Entwicklung und Validierung einer kombinierten Schnellanalysenmethode zur Bestimmung der natürlichen Radionuklide 210Pb, 210Po, 226Ra, 228Ra, 234U und 238U in Trinkwasser

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	8 December 2015
Referee:	Prof. Dr. Frank-Michael Matysik
Date of exam:	5 November 2015
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik > Instrumentelle Analytik (Prof. Frank-Michael Matysik)
Keywords:	Trinkwasser, natürliche Radionuklide, effektive Dosis, TrinkwV
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	32890

Abstract (German)

Der Richtwert der effektiven Dosis für den Verzehr von Trinkwasser beträgt 0,1 mSv pro Jahr. Zur Berechnung der Dosis müssen die Aktivitätskonzentrationen der relevanten Radionuklide bestimmt werden. Einige Analysenmethoden zur Bestimmung dieser natürlichen Radionuklide sind bekannt, jedoch benötigt man für jedes Nuklid einen komplett anderen und zeitaufwändigen Trennungsgang. In dieser Arbeit ...

Abstract (German)

Der Richtwert der effektiven Dosis für den Verzehr von Trinkwasser beträgt 0,1 mSv pro Jahr. Zur Berechnung der Dosis müssen die Aktivitätskonzentrationen der relevanten Radionuklide bestimmt werden. Einige Analysenmethoden zur Bestimmung dieser natürlichen Radionuklide sind bekannt, jedoch benötigt man für jedes Nuklid einen komplett anderen und zeitaufwändigen Trennungsgang. In dieser Arbeit wird eine Analysenmethode vorgestellt, mit der die natürlichen Radionuklide 210Pb, 210Po, 226Ra, 228Ra, 234U und 238U quantitativ in kurzer Zeit bestimmt werden können. Ausgangspunkt ist eine Chromatographiemethode, die bereits für die Bestimmung von 89Sr und 90Sr in Milch, Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft sowie menschlichem und tierischen Knochengewebe validiert ist. Da sich die Elutionsbereiche von Blei und Polonium stark von denen des Urans und Radiums unterscheiden, ist eine kombinierte Trennung mit hohen chemischen Ausbeuten möglich, sogar durch Verkleinerung der Chromatographiesäule, was eine deutliche Zeitersparnis während der Elution bedeutet.
Die Aktivitätskonzentration der beiden Radiumisotope 226Ra und 228Ra wird gamma-spektrometrisch über deren Tochternuklide bestimmt, die von 210Pb und 210Po sowie der Uranisotope mittels LSC. Die chemische Ausbeute von 210Pb wird mit stabilem Blei und AAS bestimmt, die der Radiumisotope durch Isotopenverdünnungsanalyse mit 223Ra. Dazu wird 223Ra aus einer 227Ac-Standardlösung abgetrennt. Die Validierung wurde anhand eines Ringversuchs zur Bestimmung natürlicher Radionuklide im Trinkwasser durchgeführt, der vom Bundesamt für Strahlenschutz herausgegeben wurde.
Für die Analyse werden lediglich vier Liter Trinkwasser benötigt, um die nötigen Nachweisgrenzen zu erreichen. Die Methode ist sehr effizient, ausreichend spezifisch und liefert mit geringem Arbeitsaufwand die nötigen Aktivitätskonzentrationen der dosisrelevanten Radionuklide.

Translation of the abstract (English)

The guiding value of the effective dose for the consumption of drinking water is 0.1 mSv per calendar year. For the purpose of dose assessment the intake of all relevant radio nuclides via drinking water has to be determined. Some analysis methods for the determination of relevant natural occurring radio nuclides are published but they need complete different and time consuming analysis methods ...

Translation of the abstract (English)

The guiding value of the effective dose for the consumption of drinking water is 0.1 mSv per calendar year. For the purpose of dose assessment the intake of all relevant radio nuclides via drinking water has to be determined. Some analysis methods for the determination of relevant natural occurring radio nuclides are published but they need complete different and time consuming analysis methods for each radionuclide. This study shows an analysis method which is able to determine the radio nuclides 210Pb, 210Po, 226Ra, 228Ra, 238U and 234U quantitatively within a justifiable time scale. It is based on a chromatography method which has been validated for determination of 90Sr and 89Sr in milk, vegetable food and human and animal bones respectively. Applying this method the elution ranges for lead and polonium are so different from uranium and radium that a combined separation with high chemical yield is possible, even by miniaturization the chromatography column which means significant time saving.
The activity concentration of 228Ra and 226Ra is determined applying gamma-spectrometry and that of 210Pb, 210Po, 234U and 238U by LSC. The chemical yield of 210Pb is calculated with a stable lead applying AAS and that of the radium isotopes with 223Ra. Therefor 223Ra is separated of a 227Ac standard solution. The method is validated by a interlaboratory test for the determination of natural radio nuclides in drinking water which was released by the Bundesamt für Strahlenschutz.
For the analysis only about four litres of drinking water are necessary to realize the required limit of detection. The method is very efficient, enough specific and allows the determination of dose relevant radio nuclides.

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