Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10757:2016 ISO 13162:2011 Chất lượng nước-Xác định nồng độ hoạt độ cacbon 14-Phương pháp đếm nhấp nháy lỏng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10757:2016

ISO 13162:2011

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT ĐỘ CACBON 14 - PHƯƠNG PHÁP ĐẾM NHẤP NHÁY LỎNG

Water quality - Determination of carbon 14 activity - Liquid scintillation counting method

Lời nói đầu

TCVN 10757:2016 hoàn toàn tương đương với ISO 13162:2011.

TCVN 10757:2016 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 147 Chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Cacbon 14 (¹⁴C) trong môi trường có cả từ nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Từ kết quả của các vụ thử vũ khí hạt nhân, phát thải từ các công trình hạt nhân và việc ứng dụng và xử lý đồng vị, một lượng tương đối lớn ¹⁴C được phát thải vào môi trường. Do tỉ lệ đóng góp đáng kể của ¹⁴C trong liều phóng xạ bên trong của con người, việc quan trắc nồng độ hoạt độ ¹⁴C trong môi trường là cần thiết để theo dõi việc phát tán chúng trong thủy quyển và sinh quyển. ¹⁴C là nhân phóng xạ thứ cấp (~3500 Bq) đóng góp vào hoạt độ phóng xạ tự nhiên của cơ thể con người, sau ⁴⁰K (~6000 Bq).

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT ĐỘ CACBON 14 - PHƯƠNG PHÁP ĐẾM NHẤP NHÁY LỎNG

Water quality - Determination of carbon 14 activity - Liquid scintillation counting method

CẢNH BÁO - Tiêu chuẩn này không đề cập tới mọi vấn đề an toàn liên quan đến người sử dụng. Trách nhiệm của người sử dụng là phải thiết lập thực hành về an toàn, bảo đảm sức khỏe phù hợp với các qui định của quốc gia.

QUAN TRỌNG - Chỉ những nhân viên đã qua đào tạo thích hợp mới được phép tiến hành phép thử theo tiêu chuẩn này.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định các điều kiện cho phép xác định nồng độ hoạt độ ¹⁴C trong mẫu nước môi trường hoặc nước có chứa ¹⁴C bằng phương pháp đếm nhấp nháy lỏng.

Phương pháp này áp dụng cho phân tích mọi phân tử hữu cơ hòa tan trong nước trộn đều với hỗn hợp chất nhấp nháy. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các vi hạt hoặc hạt “lớn” (lipit, axit fulvic, axit humic,...) do trộn không tương ứng với hỗn hợp chất nhấp nháy và nước. Một phần năng lượng beta bị mất mà không gây ra bất kỳ kích thích nào đến hỗn hợp chất nhấp nháy và kết quả đo được sẽ bị ước tính thấp. Phương pháp này không áp dụng cho phân tích ¹⁴C liên kết hữu cơ, phép xác định này cần xử hóa lý học bổ sung (như oxy hóa, đốt cháy).

Tiêu chuẩn này có thể xác định nồng độ hoạt độ ¹⁴C dưới 10⁶ Bq l^-1 mà không cần pha loãng mẫu.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6663-1 (ISO 5667-1), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1: Huớng dẫn thiết kế và kỹ thuật lấy mẫu.

TCVN 6663-3 (ISO 5667-3), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

TCVN 7870-10 (ISO 80000-10), Đại lượng và đơn vị - Phần 10: Nguyên tử và vật lý hạt nhân.

TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC17025), Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.

TCVN 9595-3:2012 (ISO/IEC Guide 98-3:2008), Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995).

ISO 11929, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation - Fundamentals and application (Xác định giới hạn đặc tính (ngưỡng quyết định, giới hạn phát hiện và giới hạn của khoảng tin cậy) đối với phép đo bức xạ ion hóa - Cơ sở và ứng dụng).

3. Ký hiệu, định nghĩa và đơn vị

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng ký hiệu, định nghĩa và đơn vị được nêu trong TCVN 7870-10 (ISO 80000-10), TCVN 9595-3:2012 (ISO/IEC Guide 98-3) và các ký hiệu, định nghĩa, và đơn vị sau:

4. Nguyên lý

Hiện tượng nhấp nháy do tương tác của quá trình bức xạ ion hóa với dung môi và hợp chất tạo ra huỳnh quang (chất nhấp nháy). Cả dung môi và chất nhấp nháy tạo thành hỗn hợp chất nhấp nháy. Hỗn hợp đo đạt được bằng cách thêm hỗn hợp chất nhấp nháy vào mẫu thử để thu được hỗn hợp đồng nhất.

Phần mẫu thử được trộn với hỗn hợp chất nhấp nháy trong lọ đếm để thu được một môi trường đồng nhất. Electron phát ra do ¹⁴C truyền năng lượng của chúng vào môi trường nhấp nháy. Các phân tử được kích thích bởi quá trình này trở lại trạng thái nền của chúng bằng cách phát ra photon được phát hiện bằng detector quang học.

Các xung điện được phát ra bởi các detector quang học được khuếch đại, sắp xếp (để loại bỏ các sự kiện ngẫu nhiên) và được phân tích bằng hệ thống điện tử và phần mềm phân tích số liệu. Tốc độ đếm của các xung điện này cho phép xác định hoạt độ của mẫu thử, sau đó hiệu chính về tốc độ đếm phông nền và hiệu suất phát hiện.

Để xác định tốc độ đếm phông nền, mẫu trắng được chuẩn bị theo cách giống như đối với mẫu thử. Mẫu trắng được chuẩn bị khi dùng nước chuẩn có sẵn với hoạt độ thấp nhất, phù hợp với hoạt độ được đo.

Hiệu suất phát hiện được xác định với một mẫu hiệu chuẩn được chuẩn bị bằng dung dịch ¹⁴C chuẩn (nguồn hiệu chuẩn), hoặc một dung dịch pha loãng của chuẩn này với nước chuẩn, được đo trong cùng điều kiện như đối với mẫu thử.

Mẫu (mẫu trắng, mẫu thử và mẫu hiệu chuẩn) và các điều kiện đo cần phải:

- cùng loại lọ đếm;

- cùng cấu hình hình học nạp mẫu;

- cùng hỗn hợp chất nhấp nháy;

- cùng tỉ số giữa mẫu thử với hỗn hợp chất nhấp nháy;

- ổn định nhiệt độ của thiết bị phát hiện;

- bao gồm giá trị của thông số chỉ thị hiệu ứng dập tắt kể cả trong đường chuẩn.

Điều kiện tiên quyết đối với phép xác định trực tiếp ¹⁴C trong mẫu nước là không có hoặc có thể bỏ qua sự đóng góp từ các nhân phóng xạ phát beta khác, như ⁹⁰Sr và các đồng vị Ra. Khi hàm lượng nhân phóng xạ trong mẫu chưa biết, thì phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn này chỉ cho một hoạt độ tương đương ¹⁴C cho mẫu.

Ví dụ về phương pháp xử lý sơ bộ mẫu được nêu tại Phụ lục C và Phụ lục D.

Xem xét về hiệu chính hiệu ứng dập tắt: Nếu kết quả phép đo bị tác động bởi các điều kiện đặc trưng của hiệu ứng dập tắt hóa học, nên thiết lập một đường cong về hiệu ứng dập tắt. Điều quan trọng là lựa chọn tác nhân dập tắt hóa học phù hợp đối với loại hiệu ứng dập tắt nghi ngờ quan sát được trong mẫu.

5. Thuốc thử và thiết bị

5.1. Thuốc thử

Trong quá trình phân tích, ngoại trừ có các yêu cầu khác, chỉ sử dụng thuốc thử cấp độ phân tích được công nhận.

5.1.1. Nước chuẩn dùng làm mẫu trắng

Nước được dùng làm mẫu trắng phải không có các tạp chất về hóa học hoặc hoạt độ phóng xạ.

Nước chuẩn có thể có nồng độ hoạt độ ¹⁴C thấp, tính bằng becquerel trên lít, tại thời điểm t mà tại đó mẫu được đo.

Mẫu nước có nồng độ hoạt độ ¹⁴C thấp nhất có thể thu được, ví dụ từ nước ngầm (sâu). Chưng cất nước. Nước cất được giữ trong chai thủy tinh borosilicat, để ở nơi tối có nhiệt độ được ổn định. Mẫu nước dùng làm mẫu trắng này cần phải được giữ cách xa khỏi các chất có chứa ¹⁴C. Xác định nồng độ hoạt độ ¹⁴C (t = 0), của nước tính bằng becquerel trên lít và ghi lại ngày xác định (t = 0).

Nên lưu giữ đủ lượng nước dùng làm mẫu trắng có sẵn và chia thành các lượng nhỏ để sử dụng ngay khi cần. Tránh nhiễm xạ ¹⁴C (ví dụ từ CO₂ trong trong không khí) hoặc các loại hoạt độ phóng xạ khác.

Đối với phép đo nồng độ hoạt độ gần bằng 1 Bq l^-1, cần sử dụng nước có nồng độ hoạt độ rất thấp làm nước chuẩn.

5.1.2. Dung dịch nguồn hiệu chuẩn

Để tránh nhiễm xạ chéo, chuẩn bị dung dịch nguồn hiệu chuẩn ở một địa điểm phù hợp cách xa địa điểm tiến hành phân tích ¹⁴C. Cân và cho vào bình định mức đã được cân trước (ví dụ dung tích 100 ml) một lượng dung dịch chuẩn ¹⁴C cần thiết sao cho nồng độ hoạt độ ¹⁴C tạo ra số đếm đủ lớn để đạt được độ không đảm bảo đo theo yêu cầu sau khi pha loãng với nước dùng làm mẫu trắng và lắc đều. Tính nồng độ hoạt độ ¹⁴C của dung dịch chuẩn nội thu được (t = 0), tính bằng becquerel trên lít. Ghi ngày chuẩn bị dung dịch chuẩn này (t = 0).

5.1.3. Dung dịch chất nhấp nháy

Hỗn hợp chất nhấp nháy được chọn theo đặc tính của mẫu phân tích và theo tính năng của thiết bị phát hiện.

Nên sử dụng hỗn hợp chất nhấp nháy ưa nước, đặc biệt đối với phép đo có mức hoạt độ thấp.

Hỗn hợp chất nhấp nháy phải đồng nhất và bền.

Đối với phép đo nước thô có chứa các hạt lơ lửng, nên sử dụng hỗn hợp chất nhấp nháy có thể cho hỗn hợp dạng gel thể tích nước bổ sung.

Dung dịch chất nhấp nháy nên:

- Bảo quản nơi tối, đặc biệt ngay trước khi sử dụng, tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp hoặc ánh sáng huỳnh quang để ngăn ngừa nhiễu phát quang.

- Tuân thủ các điều kiện bảo quản do nhà cung cấp hỗn hợp chất nhấp nháy quy định.

Hỗn hợp (hỗn hợp chất nhấp nháy và mẫu thử) phải được thải bỏ như là chất thải hóa học và tùy thuộc vào hoạt độ phóng xạ mà có thể yêu cầu thải bỏ như là chất thải phóng xạ.

5.1.4. Tác nhân dập tắt

Ví dụ về tác nhân dập tắt hóa học (phi axit): hợp chất clo hữu cơ, nitrometan.

CHÚ THÍCH: Một số tác nhân dập tắt gây độc hoặc nguy hiểm.

5.2. Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường và các thiết bị cụ thể sau:

5.2.1. Máy đếm nhấp nháy lỏng, tốt nhất nên sử dụng thiết bị có bộ phận chuyển mẫu tự động có khả năng đo hoặc hiệu chính cho hiệu ứng dập tắt mẫu.

Nên vận hành ở nhiệt độ không đổi. Tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất.

Phương pháp qui định trong tiêu chuẩn này đề cập đến các loại máy đếm nhấp nháy lỏng (LSC) được sử dụng rộng rãi với các lọ chứa được khoảng 20 ml. Khi sử dụng các lọ khác với các máy đếm thích hợp, thì phương pháp riêng này phải được làm phù hợp với máy đếm đó.

5.2.2. Pipet, phù hợp để

- Chuyển chính xác dung dịch chuẩn (ví dụ micropipet dung tích 100 μl);

- Chuyển chính xác mẫu thử.

5.2.3. Cân, ví dụ có khả năng đọc chính xác đến 0,1 mg.

5.2.4. Lọ đếm

Có nhiều loại lọ chứa dung dịch chất nhấp nháy, được sản xuất từ các vật liệu khác nhau. Phần lớn là lọ được làm bằng thủy tinh và polyetylen (PE). Lọ thủy tinh cho phép quan sát được bằng mắt thường môi trường nhấp nháy; nhưng bị ảnh hưởng nền vốn có do sự có mặt của ⁴⁰K. Tuy nhiên, một số dung môi hữu cơ trong hỗn hợp chất nhấp nháy khuếch tán qua PE, làm gia tăng sự phân hủy hỗn hợp.

Các loại lọ khác gồm có:

- Lọ thủy tinh có mức ⁴⁰K thấp, sẽ có ảnh hưởng phông nền thấp hơn so với lọ thủy tinh “thông thường”;

- Đối với việc xác định nồng độ ¹⁴C rất thấp, sử dụng lọ polytetrafloroetylen (PTFE) hoặc nên sử dụng lọ PE có thành phía trong tráng lớp PTFE. Sự khuếch tán dung môi hữu cơ qua PTFE sẽ chậm hơn qua PE polyetylen. Sử dụng các lọ này với thời gian đếm dài khi đo hoạt độ rất thấp.

Nói chung, nên sử dụng các lọ một lần. Nếu lọ được sử dụng lại, cần áp dụng quy trình làm sạch hiệu quả.

Để tránh nhiễu phát quang, nên bảo quản các lọ đếm nơi tối và tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp hoặc ánh sáng huỳnh quang, đặc biệt là ngay trước khi sử dụng.

CHÚ THÍCH: Các dung dịch chất nhấp nháy nền toluen có thể làm biến dạng lọ PE và các lọ đếm được làm từ polyme là không phù hợp cho áp dụng này. Sự khuyếch tán các dung môi hữu cơ vào và qua thành cũng là một nhược điểm nghiêm trọng đối với các lọ bằng PE.

6. Lấy mẫu và bảo quản mẫu

6.1. Lấy mẫu

Điều kiện lấy mẫu phù hợp với TCVN 6663-1 (ISO 5667-1) và TCVN 6663-3 (ISO 5667-3).

Mẫu phải không bị axit để tránh tạo nên trạng thái cân bằng cacbonic (CO^2-₃, HCO^-₃, H₂CO₃), như được quy định tại TCVN 6663-3 (ISO 5667-3).

Mẫu phòng thử nghiệm nhận được phải là mẫu đại diện, không bị thay đổi trong quá trình vận chuyển hoặc bảo quản và trong hộp chứa không bị hư hỏng. Nên sử dụng bình thủy tinh và nạp đầy chúng đến mức tối đa để giảm thiểu việc trao đổi ¹⁴C với CO₂ trong không khí.

Đối với phép đo hoạt độ ở mức thấp, điều quan trọng là phải tránh mọi sự tiếp xúc của mẫu với không khí trong quá trình trình lấy mẫu.

6.2. Bảo quản mẫu

Nếu yêu cầu, mẫu phải được bảo quản phù hợp với TCVN 6663-3 (ISO 5667-3) đối với cacbon đioxit. Nếu thời gian bảo quản vượt quá quy định trong TCVN 6663-3 (ISO 5667-3), nên bảo quản mẫu trong bình thủy tinh.

7. Cách tiến hành

7.1. Chuẩn bị mẫu

Đối với mẫu thô, thông thường đo mẫu thử được thực hiện mà không loại bỏ chất rắn lở lửng, nếu mẫu có nồng độ của các chất này thấp. Nếu đo hoạt độ mẫu đã lọc hoặc đã ly tâm, việc loại bỏ chất rắn lơ lửng cần phải thực hiện càng sớm càng tốt sau khi lấy mẫu.

7.2. Chuẩn bị nguồn đo

Lượng mẫu thử đã biết và hỗn hợp chất nhấp nháy được đưa vào lọ đếm.

Sau khi đậy nắp lọ đếm, cần phải lắc kỹ để hỗn hợp được đồng nhất.

Nhận dạng lọ phải được viết trên nắp lọ. Thời gian bảo quản tùy thuộc vào hỗn hợp chất nhấp nháy, độ bền của hỗn hợp và đặc tính của mẫu. Nên tiến hành phép đo ngay khi hiệu ứng huỳnh quang hoặc tĩnh điện có thể bỏ qua, (ví dụ sau 12 h).

Để giảm hiệu ứng phát quang, các thao tác trên nên được thực hiện trong ánh sáng mờ (tốt nhất là ánh sáng từ nguồn sợi đốt hoặc ánh sáng đỏ). Ngoài ra, tránh ánh sáng trực tiếp của mặt trời hoặc ánh sáng huỳnh quang.

7.3. Quy trình đếm

Điều kiện đo mẫu thử và phông nền (thời gian đo, số lượng chu kỳ hoặc lặp lại) được xác định theo độ không đảm bảo và giới hạn phát hiện cần đạt.

7.4. Hiệu chuẩn và kiểm tra xác nhận

Kiểm soát thống kê của hệ thống phát hiện phải được giám sát bằng cách đo các lọ chuẩn (phông nền, triti và ¹⁴C) thường do nhà cung cấp thiết bị cung cấp, ví dụ phù hợp với TCVN 7076 (ISO 8258)^[1].

Đo mẫu trắng được tiến hành trước mỗi phân tích hoặc mỗi loạt đo mẫu trong điều kiện đại diện của từng kiểu phép đo (Điều 4).

Cần thiết lập đường cong hiệu ứng dập tắt cho từng loại nền mẫu cần đo. Đường cong hiệu ứng dập tắt chỉ đúng đối với:

a) Một loại thiết bị đo đã cho;

b) Một loại hỗn hợp chất nhấp nháy đã cho;

c) Tỉ số giữa hỗn hợp chất nhấp nháy với mẫu thử đã cho.

d) Một cửa sổ năng lượng đã cho.

e) Một nhân phóng xạ chất phân tích đã cho, ví dụ ¹⁴C.

Thiết lập đường cong hiệu ứng dập tắt thu được đối với một dãy dung dịch chuẩn làm việc (ví dụ 10), có hiệu ứng dập tắt khác nhau. Nền của dung dịch chuẩn làm việc đại diện cho nền của mẫu được đo (cùng chất nhấp nháy lỏng, cùng tỉ số đếm chất nhấp nháy lỏng-mẫu thử). Dung dịch chuẩn làm việc có thể được chuẩn bị như sau:

- Lấy một lượng tương tự dung dịch nước chuẩn ¹⁴C vào từng lọ. Hoạt độ của dung dịch chuẩn đã được kiểm tra xác nhận phải đủ lớn để tỉ số đếm xác định được với độ chụm thống kê đã biết, thậm chí trong trường hợp hiệu ứng dập tắt mạnh;

- Dung dịch chuẩn được chuẩn bị bằng cách thêm nước chuẩn cho đến khi đạt được thể tích của mẫu thử;

- Hỗn hợp chất nhấp nháy được thêm vào để thu được tỉ số mong muốn;

- Ít nhất sử dụng một dung dịch chuẩn làm việc đã được chuẩn bị ở trên. Trong khi các dung dịch chuẩn làm việc khác, tăng lượng tác nhân hiệu ứng dập tắt thêm vào để mô phỏng khoảng dự đoán của giá trị hiệu ứng dập tắt gặp phải trong mẫu được đo.

Đường cong hiệu ứng dập tắt liên quan ε và f_q với hiệu ứng dập tắt của thiết bị được sử dụng để xác định f_q của mẫu thử, ví dụ bằng cách làm khớp với một đường hồi quy nhiều đa thức.

7.5. Điều kiện đo

Phòng đếm được dùng phải phù hợp với thiết bị đo và mức hoạt độ của mẫu.

Phép đo được thực hiện sử dụng cửa sổ năng lượng lớn hơn ngưỡng phát hiện triti cho đến β_max của ¹⁴C (156 keV). Nên chọn kích thước của cửa sổ năng lượng để tối ưu hóa hệ số (ε²/r₀).

Kiểm tra sự xuất hiện các nhân phóng xạ khác bằng cách so sánh tốc độ đếm trong cửa sổ năng lượng tối đa, ví dụ từ 0 keV đến 2000 keV.

Để kiểm tra xác nhận phân bố thống kê của số liệu đếm, nên đếm một mẫu tại một thời điểm: mẫu đầu tiên được đếm một vài lần theo hàng (số lần lặp lại), sau đó mẫu thứ hai được đếm, và tiếp tục như thế.

Đối với phép đo hoạt độ thấp, nên đếm từng mẫu theo trình tự: tất cả mẫu được đếm một lần, sau đó bắt đầu đếm đối với vòng thứ hai và tiếp tục như thế.

Việc đếm theo trình tự cho phép phát hiện hiệu ứng nhiễu ngẫu nhiên hoặc hiệu ứng nhiễu không bền (phát quang, tĩnh điện) mà các thiết bị đo không thể hiệu chính tự động được. Điều này cho phép bất kỳ những nhiễu loạn nào, xảy ra một lần hoặc theo chu kỳ (ví dụ luân phiên đêm và ngày) liên quan đến môi trường của thiết bị đo cũng được xem xét.

8. Biểu thị kết quả

8.1. Khái quát

Trong trường hợp đặc biệt của phép đo nhân phóng xạ bằng dung dịch chất nhấp nháy lỏng, chỉ độ không đảm bảo sơ cấp của các thông số sau đây được giữ lại:

a) Số đếm của mẫu và mẫu trắng;

b) Hiệu suất phát hiện trong cửa sổ năng lượng cần xem xét đối với một thông số chỉ thị hiệu ứng dập tắt đã cho;

c) Thông số hiệu ứng dập tắt, nếu áp dụng hiệu chính;

d) Thể tích hoặc khối lượng mẫu thử.

Độ không đảm bảo khác có thể bỏ qua trong phép tính xấp xỉ đầu tiên (thể tích hoặc khối lượng dung dịch chất nhấp nháy lỏng, thời gian đếm,...). Ví dụ về tính toán bằng chương trình máy tính được nêu ở Phụ lục A.

8.2. Tính nồng độ hoạt độ

Các ký hiệu sử dụng được định nghĩa ở Điều 3.

Nồng độ hoạt độ mẫu của các nhân phóng xạ có trong mẫu được tính theo Công thức (1):

Trong đó:

và

Độ không đảm bảo kết hợp được tính như sau:

Và độ không đảm bảo chuẩn tương đối ε đối với từng giá trị hiệu ứng dập tắt được tính theo Công thức (4):

 bao gồm tất cả độ không đảm bảo đo có liên quan đến nguồn hiệu chuẩn, nghĩa là độ không đảm bảo của dung dịch chuẩn và chuẩn bị nguồn hiệu chuẩn;

Thuật ngữ  phụ thuộc vào mô hình toán học được dùng để làm khớp với đường hiệu ứng dập tắt.

Để tính giới hạn đặc tính (theo ISO 11929), cần tính  nghĩa là độ không đảm bảo chuẩn của c_A là hàm số của giá trị thực của nó, theo Công thức (5):

CHÚ THÍCH: Nếu khối lượng được dùng thay cho thể tích, thì khối lượng của mẫu thử, m, được biểu thị bằng kilogam. Thực hiện các phép tính trung gian bằng các công thức tương tự. Hoạt độ có thể được biểu thị theo hoạt độ trên đơn vị khối lượng (m thay cho V trong công thức ở trên).

Nếu chuyển đổi hoạt độ trên một đơn vị khối lượng, thì nhân hoạt độ với tỉ trọng khối lượng ρ tính bằng gam trên lít, thông số gắn với việc xác định tỉ trọng khối lượng phải được đề cập trong biểu thị hoạt độ và độ không đảm bảo của chúng.

8.3. Ngưỡng quyết định

Theo ISO 11929, ngưỡng quyết định, c*_A được tính theo Công thức (5) với  = 0:

α = 0,05 với k_1-α = 1,65 thường được chọn mặc định.

8.4. Giới hạn phát hiện

Theo ISO 11929, giới hạn phát hiện c^#_A được tính bằng:

β = 0,05 với k_1-β = 1,65 thường được chọn mặc định.

Giới hạn phát hiện có thể được tính bằng cách giải Công thức (7) với  hoặc, đơn giản hơn, bằng cách lặp lại bằng tính xấp xỉ 

Khi lấy α = β, k_1-α  = k_1-β = k và giải Công thức (7) được Công thức (8):

8.5. Giới hạn tin cậy

Theo ISO 11929, giới hạn dưới, , và trên, , được tính sử dụng Công thức (9) và (10):

	(9)
	(10)

Trong đó:

Trong trường hợp này:

γ = 0,05 với k_1-(γ-2)= 1,96 thường được chọn mặc định.

8.6. Tính toán sử dụng hoạt độ trên đơn vị khối lượng

Có thể tính nồng độ hoạt độ bằng cách nhân hoạt độ trên đơn vị khối lượng với tỉ trọng khối lượng ρ tính theo gam trên lít, như sau:

Trong đó:

Độ không đảm bảo, giới hạn đặc tính và giới hạn của khoảng tin cậy có thể được tính sử dụng công thức ở trên [Công thức (2), (6), (7) và (8)] với Công thức (12) và (13).

9. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải tuân thủ các qui định của TCVN ISO/IEC 17025. Báo cáo thử phải bao gồm các thông tin sau:

a) Phương pháp thử đã áp dụng, viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Đánh giá quy trình đã áp dụng

c) Nhận dạng mẫu;

d) Các đơn vị biểu thị kết quả;

e) Kết quả thử, c_A ± u(c_A) hoặc c_A ± U, với giá trị k liên đới.

Có thể đưa ra các thông tin bổ sung như:

e) Xác suất, α, β và (1 - γ);

f) Ngưỡng quyết định và giới hạn phát hiện;

g) Tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng, có những cách khác nhau để thể hiện kết quả:

- Nếu nồng độ hoạt độ phóng xạ, c_A, được so sánh với ngưỡng quyết định (xem ISO 11929) thì kết quả của phép đo cần phải thể hiện là ≤  nếu kết quả thấp hơn ngưỡng quyết định;

- Nếu nồng độ hoạt độ phóng xạ, c_A, được so sánh với giới hạn phát hiện, kết quả của phép đo cần phải thể hiện ≤  và khi kết quả thấp hơn giới hạn phát hiện - nếu giới hạn phát hiện lớn hơn giá trị hướng dẫn, thì phải lập thành tài liệu là phương pháp đo không phù hợp với mục đích của phép đo.

h) Đề cập mọi thông tin liên quan có thể ảnh hưởng và/hoặc để giải thích kết quả.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Ứng dụng số học

Bảng A.1 đưa ra các giá trị thông số cho ba trường hợp nồng độ hoạt độ. Bảng này có thể sử dụng để kiểm tra xác nhận việc tính toán của các công thức khác nhau.

Bảng A.1 - Giá trị các thông số

N_g và N₀ là số xung đếm được tương ứng đối với mẫu và phông nền.

Ví dụ, hàm số để tính ω, k_p, k_q trong Exel1) là:

ω = NORMSDIST [u(c_A/c_A)];

k_p = NORMSINV (p);

k_q = NORMSINV (q).

Phụ lục B

(Tham khảo)

Phương pháp nội chuẩn

B.1. Chuẩn bị mẫu

Đối với từng mẫu nước, cho vào hai lọ đếm, tốt nhất là thực hiện trong ánh sáng mờ với thể tích V₁, tính bằng mililít (xem chú thích) dung dịch chất nhấp nháy sau đó cho một thể tích mẫu có V =20 - V₁, tính bằng mililít. Nhận dạng riêng rẽ hai lọ đếm, ví dụ N và S. Dùng pipet (ví dụ 100 μl), thêm lượng đã biết dung dịch tiêu chuẩn triti vào một trong các lọ đếm này, dán nhãn S. Hoạt độ được thêm vào được gọi là A_s. Theo cách tương tự, cho vào số lượng phù hợp lọ đếm phông nền cần cho quy trình đếm một thể tích dung dịch chất nhấp nháy V₁, tính bằng mililít, sau đó cho một thể tích nước thử mẫu trắng, V₂ = 20 - V₁, tính bằng mililít. Sai số tổng của từng dung dịch được thêm vào phải nhỏ hơn hoặc bằng 1 %. Đánh dấu lên nắp của ba lọ đếm này, ví dụ bằng cách ghi rõ N₁, S₁, N₂, S₂, N₃, S₃... Lắc kỹ các lọ đếm và làm đồng nhất hỗn hợp, ví dụ như dùng máy lắc.

Thực hiện các thao tác như nêu ở trên trong ánh sáng mờ (tốt nhất ánh sáng từ nguồn sợi đốt hoặc ánh sáng đỏ). Tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp hoặc ánh sáng huỳnh quang do có thể gây nhiễu bởi phát quang trong một số mẻ lọ đếm.

Đối với các phép xác định kiểm soát thông thường của các mẫu giống nhau, có thể có sự khác nhau chút ít trong hiệu suất đếm giữa các mẫu. Trong trường hợp này, nên chấp nhận xác định hiệu suất đếm trung bình bằng cách thêm dung dịch nội chuẩn vào hai đến ba mẫu của nhóm hoặc sử dụng hiệu suất của kỹ thuật ngoại chuẩn.

Nên sử dụng nội chuẩn khi dùng lọ đếm bằng polyetylen. Khi sử dụng ngoại chuẩn trong các lọ đếm bằng polyetylen có thể xuất hiện nhiễu vì tốc độ đếm của ngoại chuẩn thay đổi theo thời gian, do thất thoát các thành phần của dung dịch chất nhấp nháy bị khuếch tán qua thành lọ đếm. Những ảnh hưởng này nhỏ hơn đáng kể ở nhiệt độ thấp (từ 4 ^oC đến 10 ^oC) so với ở nhiệt độ cao (từ 20 ^oC đến 25 ^oC).

CHÚ THÍCH: Trong các điều kiện đếm tối ưu, nhiều dung dịch chất nhấp nháy có thể kết hợp đến khoảng 50 % nước, trong trường hợp này V₁ = 10 ml.

B.2. Quy trình đếm

Sau khi lắc, dùng khăn ẩm lau các lọ đếm để không sót lại chất cặn lắng nào nhằm loại bỏ hết sự tích tĩnh điện; sau đó, tránh mọi tiếp xúc với các phần ánh sáng truyền qua của các lọ đếm.

Đặt các lọ đếm theo thứ tự cố định trong LSC: lọ phông nền, mẫu 1, mẫu 1 có bổ sung dung dịch chuẩn nội, mẫu 1, phông nền, mẫu 2, .v.v...

Đếm các lọ trong thời gian đã định nhờ sử dụng một hoặc nhiều kênh đo hoặc đối với các lọ được bổ sung dung dịch chuẩn nội thì đếm đến khi đạt được số đếm đã định trước.

Nói chung, thời gian đếm thường 100 min trên một lọ là đủ. Việc đếm dãy lọ trong các khoảng thời gian đếm ngắn lặp lại thì tốt hơn là đếm trong một thời gian dài, ví dụ thay cho một lần đếm dài 100 min bằng năm lần đếm 20 min; để thực hiện việc này cần có thiết bị đưa mẫu tự động. Thiết bị này giúp cho việc kiểm soát độ ổn định của các mẫu được tốt hơn và giảm khả năng đếm sai không phát hiện được.

Trước khi đếm, nên cân bằng các lọ đếm trong LSC để thích nghi với ánh sáng và nhiệt độ, ví dụ như để qua đêm, do vậy giảm được khả năng nhiễu phát quang xuất hiện trong quá trình đếm.

B.3. Biểu thị kết quả

Sử dụng công thức tổng quát có tính đến hiệu suất đếm được tính theo Công thức (B.1):

Trong đó:

r_s là tốc độ đếm của mẫu có bổ sung dung dịch chuẩn nội, tính bằng số xung trên giây (s);

r_g là tốc độ đếm của mẫu không có bổ sung dung dịch chuẩn nội, tính bằng số xung trên giây (s);

A_s là hoạt độ được thêm vào.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Chiết cacbon tổng: đếm tách

C.1. Nguyên lý

Xác định tổng cacbon trong mẫu nước (US EPA method 9060A[2]). Sản phẩm có chứa cacbon trong mẫu nước được thủy phân và oxy hóa thành CO₂ dưới dòng khí trơ (ví dụ nitơ hoặc agon), và CO₂ được kết tủa dưới dạng CaCO₃ trong bẫy (Tài liệu tham khảo [3] [4] [5]). CaCO₃ được chuyển thành dung dịch vào lọ đếm thủy tinh đã được cân trước. Dung dịch được làm bay hơi cho đến khi khô kiệt và cân lọ. Sau đó canxi cacbonat được hòa tan trước khi đếm.

Phương pháp mô tả áp dụng cho mẫu nước có thể tích 0,25 l, với lượng CaCO₃ dạng kết tủa từ 80 mg đến 105 mg. Cần dùng chất mang cacbonat (natri cacbonat khan), có hàm lượng ¹⁴C đã biết. Với thời gian đếm 180 min và thể tích mẫu 0,25 I, giới hạn phát hiện có thể bằng 0,030 Bq l^-1.

Điểm chính là tránh mọi sự pha trộn cacbon có chứa trong mẫu với ¹⁴C trong không khí phòng thử nghiệm và trong thuốc thử được dùng.

C.2. Thuốc thử

Trong quá trình phân tích, ngoại trừ có yêu cầu khác, chỉ sử dụng thuốc thử cấp độ phân tích được công nhận.

C.2.1. Natri pesunphat

C.2.2. Dung dịch bạc nitrat, bạc nitrat 40 g l^-1

C.2.3. Natri cacbonat, khan

C.2.4. Axit clohydric, 0,6 mol I^-1

C.2.5. Amoni hydroxyt, đậm đặc 250 g l^-1

C.2.6. Amoni hydroxyt, 0,1 mol l^-1

C.2.7. Canxi clorua, 1,5 mol I^-1

C.2.8. Metanol

C.2.9. Khí trơ

C.2.10. Nước cất

C.2.11. Canxi cacbonat

C.2.12. Natri hydroxyt

C.2.13. Chất hấp thụ CO₂, ví dụ Carbo-sorb^® E2)

C.2.14. Hỗn hợp chất nhấp nháy, ví dụ Permafluor^® E⁺³⁾

C.3. Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường và cụ thể như sau:

C.3.1. Cân phân tích

C.3.2. Bể cách thủy

C.3.3. Bể siêu âm

C.3.4. Thiết bị bằng thủy tinh, bình đáy tròn ba cổ, hai bình chứa, ống, bốn bẫy.

C.3.5. Đồng hồ đo lưu lượng, hai chiếc

C.3.6. Pipet, ví dụ pipet một hoặc hai vạch, hoặc ví dụ pipet thể tích cố định, pipet có thể điều chỉnh theo thể tích cần.

C.4. Chiết

C.1.4. Yêu cầu chung

Quy trình chiết phải tránh được quá trình cacbon hóa dung dịch tạo kết tủa và nhiễm bẩn mẫu từ không khí phòng thử nghiệm.

C.4.2. Chuẩn bị dung dịch tạo kết tủa

Cho vào 400 ml NH₄OH 0,1 mol l^-1 (C.2.6) 100 ml CH₃OH (C.2.8). Lắc đều. Sau đó thêm 4 ml CaCI₂ 1,5 mol l^-1 (C.2.7).

C.4.3. Chuẩn bị bẫy

Trong bẫy 1 (C.3.4) cho 70 ml HCI 0,6 mol l^-1 (C.2.4). Trong bẫy 2 đến 4, cho vào dung dịch tạo kết tủa (C.4.2, ví dụ 125 ml cho mỗi bẫy), cần làm mát bẫy bằng đá.

C.4.4. Tách hóa học

Cho đầy vào một bình chứa mẫu nước (25 ml), một vài giọt NH₄OH đậm đặc (C.2.5) để đạt được pH bằng 10. Nạp vào một bình khác 5 ml dung dịch bạc nitrat (C.2.2). Trong bình đáy tròn, thêm 5 g Na₂S₂O₈ (C.2.1). Nếu cần, thêm Na₂CO₃ khan (C.2.3) làm chất mang để có được từ 80 mg đến 105 mg CaCO₃. Dùng khí trơ (C.2.9) để làm sạch tất cả thiết bị (bình chứa, bình cầu, bẫy), kiểm tra sự rò rỉ bằng lưu lượng kế (C.3.5). Cho một nửa mẫu vào bình, sau đó dung dịch AgNO₃, sau đó cho phần mẫu còn lại. Thực hiện quy trình chiết trong khoảng 2 h. Làm ấm bình sẽ giúp cho khí bay hơi hoàn toàn.

C.4.5. Thu hồi canxi cacbonat

Bảo vệ bẫy khỏi không khí, đổ bớt dung dịch trong bẫy 2 đến bẫy 4, đến khoảng 40 ml. Sau 10 min trong bể siêu âm (C.3.3), chuyển các thành phần trong bẫy vào ống ly tâm, tráng bẫy bằng NH₄OH 01 mol l^-1 (C.2.6).

Sau khi ly tâm (ví dụ 10 min với tốc độ 3 000 r min^-1), gạn dung dịch, và thêm 10 ml NH₄OH 0,1 mol l^-1. Đặt ống này trong bể siêu âm trong 10 min. Chuyển dung dịch vào lọ đếm đã được cân trước, lọ này được gọi là lọ mẫu thử. Làm bay hơi đến khô kiệt. Bảo quản lọ trong bình hút ẩm và để nguội đến nhiệt độ phòng. Cân lọ và các thành phần trong lọ. Hiệu suất chiết sau đó được xác định.

C.5. Chuẩn bị nguồn đo

C.5.1. Chuẩn bị mẫu trắng

Cho vào lọ đếm, 80 mg đến 105 mg CaCO₃ (tương tự như trong mẫu thử), 4,4 ml nước cất (C.2.10) và 0,5 ml dung dịch NaOH 50 g l^-1 (C.2.12) và Na₂CO₃ 10 g l^-1. Lắc nhẹ và đặt lọ trong bề siêu âm trong 10 min. Kiểm tra xác nhận tính đồng nhất của dung dịch.

Thêm 0,1 ml chất hấp thụ CO₂ (C.2.13) và 5 ml hỗn hợp chất nhấp nháy (C.2.14) vào lọ. Lắc nhẹ và đặt lọ trong bể siêu âm trong 10 min. Kiểm tra xác nhận tính đồng nhất của dung dịch.

C.5.2. Chuẩn bị mẫu thử

Cho vào lọ mẫu thử, 4,4 ml nước cất (C.2.10) và 0,5 ml dung dịch NaOH 50 g l^-1 (C.2.12) và Na₂CO₃ 10 g l^-1. lắc nhẹ và đặt lọ trong bể siêu âm trong 10 min. Kiểm tra xác nhận tính đồng nhất của dung dịch.

Thêm 0,1 ml chất hấp thụ CO₂ (C.2.13) và 5 ml hỗn hợp chất nhấp nháy (C.2.14) vào lọ. Lắc nhẹ và đặt lọ trong bể siêu âm trong 10 min. Kiểm tra xác nhận tính đồng nhất của dung dịch.

C.6. Quy trình đếm

Tiến hành theo 7.3.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Chiết cacbon tổng: đếm hấp thụ

D.1. Nguyên lý

Tổng cacbon được xác định trong mẫu nước (US EPA method 9060[2]). Sản phẩm có chứa cacbon trong mẫu nước được thủy phân và oxy hóa thành CO₂ dưới dòng khí trơ (ví dụ nitơ hoặc agon), và CO₂ được hấp thụ vào lọ LSC.

Phương pháp mô tả áp dụng cho lượng nước có chứa khoảng 0,01 g cacbon.

Điểm chính là tránh mọi sự pha trộn cacbon có chứa trong mẫu với ¹⁴C trong không khí phòng thử nghiệm và trong thuốc thử được dùng.

D.2. Thuốc thử

Trong quá trình phân tích, ngoại trừ có yêu cầu khác, chỉ sử dụng thuốc thử cấp độ phân tích được công nhận.

D.2.1. Kail pemanganat, 100 g I^-1.

D.2.2. Axit sunphuric, 4 mol l^-1

D.2.3. Axit oxalic 80 g l^-1

D.2.4. Khí trơ

D.2.5. Nước cất

D.2.6. Silica khô, cỡ hạt từ 1 mm đến 3 mm có chỉ thị màu

D.2.7. Chất hấp thụ CO₂, ví dụ Carbo-sorb^® E

D.2.8. Hỗn hợp chất nhấp nháy, ví dụ Permafluor^® E⁺

D.3. Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường và cụ thể như sau:

D.3.1. Cân phân tích

D.3.2. Bể làm mát bằng chất lỏng

D.3.3. Bếp điện

D.3.4. Ống PVC chuẩn dùng cho phòng thử nghiệm, để nối bộ làm mát ngược, cactric silic và lọ LSC.

D.3.5. Thiết bị bằng thủy tinh, bình đáy tròn ba cổ dung tích 500 ml, cactric làm khô bằng silic.

D.3.6. Đồng hồ đo lưu lượng

D.3.7. Nắp đậy có lớp lót bằng cao su, vòng cao su hoặc silicon.

D.3.8. Ống thủy tinh đường kính nhỏ, ví dụ pipet Pasteur.

D.3.9. Lọ LSC

D.3.10. Nắp của lọ LSC, có lỗ khoan nhỏ có đường kính lớn hơn một chút đường kính pipet Pasteur.

D.4. Chiết

D.4.1. Yêu cầu chung

Quy trình chiết phải tránh được quá trình cacbon hóa dung dịch tạo kết tủa và nhiễm bẩn mẫu từ không khí phòng thử nghiệm.

D.4.2. Chuẩn bị

Chuyển thể tích đã biết (50 ml đến 200 ml) mẫu vào bình đáy tròn ba cổ (D.3.5). Thêm nước cất (D.2.5) vào để có tổng thể tích 250 ml và cho các hạt thủy tinh để tránh sôi trào.

Nạp silica mới và khô vào cactric làm khô silica (D.3.5).

Cho vào lọ đếm LSC (D.3.9) một lượng đã biết chất hấp thụ CO₂ (D.2.7) và đậy nắp (D.3.10).

Đặt lọ này vào bình thủy tinh nhỏ có đá (để phòng ngừa sự thất thoát do bay hơi).

Bắt đầu cho dòng khí trơ nhẹ (D.2.4) đi qua (1 bọt s^-1 đến 2 bọt s^-1) và đảm bảo rằng tốc độ tạo bọt khí trong lọ đếm LSC có chứa chất hấp thụ CO₂ bằng với tốc độ thể tích.

D.4.3. Tách hóa học

Bắt đầu oxy hóa bằng cách thêm 50 ml dung dịch KMnO₄ (D.2.1) và 40 ml H₂SO₄ 4 mol l^-1 (D.2.2) bằng cách bơm qua vách hoặc vòng ngăn (D.3.7). Có thể dùng xyranh 10 ml hoặc 20 ml để thuận tiện cho việc thêm từng phần chất oxy hóa và axit.

Đun nóng (D.3.3) mẫu đến điểm tan chảy.

QUAN TRỌNG: Vì các lý do an toàn, khi sôi, giám sát thử nghiệm ít nhất 15 min và đảm bảo rằng quá trình oxy hóa được tiến hành tốt.

Kiểm tra điều kiện của lọ LSC có chứa chất hấp thụ CO₂ thường xuyên, thay mới đá làm mát nếu cần.

Sau 5 h sôi và oxy hóa, lấy lọ LSC (lọ 1) và thay trực tiếp bằng lọ LSC mới (lọ 2), cho vào lọ này các thành phần chính xác như lọ 1.

Thêm tiếp 20 ml dung dịch KMnO₄ và tiếp túc oxy hóa trong 1 h.

Trước tiên lấy lọ 2 ra khỏi nguồn nhiệt, tắt hệ thống sục khí N₂ và để thiết bị nguội về nhiệt độ phòng.

Không thay đổi trình tự của các bước trong quy trình. Nếu không, việc giảm áp suất hơi có thể dẫn đến chất hấp thụ CO₂ bị hút vào đường ống và cactric silica.

D.5. Chuẩn bị nguồn đo

D.5.1. Chuẩn bị dung dịch trắng

Cho vào lọ LSC các tỉ lệ chất hấp thụ CO₂ (D.2.7) và hỗn hợp chất nhấp nháy (D.2.8) giống như các lọ có chứa mẫu.

D.5.2. Chuẩn bị mẫu thử

Thêm hỗn hợp chất nhấp nháy (D.2.8) vào từng lọ và lắc đều.

D.6. Quy trình đếm

Tiến hành theo 7.3.

D.7. Kiểm tra xác nhận

Xác định xem quá trình oxy hóa có hoàn toàn hay không từ kết quả LSC. Do tất cả các phân tử hữu cơ trong mẫu tiêu tốn KMnO₄, nên rất khó để thiết lập điểm dừng thực sự của quá trình oxy hóa. Từ một quan điểm thực tiễn, không nên để một chất oxy hóa, sôi mạnh và dung dịch axit qua đêm mà không được quan sát. Do vậy, phép xấp xỉ thực nghiệm của điểm dừng oxy hóa có thể được tiến hành như sau: hoạt độ ¹⁴C trong lọ 2 tương ứng với lọ 1 được sử dụng xem quá trình oxy hóa đã kết thúc hay chưa. Nếu hoạt độ ¹⁴C trong lọ 2 nhỏ hơn 3 % hoạt độ ¹⁴C trong lọ 1, quá trình oxy hóa được xem là đã hoàn toàn.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 70764) (ISO 8258), Biểu đồ kiểm soát Shewhart.

[2] US EPA method 9060A, Total organic carbon, 2004. (US EPA test methods for evaluating solid waste, physical/chemical methods.) Available (viewed 2011-10-11) at: http://www.epa.gov/wastes/hazard/testmethods/sw846/pdfs/9060a.pdf.

[3] Knowles, G.K. ¹⁴C in reactor plant water. In: LYON, W.S., editor. Radioelement analysis: Progress and problems, pp. 87-94. Ann Arbor, MI: Ann Arbor Science Publishers,1980.

[4] Krieger, H.L., Gold, s. Procedure for radiochemical analysis of nuclear reactor aqueous solutions. Washington, DC: Environmental Protection Agency, 1973. (EPA-R4-73-014.).

[5] Carnacho, A., Vallés, I., Ortega, X. Determination of C-14 in water: Liquid scintillation counting method. 29th meeting of the SNE, Zaragoza, 2003-10-01/03.