:2011 hoàn toàn tương đương với EN 14130 : 2003;

TCVN 8978:2011 hoàn toàn tương đương với EN 14131 : 2003;

TCVN 8970 : 2011; TCVN 8971 : 2011; TCVN 8972-1 : 2011; TCVN 8972-2 : 2011; TCVN 8973 : 2011 ÷ TCVN 8978 : 2011 do ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F13 Phương pháp phân tích và lấy mẫu biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

THỰC PHẨM - XÁC ĐỊNH IOT-131, BARI-140 VÀ CESI-137 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA

Foodstuffs - Determination of iodine-131, barium-140, and cesium-137 by gamma-ray spectrometric method

CẢNH BÁO - Khi áp dụng tiêu chuẩn này có thể cần phải sử dụng các vật liệu, thiết bị và các thao tác nguy hiểm. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề an toàn khi sử dụng chúng. Người sử dụng tiêu chuẩn này phải tự thiết lập các thao tác an toàn thích hợp và xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi sử dụng tiêu chuẩn.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo phổ gamma để xác định iot-131 (¹³¹I), bari-140 (¹⁴⁰Ba), cesi- 137 (¹³⁷Cs) trong sữa dạng lỏng được bảo quản bằng formaldehyt (HCHO) và xác định iot-131, cesi-137 trong thực phẩm.

Tham khảo Phụ lục A về kết quả thử liên phòng thử nghiệm.

2. Nguyên tắc

Cho một thể tích đã biết của mẫu thử vào cốc đếm được định vị bên trên và xung quanh một detector tinh thể nhấp nháy hình trụ, Nal(TI), của máy đo phổ gamma đa kênh. Bức xạ gamma được đếm trong khoảng thời gian nhất định. Các xung tích lũy từ dải năng lượng photon được tách ra khỏi các nuclid phóng xạ phát tia gamma khác và bức xạ phông bởi các phương trình đồng thời. Kali-40 (⁴⁰K) luôn có mặt là chất nhiễm bẩn tự nhiên và có thể góp phần vào số đếm trong một hoặc nhiều dải pic quang. Các tạp nhiều giữa 4 pic quang được loại ra bằng cách áp dụng kỹ thuật ma trận để tách hoạt độ của 4 nuclid. Phép đo một nguồn chuẩn của từng nuclid đưa ra các hệ số ma trận.

Trong trường hợp đặc biệt, có thể có các sản phẩm phân hạch mới hình thành, ví dụ ¹³³l và ¹³⁵l, các sản phẩm này có thể gây nhiễu do trùng khớp hoàn toàn với pic quang hoặc lẫn vào phép đếm của môi trường liên tục Compton. Các loại nhiễu này có thể được giảm thiểu bằng cách đợi quá trình phân rã của các nuclid phóng xạ có thời gian phân rã ngắn, sau đó đếm tiếp hoặc bằng tách hóa học.

Vì bản chất của nuclid phóng xạ là phát tia gamma, nên sự tắt dần của các tia gamma trong thực phẩm dạng sệt hoặc hỗn hợp thực phẩm đều tương tự như trong sữa hoặc nước. Nhưng đối với các thực phẩm khác, có thể có mặt các nuclid phóng xạ khác. Do đó, trước khi tiến hành tính toán, cần kiểm tra phổ năng lượng gamma của các nuclid phóng xạ khác ngoài ⁴⁰K, ¹³¹l, ¹³⁷Cs và ¹⁴⁰Ba.

3. Thuốc thử

CẢNH BÁO - Phải tuân thủ các cảnh báo an toàn về xử lý và thải bỏ các chất phóng xạ khi làm việc với các hóa chất này.

3.1. Dung dịch chất mang, 10 mg/ml

Chuẩn bị các dung dịch CsCI (1,267 g/100 ml), Nal (1,181 g/100 ml) và BaCI₂.2H₂O (1,779 g/100 ml). Bảo quản các dung dịch trong chai thủy tinh hoặc chai polyetylen.

3.3. Dung dịch chuẩn gốc, 370 Bq/ml

Pha loãng các dung dịch hiệu chuẩn của ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba và ¹³⁷Cs đến xấp xỉ nồng độ như trên.

3.3. Dung dịch chuẩn gốc kali-40, 1,89 lần phân rã ⁴⁰K/min/mg K

Hòa tan 240 g KCI (tương đương với 126 g K) trong 3 lít nước đựng trong cốc có mỏ và pha loãng đến 3,5 lít.

3.4. Dung dịch hiệu chuẩn

Đối với ¹³⁷Cs và ¹⁴⁰Ba, thêm từ 3 ml đến 5 ml dung dịch chất mang (3.1) vào 3 lít nước đựng trong cốc có mỏ, trộn và thêm một lượng dung dịch chuẩn gốc (3.2), đủ để giảm sai số trong khi đếm đến khoảng 1 %, khi được đếm trong khoảng 10 min đến 100 min, trộn và chỉnh pH đến khoảng từ 3,5 đến 4,5 và pha loãng đến 3,5 lít.

Chuẩn bị dung dịch ¹³¹l tương tự, nhưng chỉnh pH đến 8,5.

4. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và các thiết bị, dụng cụ sau đây:

4.1. Nguồn hiệu chuẩn

Các năng lượng gamma, ít nhất có một mức năng lượng gần phổ ¹³⁷Cs nhất, với năng lượng biết chính xác và tạo được số lượng pic quang đủ lớn. Các nguồn rắn, khoảng 4 x 10^-3 Bq, được ưu tiên hơn các nguồn lỏng. ²⁰⁷Bi là nguồn đơn thích hợp có vài pic quang; ¹³⁷Cs và ⁶⁰Co là cặp nguồn tốt.

4.2. Máy đếm

Máy đo phổ gamma mức thấp gồm có detector nhấp nháy natri iodua (Nal) đã hoạt hóa bằng TI, được che chắn, kích thước (4 x 4) inch, được nối với máy phân tích xung mạnh đa kênh và hệ thống đọc dữ liệu.

4.3. Cốc đếm, ví dụ cốc có mỏ Marinelli

Sử dụng cốc có mỏ 3,5 lít đối với detector kích thước (4 x 4) inch (xem Hình 1)1⁾.

4.4. Máy trộn hoặc máy đồng hóa cơ học.

Hình 1 - Hình cắt ngang của cốc đếm

5. Lấy mẫu

Mẫu gửi đến phòng thử nghiệm phải đúng là mẫu đại diện. Mẫu không bị hư hỏng hoặc thay đổi trong suốt quá trình vận chuyển hoặc bảo quản.

Việc lấy mẫu không được quy định trong tiêu chuẩn này, nên lấy mẫu theo các tiêu chuẩn cụ thể có liên quan.

6. Chuẩn bị mẩu thử

Đối với các mẫu sữa không cần phải chuẩn bị đặc biệt. Đối với các mẫu thực phẩm khác, loại bỏ các phần không ăn được như xương, lõi táo, vỏ hạt và vỏ trứng. Đồng hóa mẫu trong máy trộn hoặc máy đồng hóa cơ học (4.4). Các mẫu đã chuẩn bị sẵn để tiêu thụ thì không cần phải đồng hóa bằng máy, nhưng phải trộn kỹ để đảm bảo mẫu đại diện.

7. Cách tiến hành

Sử dụng nguồn phóng xạ hiệu chuẩn (4.1) đặt tại giữa detector, điều chỉnh máy đo phổ (4.2) để bao trùm dải ít nhất từ 0 meV đến 2 meV, với các khoảng (các kênh) 10 keV hoặc 20 keV. Chỉnh điện áp hoặc độ nhạy sao cho 2 pic quang gamma chuẩn nằm trong các kênh thích hợp của chúng. Kiểm tra và điều chỉnh các nguồn hiệu chuẩn (4.1) hàng ngày.

Đặt cốc đếm (4.3) chứa 3,5 lít dung dịch hiệu chuẩn (3.4) lên trên detector và đếm trong khoảng thời gian đủ để giảm sai số đếm đến khoảng 1 % (từ 10 min đến 100 min). Lặp lại với từng dung dịch hiệu chuẩn và với nước. Hiệu chuẩn lại máy đo phổ (4.2) hàng năm hoặc thường xuyên nếu độ phân giải của tia gamma thay đổi.

Chuyển 3,5 lít mẫu thử đã chuẩn bị và được giữ ở nhiệt độ phòng vào cốc đếm (4.3), đặt lên trên detector và đếm trong 100 min hoặc trong một khoảng thời gian đủ để cho số đếm mang tính thống kê mong muốn.

8. Tính kết quả

8.1. Hiệu suất đếm

Tổng các số đếm đơn lẻ quan sát được trong các kênh của dải pic quang đối với từng dung dịch hiệu chuẩn. Trừ đi tổng số đếm phông đối với cùng một dải pic quang. Chia số đếm thực cho thời gian đếm tính bằng phút và lượng nuclid phóng xạ được tính bằng becquerel (Bq) và ghi lại hiệu suất đếm bằng số đếm trên phút trên becquerel [(min.Bq)^-1] cho từng loại.

8.2. Hệ số nhiễu

Khi đếm dung dịch chuẩn của từng nuclid phóng xạ ¹³¹l, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁰Ba, ⁴⁰K, hệ số nhiễu phân đoạn của mỗi nuclid phóng xạ đối với mỗi dải năng lượng khác là tỷ số của tốc độ đếm thực trong dải năng lượng của từng nuclid phóng xạ khác so với tốc độ đếm thực trong dải năng lượng photon riêng của chúng. Ví dụ: hệ số nhiễu phân đoạn ¹³¹l đối với dải năng lượng ¹³⁷Cs là tỷ lệ của tốc độ đếm thực của ¹³¹l trong dải năng lượng ¹³⁷Cs so với tốc độ đếm thực trong dải năng lượng photon ¹³¹l.

Tốc độ đếm thực (giá trị quan sát được trừ đi phông) của ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba, ¹³⁷Cs và ⁴⁰K trong các dải năng lượng photon tương ứng là N_i, N_b, N_c và N_k, được tính theo bốn công thức sau đây:

N_i = l + f_biB+ f_ciC + f_kiK                           (1)

N_b = f_ibI + B + f_cbC + f_kbK                         (2)

N_c = f_icI + f_bcB + C + f_kcK                         (3)

N_k = f_ikI + f_bkB + f_ckC + K                         (3)

Trong đó:

I, B, C và K tương ứng là tốc độ đếm đối với ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba, ¹³⁷Cs và ⁴⁰K;

f là hệ số phân đoạn hay sự phân bố nuclid trong dải cụ thể, được biểu diễn bằng hai chỉ số dưới: chỉ số đầu tiên biểu thị các số đếm với nuclid dải năng lượng (cột dọc) và chỉ số thứ hai là các số đếm dải năng lượng photon của nuclid (hàng ngang).

Giải đồng thời bốn công thức từ (1) đến (4) bằng đại số ma trận, tính được tốc độ đếm thực đối với từng nuclid là:

l = W₁N_i + W₂N_b + W₃N_c + W₄N_k                          (5)

B = X₁N_i + X₂N_b + X₃N_c + X₄N_k                            (6)

C = Y₁N_i + Y₂N_b + Y₃N_c + Y₄N_k                            (7)

K = Z₁N_i + Z₂N_b + Z₃N_c + Z₄N_k                             (8)

Trong đó:

W, X, Y và Z là các hằng số, được sử dụng để tìm nồng độ của bốn nuclid trong mẫu.

Việc hiệu chuẩn để thu được các giá trị đối với các hằng số trong các công thức từ (5) đến (8) là có thể thực hiện được trong khi điều chỉnh thiết bị và phương thức hoạt động giữ không đổi, các nuclid phát tia gamma được giới hạn đến 4 nguyên tố trong ma trận. Nên sử dụng máy tính để tính các hằng số trong các công thức từ (5) đến (8). Sau đó, xác định các nồng độ của ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba, ¹³⁷Cs và ⁴⁰K trong mẫu, trong trường hợp không có máy tính thì tổng hợp các số đếm trong từng pic quang, trừ đi phông và áp dụng các công thức từ (5) đến (8).

8.3. Hoạt độ của iot-131, bari-140, cesi-137, kali-40

Hoạt độ của iot-131, bari-140, cesi-137, kali-40 trong mẫu thử, tương ứng là C_j, C_b, C_c, C_k, được tính bằng becquerel trên lít (Bq/I), theo các công thức:

                   (9)

                  (10)

                   (11)

                  (12)

Trong đó:

I, B, C và K tương ứng là tốc độ đếm đối với ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba, ¹³⁷Cs và ⁴⁰K, tính bằng số đếm trên phút (min^-1);

E_i, E_b, E_c, E_k tương ứng là hiệu suất đếm đối với các dung dịch chuẩn của ¹³¹l, ¹⁴⁰Ba, ¹³⁷Cs, ⁴⁰K, tính bằng số đếm trên phút trên becquerel [(min.Bq)^-1];

V là thể tích mẫu thử, tính bằng lít (I).

9. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải ghi rõ:

a) mọi thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu thử;

b) phương pháp lấy mẫu đã sử dụng, nếu biết;

c) phương pháp thử đã dùng, viện dẫn tiêu chuẩn này;

d) tất cả các chi tiết thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc tùy chọn cùng với các chi tiết bất thường nào khác có thể ảnh hưởng đến kết quả;

e) kết quả thử nghiệm thu được.

PHỤ LỤC A

(Tham khảo)

Phép thử liên phòng thử nghiệm

Mẫu sữa thứ nhất có chứa các lượng bổ sung tăng dần ¹³¹l, ¹³⁷Cs và ¹⁴⁰Ba, được xác định bằng ba lần phân tích tại 25 phòng thử nghiệm và mẫu sữa thứ hai có chứa các lượng bổ sung tăng dần ¹³¹l, được xác định bằng ba lần phân tích tại 40 phòng thử nghiệm.

Bảng A.1 - Trung bình kết quả ba lần phân tích sữa có chứa các lượng bổ sung tăng dần ¹³¹l, ¹³⁷Cs và ⁴⁰Ba

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] JAOAC 56, 204(1973).

[2] JAOAC 65, 1039(1982).

[3] JAOAC 69, 270, 301(1986)

[4] JAOAC 72, 667(1989).