Radyokimyasal ayırma teknikleri kullanılarak sedimentlerde 210Pb ve 210po aktivite derişimlerinin belirlenmesi

Abstract

210Pb ve 210Po gibi radyonüklitler, sediment, toprak, bitki gibi çevresel örneklerde, belirli düzeylerde bulunabilen uranyumun bozunma zincirinden ileri gelen gösterge (indikatör) izotoplardır. Doğal fon radyasyonunun önemli bileşenlerinden olan bu radyonüklitler, radyotoksik olmaları nedeniyle gıda ve içme suyu yoluyla vücuda alınmaları halinde neden olacakları iç ışınlama sebebiyle iç doz bakımından önem arz ederler. Bu nedenle, radyonüklite özgü teknikler kullanılarak, 210Pb ve 210Po analizleri yapılmalıdır.Bu tez çalışmasında sertifikalı referans malzemeler olan gölet sedimenti (IAEA-384) ve yosun toprağı (IAEA-447) örnekleri kullanılarak, 210Po ve 210Pb aktivite derişimleri belirlenmiştir. Bu amaçla sediment ve toprak örneklerine önce liç işlemi uygulanmıştır. Elde edilen çözelti, ekstraksiyon kromotografik kolona yerleştirilen Sr/Pb reçinelerden geçirilmiştir. Uygun miktar ve derişimlerdeki asit yardımıyla, 210Po ve 210Pb radyonüklitleri ayrı ayrı çözeltiler halinde toplanmıştır. Daha sonra polonyum, spontan biriktirme yöntemi ile gümüş diske alınmış ve önceden kalibre edilmiş yüksek enerji ayırma güçlü alfa spektrometresi (HRAS) ile aktivite derişimi belirlenmiştir. Kurşun ise, PbC2O4 veya PbSO4 olarak çöktürüldükten sonra cam vialde sıvı sintilasyon kokteyliyle (Optiphase Hisafe-3) karıştırılarak çok düşük doğal fona sahip Quantulus 1220 sıvı sintilasyon sayım sistemi (LSC) ile aktivite derişimleri belirlenmiştir. LSC tekniğinde, alfa-beta pik şekli ayırma (PSA) protokolüne göre beta spektrumları elde edilmiştir. Ortalama kimyasal verimler, polonyum için 209Po izleyicisi kullanarak %23-26 ve kurşun için ise kararlı kurşun taşıyıcısı kullanılarak %66-72 olarak belirlenmiştir. 210Po'un ortalama aktivite derişimi IAEA-447 için 416±31 Bq/kg, IAEA-384 için 23±3 Bq/kg olarak ölçülmüştür. 210Pb'nin ortalama aktivite derişimi ise IAEA-447 için 418±54 Bq/kg ve IAEA-384 için ise 23±3 Bq/kg'dır. Bu değerler, sertifika değerleri ile karşılaştırıldığında, 210Po aktivite derişimleri %0,5-4,5, 210Pb aktivite derişimleri ise %1,7-4,5 sertifika değerlerinden farklı bulunmuştur. Sırasıyla HRAS ve LSC ölçüm teknikleri ile elde edilen sonuçlar, sediment ve toprak örneklerinde 210Po ve 210Pb aktivite derişimlerini belirlemek için uygulanan radyokimyasal ayırma yöntemlerinin geçerliliği kanıtlanmıştır. Bu tez, gerçekliği kanıtlanan bu yöntemlerin, bazı ilave modifikasyon yapılarak başka türdeki numunelerin analizine de uygulanabileceğini göstermektedir.

Radionuclides like 210Pb and 210Po, can be found at a certain level in environmental samples such as sediment, soil and plant. Therefore they are indicator isotopes coming form the decay chain of uranium. They are the main components of background radiation have significant importance in terms of internal dose due to their radiotoxicity when taken into body via food and drinking. Therefore, 210Pb and 210Po analysis should be done by using radionuclide-specific techniques.In this study, activity concentrations of 210Pb and 210Po were determined in lagoon sediment (IAEA-384) and moss soil (IAEA-447), which are certified reference materials. For this purpose, first a leaching process was applied to the sediment and soil samples. The obtained solution was passed through Sr/Pb resins placed in extraction chromatography columns. 210Pb and 210Po radionuclides were eluated from the column seperately by using suitable amount and concentration of acids. After then, polonium was deposited spontaneously on to silver disc and its activity concentration was determined with pre-calibrated high resolution alpha spectrometry (HRAS). After the precipitation of lead as PbC2O4 or PbSO4, it was mixed with liquid scintillation coctail (Optiphase Hisafe-3) in glass vial and its activity concentration was determined with Quantulus 1220, very low background liquid scintillation counting system (LSC). In this LSC technique, beta spectrums were obtained by using alpha-beta puls shape analysis (PSA) protocols. Mean chemical yields were determined as 23-26% by using 209Po tracer for polonium and 66-72% by using stable lead carrier for lead. Mean activity concentration of 210Po was found as 416±31 Bq/kg for IAEA-447 and 23±3 Bq/kg for IAEA-384. Mean activity concentration of 210Pb was found as 418±54 Bq/kg for IAEA-447 and 23±3 Bq/kg for IAEA-384. 210Po activity concentration was found to agreed with the certifed value by 0.5-4.5 % and 210Pb activity concentration was found to agreed with the certifed value by 1.7-4.5 %. The obtained results using HRAS and LSC techniques respectively, demonstrate the validity of the radiochemical seperation procedure used to determine 210Po and 210Pb activity concentrations in sediment and soil samples. This thesis shows that this verified radiochemical procedure can also be applied to the analysis of other kinds of samples with some additional modifications.