Báo cáo sinh hoạt khoa học: Sơ lược về phóng xạ và phương pháp kiểm nghiệm tổng hợp hoạt động phóng xạ Alpha/ Beta trong mẫu nước

Báo cáo sinh hoạt khoa học: Sơ lược về phóng xạ và phương pháp kiểm nghiệm tổng hợp hoạt động phóng xạ Alpha/ Beta trong mẫu nước

www.ihph.org.vn BÁO CÁO SINH HOẠT KHOA HỌC SƠ LƯỢC VỀ PHÓNG XẠ VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM TỔNG HOẠT ĐỘ PHĨNG XẠ ALPHA/ BETA TRONG MẪU NƯỚC Người trình bày: Ths Phan Long Hồ Cn Lê Đình Hùng KHOA XÉT NGHIỆM www.ihph.org.vn NỘI DUNG BÁO CÁO Hiện tượng phóng xạ Các loại xạ thường gặp Đơn vị đo lường phóng xạ Khả ion hóa loại xạ Các loại nguồn phóng xạ Các ngành nghề trực tiếp tiếp xúc với phóng xạ Sự lan truyền nhiễm phóng xạ mơi trường Sự chiếu xạ lên người Các qui định hoạt độ phóng xạ alpha – beta mẫu nước X Các phương pháp kiểm nghiệm tổng alpha – beta nước I II III IV V VI VII VIII IX www.ihph.org.vn NỘI DUNG BÁO CÁO XI Thiết bị ghi đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha – beta XII Triển khai qui trình kiểm nghiệm Xác định thông số đặc trưng thiết bị Quy trình kiểm nghiệm mẫu XIII Tính toán kết XIV Đánh giá tay nghề nhân viên XV Một số kết mẫu thật XVI Một số kết nghiên cứu khác XVII Tài liệu tham khảo www.ihph.org.vn I HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ Hiện tượng phân rã phóng xạ (radioactive decay) tượng mà hạt nhân đồng vị chuyển thành hạt nhân đồng vị khác thơng qua việc phóng hạt , ,  neutron (n) Phân rã  xảy đồng vị phóng xạ trạng thái kích thích cao chuyển trạng thái trạng thái kích thích thấp Tính phóng xạ phụ thuộc vào nhân tố: Một là, tính khơng bền vững hạt nhân số Neutron (N) cao thấp so với số Proton (Z) Hai là, quan hệ khối lượng hạt nhân mẹ (hạt nhân trước phân rã) hạt nhân (hạt nhân sau phân rã) hạt nhân phát www.ihph.org.vn II CÁC LOẠI BỨC XẠ a) Bức xạ Alpha (): chùm hạt 2He4 khả đâm xuyên yếu, tránh chiếu làm việc với nguồn hở A Z X   A Z 2 Y b) Bức xạ Beta (): Là xạ ion hóa phát q trình phân rã hạt nhân Có hai loại - +, khả đâm xuyên mạnh , tránh chiếu làm việc với nguồn hở www.ihph.org.vn II CÁC LOẠI BỨC XẠ (tt) Phân loại: Phân rã -: ZXA  Z+1YA + e- + ν Ví dụ: Phân rã +: Ví dụ: XA  Z-1YA + e+ + ν Z www.ihph.org.vn II CÁC LOẠI BỨC XẠ (tt) c) Tia X, tia Gamma (): xạ điện từ, khả đâm xuyên mạnh, nguy hiểm, gây tổn thương cục Khi phân rã gamma hạt nhân ZXA không thay đổi giá trị Z A d) Bức xạ Neutron (n): chùm hạt có khả đâm xuyên cực mạnh, nguy hiểm có nhiều loại neutron (neutron nhanh, neutron nhiệt tuỳ thuộc vào lượng neutron mà người ta phân loại nó) 1D + 4Be9  (5B11)*  5B10 + n www.ihph.org.vn III ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG PHĨNG XẠ a) Hoạt độ phóng xạ (radioactivity): số phân rã nguồn phóng xạ đơn vị thời gian Ký hiệu A dN  t A  N  N e dt Trong đó: T1/  ln( 2)  Đơn vị đo hoạt độ Becquerel (ký hiệu Bq) Bq = phân rã/1 giây Đơn vị thường dùng khác Curie (ký hiệu Ci) Ci = 3,7 1010 Bq b) Nồng độ phóng xạ: hoạt độ phóng xạ tính cho đơn vị thể tích (lít) hay khối lượng (kg) nguồn phóng xạ Đơn vị đo là: Bq/L; Bq/kg pCi/L www.ihph.org.vn IV KHẢ NĂNG ION HĨA CỦA CÁC LOẠI BỨC XẠ - Tia  có khả ion hoá cao nguy hiểm đoạn đường vài chục micromét tiêu hết lượng cho việc ion hoá thể, nghĩa mật độ ion hoá cao - Tia  nguy hiểm tia  khả ion hố thấp hơn, mặt khác vài milimét tiêu hết lượng mình, tức mật độ ion hố đường bé - Tia  có khả ion hố thấp đường từ hàng chục cm đến hàng mét nên mật độ ion hoá thấp V CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ www.ihph.org.vn Nguồn phóng xạ chia thành loại: phóng xạ tự nhiên nhân tạo - Nguồn tự nhiên gồm: + Phông phóng xạ tự nhiên đất: Th232 (T1/2 = 1,39.1010năm), U238(4,49.109năm), K40 (1.3.109) + Bức xạ vũ trụ: C14 (5600 năm), H3 (12,3 năm), Be7 (53,28 ngày) + Trong thể người: U238, Th232, K40, C14, H3,… XII TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt) www.ihph.org.vn XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ 1.5 Xác định đường cong tự hấp thụ alpha: Từ số liệu tiến hành Fix đường cong tự hấp thụ theo hàm bậc hai Kết xác định sau: Hàm Fix đường cong dạng bậc hai tọa độ (1;0) 1,20 f a Đường cong tự hấp thụ alpha (Xác định ngày 22/08/2012 1,00 0,80 Cơng thức tính:   A rs y = 8E-05x2 - 0,0152x + R² = 0,995 u rel (  )  0,60 r s   r0  t s f a  0,00 20 40 60 80 100 md (mg) 120  Độ không đảm bảo đo đường fix u rel (fa ) = 0,010000 r0  t0 (rs  r0  ) 0,40 0,20  (7 )  a  2  u rel ( A ) (9 ) u rel ( f a  )  ( * (1  R ) (10 ) (8) XII TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt) www.ihph.org.vn Bắt đầu quy trình QUY TRÌNH KIỂM NGHIỆM MẪU Lấy 500 (ml) mẫu Kết thúc quy trình Becher 600 ml Cân khay đếm mp (mg) Bay mẫu bếp nung t0 < 850C tới thể tích V1≈ ml Khay đếm - Planchet Sấy khô tủ sấy (t0C < 85) Xác định lại thể tích mẫu: Sấy khơ đèn hồng ngoại (t0C < 85) Xác định thông số đặc trưng hệ đo tổng alpha/beta đường cong tự hấp thụ alpha theo: HD.PP.01-1/KXN.VL Để nguội bình hút ẩm thời gian t = 10 phút Tính tốn hoạt độ alpha beta mẫu phân tích theo: HD.PP.01-2/KXN.VL Cân khay đếm mẫu, xác định mpd (mg) Sai md = mpd - mp ĐK: md  100 mg Đúng Đặt khay đếm lên hệ đo Vận hành hệ đo theo: HD TB.01-1/KXN.VL XIII TÍNH TỐN KẾT QUẢ www.ihph.org.vn Kết tính tốn nồng độ hoạt độ alpha – beta, giới hạn phát hiện, độ không đảm bảo, … mẫu lập thành file Exel theo biểu mẫu báo cáo thử nghiệm BM.5.10.2/KXN.VL.01 C A ( Bq / L)  CB ( Bq / L)  rg  r0 V  f a (1) rg  r0    (rg  r0 ) V  (2) Trong công thức (1) (2) rg, r0, rg, r0 có đơn vị CPS Cơng thức chuyển đổi CPS = CPM / 60 XIV ĐÁNH GIÁ TAY NGHỀ NHÂN VIÊN www.ihph.org.vn Cách thực hiện: Dùng dung dịch chuẩn Am241, SRM 4322C Sr90, SRM 4239 pha mẫu nước đóng bình để tạo thành mẫu PT 01 PT 02 (thể tích mẫu lít) với nồng độ cụ thể sau: TÊN MẪU PT01 PT02 NỒNG ĐỘ (Bq/L) Alpha Beta 0,050  0,001 0,51  0,06 0,251  0,005 2,03  0,25 Sau chia thành phần, phần 1Lít, cho kiểm nghiệm viên thực quy trình xử lý đo mẫu độc lập (cả kiểm nghiệm viên khơng biết nồng độ có mẫu bao nhiêu) Yêu cầu kiểm nghiệm viên thử nghiệm mẫu lần Kết tập hợp lại cho trưởng Labo đánh giá XIV ĐÁNH GIÁ TAY NGHỀ NHÂN VIÊN (tt) www.ihph.org.vn Cách đánh giá: Valuet arg et  Value reported -Theo u-score  2,58 (xác suất 99%) u  score  2 ut arg et  u reported 2,58  ut2arg et  ureported -Theo A1 = |Valuetarget – Valuereported|  A2 = -Theo R BiasRelative ,Với: R = Valuereported/uncertaintyreported Bias Relative  Value reported  Valuet arg et Valuet arg et 100% Chỉ tiêu tổng : R > BiasRelative  50% Chỉ tiêu : R > BiasRelative  30% -Chấp nhận cảnh báo: : R > BiasRelative  75% : R > BiasRelative  60% -Chấp nhận khi: XIV ĐÁNH GIÁ TAY NGHỀ NHÂN VIÊN (tt) www.ihph.org.vn TÊN MẪU PT01 PT02 KẾT QUẢ KIỂM NGHIỆM Tổng Alpha (Bq/L) Mẫu KNV Lần CA LODA UA KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ Tổng Beta (Bq/L) CB LODB UB NỒNG ĐỘ (Bq/L) Alpha Beta 0,050  0,001 0,51  0,06 0,251  0,005 2,03  0,25 Tổng Alpha U -score A1 A2 R Tổng Beta BiasRel U -score A1 A2 R BiasRel PT01-H1 0,045 0,019 0,011 0,426 0,023 0,011 0,45 0,005 0,028 4,091 10,00 1,38 0,084 0,157 38,73 16,47 PT01-H2 0,069 0,017 0,013 0,391 0,023 0,010 1,46 0,019 0,034 5,308 38,00 1,96 0,119 0,157 39,10 23,33 PT01-O1 0,040 0,018 0,010 0,431 0,023 0,011 1,00 0,010 0,026 4,000 20,00 1,30 0,079 0,157 39,18 15,49 PT01-O2 0,042 0,017 0,010 0,397 0,023 0,010 0,80 0,008 0,026 4,200 16,00 1,86 0,113 0,157 39,70 22,16 PT02-H1 0,225 0,019 0,030 1,679 0,024 0,042 0,85 0,026 0,078 7,500 10,36 1,38 0,351 0,654 39,98 17,29 PT02-H2 0,227 0,018 0,030 1,711 0,024 0,043 0,79 0,024 0,078 7,567 9,56 1,26 0,319 0,654 39,79 15,71 PT02-O1 0,213 0,019 0,029 1,627 0,024 0,041 1,29 0,038 0,076 7,345 15,14 1,59 0,403 0,654 39,68 19,85 PT02-O2 0,226 0,019 0,031 1,762 0,024 0,044 0,80 0,025 0,081 7,290 9,96 1,06 0,268 0,655 40,05 13,20 Kết luận: Kết hai kiểm nghiệm viên có giá trị: u-score, A1 A2, R BiasRelative mức chấp nhận tốt XV MỘT SỐ KẾT QUẢ TRÊN MẪU THẬT www.ihph.org.vn Tên mẫu Loại mẫu 14721.12 14722.12 14725.12 12577.12 12579.12 12580.12 12581.12 14265.12 14266.12 14267.12 Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Y tế Nước thải Y tế Nước thải Y tế Nước thải Y tế Nước thải Y tế Nước thải Y tế Nước thải Y tế Tổng alpha (Bq/L) CA LODA UA KPH 0,046 0,079 0,045 0,022 KPH 0,061 0,041 0,033 0,014 0,051 0,036 0,016 0,045 0,034 0,014 0,083 0,037 0,020 0,027 0,019 0,008 KPH 0,032 KPH 0,026 - Tổng beta (Bq/L) CB LODB UB 0,168 0,028 0,004 0,211 0,029 0,005 0,261 0,038 0,007 211,171 0,023 5,275 155,866 0,023 3,893 10,923 0,023 0,273 155,582 0,023 3,886 0,179 0,012 0,018 0,167 0,020 0,017 0,140 0,020 0,015 Nhận xét: Kết kiểm nghiệm 1/3 mẫu nước thải có phát alpha, 3/3 mẫu nước thải có phát Beta Nồng độ alpha beta đạt TCCP -5/7 mẫu nước thải y tế phát alpha Đều mức CP - 4/7 mẫu nước thải y tế có nồng độ  vượt TCCP từ 10,9 – 211 lần XV MỘT SỐ KẾT QUẢ TRÊN MẪU THẬT (tt) www.ihph.org.vn Tên mẫu 14523.12 14523.12 14332.12 14348.12 14521.12 14458.12 14583.12 14578.12 14564.12 14636.12 14857.12 14870.12 14883.12 14857.12 14900.12 14933.12 14934.12 14985.12 14951.12 Loại mẫu Nước giếng Nước giếng Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Nước uống đóng chai Tổng alpha (Bq/L) CA 0,010 0,010 KPH KPH 0,020 KPH KPH KPH KPH 0,007 0,009 0,008 0,009 0,087 0,006 0,023 KPH KPH KPH LODA 0,006 0,006 0,006 0,006 0,012 0,010 0,006 0,006 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,018 0,005 0,013 0,006 0,006 0,006 UA 0,003 0,003 0,006 0,002 0,003 0,002 0,003 0,015 0,002 0,006 - Tổng beta (Bq/L) CB KPH KPH KPH KPH 0,091 0,013 KPH KPH KPH KPH KPH KPH KPH 0,188 KPH 0,022 KPH KPH KPH LODB 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,011 0,011 0,012 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 UB 0,002 0,000 0,005 0,001 - XV MỘT SỐ KẾT QUẢ TRÊN MẪU THẬT (tt) www.ihph.org.vn Nhận xét: -2/2 mẫu nước giếng phát alpha mức nồng độ 0,01 Bq/L nồng độ mức cho phép - Không phát thấy beta mẫu nước giếng - 8/17 mẫu nước uống đóng chai có phát alpha (ở mức nồng độ từ 0,006 – 0,087 Bq/L), nhiên nồng độ mức cho phép - 4/17 mẫu nước uống đóng chai có phát tổng beta, nhiên nồng độ mức cho phép www.ihph.org.vn XVI MỘT SỐ KẾT QUẢ THEO CÁC NGHIÊN CỨU KHÁC Theo Lubomir Zikovsky (2006) công bố tạp chí Journal of Environmental Radioactivity 88, p.306 – 309, “Alpha radioactivity in drinking water in Quebec Canada” Tổng hoạt độ phóng xạ alpha theo đơn vị mBq/L = 10-3Bq/L N Mean SD Median Max Quebec 236 211 1247 52 17980 Arizona 667 170 130 5660 Brazil 20 92 110 15 354 Finland –a 771 2400 360 104000 Finland –b 282 170 60 3100 New Jersey 259 118 4588 Spain 84 141 242 66 1360 United States 990 100 67 3500 Texas 64 666 1103 241 5328 Venezuela 25 120 70 540 a- Nước giếng khoan; b- Nước giếng đào nước suối Tác giả nghiên cứu Lubomir Zikovsky, 2006 Holbert et al., 1995 Malanca et al., 1998 Salonen, 1988 Salonen, 1988 Szabo and Zapecza, 1987 Duenas et al., 1997 Holbert et al., 1995 Wukash and Cook, 1972 Sajo-Bohus et al., 1997 www.ihph.org.vn XVI MỘT SỐ KẾT QUẢ THEO CÁC NGHIÊN CỨU KHÁC (tt) Theo Cüneyt Güler (2007) nghiên cứu mẫu nước uống đóng chai Thỗ Nhĩ Kỳ cơng bố tạp chí Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 86, p 86–94, “Characterization of Turkish bottled waters using pattern recognition methods” Nước suối tự nhiên n Mean  SD Min - Max Nước uống n Mean  SD Min - Max Nước khoán thiên nhiên n Mean  SD Min - Max 11 0,670,31 0,22-1,21 2,543,21 0,11-10,65 98 1,891,75 0,05410,1 11 1,530,64 0,54-2,73 6,455,53 0,54-16,38 Chỉ tiêu Tổng Alpha (pCi/L) 98 0,730,66 0,054-6,14 Tổng Beta (pCi/L) (*): Giá trị cho phép Alpha pCi/L =0,11 Bq/L; (**): Giá trị cho phép Beta 30 pCi/L =1,11 Bq/L www.ihph.org.vn XVI MỘT SỐ KẾT QUẢ THEO CÁC NGHIÊN CỨU KHÁC Theo N Damla et al (2009) công bố tạp chí ScienceDirect, p.208–214, ”Determination of gross α and β activities in waters from Batman, Turkey” Mẫu Nước cấp Nước giếng Sơng Batman Sơng Tigris Nước suối nóng Batman-1 Batman-2 Balpinar Besiri Ikikŏprŭ Hasankeyf Gercitis Hisar Kayapinar Sason Kozluk Bekirhan Tổng alpha (Bq/L) 0,0361  0,0082 0,0403  0,0089 0,0523  0,0095 0,0354  0,0093 0,0373  0,0091 0,0517  0,0098 0,0395  0,0089 0,0206  0,0085 0,0196  0,0089 0,0293  0,0094 0,0108  0,0072 0,0321  0,0093 0,0734  0,0254 0,0470  0,0091 0,0465  0,0088 3,9095  0,1646 Tổng beta (Bq/L) 0,0642  0,0078 0,0919  0,0125 0,0748  0,0082 0,0738  0,0087 0,0600  0,0106 0,0581  0,0102 0,0328  0,0120 0,3470  0,0135 0,0031  0,0013 0,0030  0,0021 0,0938  0,0125 0,0615  0,0086 0,0737  0,0219 0,0727  0,0219 0,0830  0,0082 2,0970  0,0830 XVII TÀI LIỆU THAM KHẢO www.ihph.org.vn TCVN 8879 : 2011 (ISO 10704 : 2009) Hoàng Ngọc Liên (2003), An toàn Bức xạ An toàn Điện Y tế, NXB KH&KT Bs Nguyễn Đức Đãn (1999), An toàn - sức khỏe nơi làm việc, NXB Xây dựng Andrew D Eaton et al (2005), Standard methods for the examination of water & wastewater, 21st edition, Part 7000 Radioactivity, p 7-1 to 7-55 World Health Organization (2011), Guidelines for Drinking – water Quality, Fourth Edition, Chapter Radiological aspects, p 203 – 218 Environmental Protection Agency (2010), Evaluation of Gross Alpha and Uranium Measurements for MCL Compliance, Water Research Foundation XVII TÀI LIỆU THAM KHẢO www.ihph.org.vn Ross I Kleinschmidt (2004), “Gross alpha and beta activity analysis in water—a routine laboratory method using liquid scintillation analysis“, Applied Radiation and Isotopes 61, p.333–338 IAEA (2010), Worldwide Open Proficiency Test: Determination of Naturally Occurring Radionuclides in Phosphogypsum and Water, Analytical Quality in Nuclear Applications Series No.18 N Damla et al (2009), ”Determination of gross α and β activities in waters from Batman, Turkey”, Desalination 244 – ScienceDirect, P.208–214 10.Lubomir Zikovsky (2006), “Alpha radioactivity in drinking water in Quebec – Canada”, Journal of Environmental Radioactivity 88, p.306 – 309 11 Cüneyt Güler (2007), “Characterization of Turkish bottled waters using pattern recognition methods”, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 86, p 86–94 www.ihph.org.vn CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE CỦA CÁC ANH CHỊ! ... Bq/L www.ihph.org.vn X CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM TỔNG ALPHA – BETA TRONG MẪU NƯỚC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM NƯỚC NGOÀI MLOD 0,02 – 0,1 Bq/ L ISO 9696 : 2007,  LOẠI MẪU Nước ngầm với TDS  0,1 g/L... xạ Sự lan truyền nhiễm phóng xạ mơi trường Sự chiếu xạ lên người Các qui định hoạt độ phóng xạ alpha – beta mẫu nước X Các phương pháp kiểm nghiệm tổng alpha – beta nước I II III IV V VI VII VIII... DUNG BÁO CÁO Hiện tượng phóng xạ Các loại xạ thường gặp Đơn vị đo lường phóng xạ Khả ion hóa loại xạ Các loại nguồn phóng xạ Các ngành nghề trực tiếp tiếp xúc với phóng xạ Sự lan truyền nhiễm phóng