Ветеринарная и сельскохозяйственная радиобиология. Методические указания к лабораторнопрактическим занятиям Для студентов факультетов ветеринарной медицины и технологии

• Название: Методические указания к лабораторнопрактическим занятиям Для студентов факультетов ветеринарной медицины и технологии
• Дата: 19.11.2021
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Ветеринарная и сельскохозяйственная радиобиология.doc
• Тип: Методические указания; #276607
• страница: 3 из 6

Тема 4
ПОДГОТОВКА ПРОБ К РАДИОМЕТРИИ
Цель занятия: освоить методику подготовки проб для прове­дения радиометрических исследований.
Материал: трава, сено, корнеклубнеплоды, зерно, мясо, кос­ти, масло, молоко.
Общие положения
Поступившие в лабораторию пробы сверяют с описью. Хранение и предварительную подготовку проб проводят в специальном помещении, оборудованном лабораторным, сто­лом, вытяжным и сушильным шкафом, муфельной печью, приспособлениями для мытья тары, посуды и при необходи­мости проб.

Исследуемый материал перед взятием средней пробы тщательно перемешивают, обрабатывают как на первом эта­пе приготовления пищи. Корнеклубнеплоды промывают в проточной воде, с капусты удаляют покровные листья, пище­вую зелень, ягоды, фрукты, овощи промывают проточной во­дой и измельчают с помощью ножа, мясорубки или овоще­резки. Траву, сено, солому режут ножницами. В пробах мяса мышцы отделяют от костей, сухожилий и жира, а затем из­мельчают их ножом или с помощью мясорубки. Кости очи­щают от мышц, сухожилий, хрящей, костного мозга и из­мельчают костными щипцами. Пробы зерновых кормов из­мельчают с помощью мельницы. Жидкие пробы (молоко, сливки, вода) тщательно перемешивают.

Пробы, подготовленные по рассмотренной методике, ис­пользуют для экспрессного определения объемной и удельной активности гамма- и бета- излучающих нуклидов (метод «тол­стого» слоя).

Пробы объектов ветнадзора с малым содержанием ра­дионуклидов подвергают концентрированию. Для этого в за­висимости от вида исследуемого материала, химических свойств определяемых радиоизотопов используют различные методы минерализации проб. Сухая минерализация основана на полном разложении органических ве­ществ путем сжигания пробы в муфельной печи при контролируемом температур­ном режиме и состоит из трех последовательных этапов - высушивания, обуглива­ния и озоления. На каждом этапе степень концентрирования радионуклида увеличивается.
Высушивание проб
Высушивание измельченных и взвешенных проб растительного происхождения до постоянной массы проводят в сушильном шкафу при температуре 80-100°С.

Для обезвоживания жидких образцов во избежание их разбрызгивания реко­мендуется применять инфракрасные лампы или песчаные бани.

Пробы молока подкисляют соляной или уксусной кислотой, упаривают в фар­форовых чашках под инфракрасными лампами до сухого остатка, постепенно до­бавляя в них очередные порции молока. Высушивание заканчивают в сушильном шкафу при температуре 100 °С до постоянной массы сухого остатка.

Пробы мяса, отделенные от жира, сухожилий и костей, сушат до постоянного веса в сушильном шкафу при температуре 80-100 °С.

Кости отделяют от мягких тканей, костного мозга и сушат в сушильном шкафу при температуре 100-150 °С в течение 2-3 часов.
Обугливание проб
После установления постоянной массы пробы сухой остаток обугливают путем прокаливания на электроплитках или песчаных банях в вытяжном шкафу. Во избе­жание потери летучих радионуклидов не допускается воспламенения пробы. Для интенсификации процесса обугливания одновременно допускается обогрев чашки с пробой инфракрасной лампой. При обугливании пробы следует периодически перемешивать сте­клянной палочкой, обеспечивая доступ кислорода в глубь пробы.

Процесс обугливания считается законченным при прекращении вспучивания пробы и исчезновении дыма. Следует добиваться полного обугливания пробы. В противном случае при озолении не полностью сожженная проба спекается, т. е. превращается в стекловидный конгломерат, прочно фиксиро­ванный в фарфоровом тигле.
Озоление проб
Полученный обугленный материал переносят в фарфоро­вые чашки или тигли и проводят озоление — полное сжига­ние органических веществ. Тигли и чашки, предназначенные для озоления проб, должны быть подготовлены: их тщательно моют, высушивают, нумеруют, прокаливают в муфельной печи при температуре 900—1000 °С до постоянной массы, затем ох­лаждают в эксикаторе и взвешивают.

Озоление проводят в муфельных печах при температуре не выше 400—500 °С, причем температуру повышают посте­пенно. Более высокая температура приводит к возгонке та­ких радиоизотопов, как йод _- 131, цезий — 137, свинец — 210. Стронций—90 более устойчив к температуре, поэтому озоление проб, загрязненных данным изотопом, можно про­водить при 500—600 °С. При озолении в фар­форовых тиглях зернобобовых, картофеля, корнеплодов и других проб с высоким содержанием калия, во избежание сплавления вещества пробы с фарфоровыми тиглями температура не должна превышать 400°С. Для сохранности фарфоровых тиглей в процессе озоления температуру печи повышают постепенно, а охлажда­ют путем естественного остывания в выключенной печи с закрытой заслонкой.

При проведении озоления обугленных проб в металлических кюветах, изготов­ленных из специальных сплавов (например, нержавеющая сталь типа 1Х18Н9Т и др.), процедуру озоления можно проводить в муфельной печи при температуре до 700-750°С.

Основные достоинства термического концентрирования активности проб про­довольствия путем сухой минерализации — универсальность и сравнительная простота процедур. Характерные недостатки — большая продолжительность, энер­гоемкость и неприятные запахи, сопровождающие обугливание и озоление некоторых видов продовольствия (молоко, мясо и др.).

Разработаны специальные методики экспрессного химического концент­рирования активности стронция, иттрия и цезия для некоторых видов продоволь­ствия, не требующие сжигания вещества проб, и в то же время позволяю­щие в полной мере использовать преимущества бета-спектрометрического спосо­ба определения активности стронция-90 и гамма-спектрометрического способа определения активности цезия-137. Для жиров, молока, молочных продуктов, мяса, мясных продуктов приготовле­ние счетных образцов оказывается более удобным, быстрым, менее трудоемким и дорогостоящим, чем обугливание или озоление.

В процессе озоления рекомендуется периодически пере­мешивать золу стеклянной палочкой. Продолжительность озоления различна в зависимости от количества и вида ор­ганических соединений в пробе: для проб растительного про­исхождения оптимальным временем считается — 2—4 ч, для проб животного происхождения — 15—25 ч. Озоление счита­ется законченным, когда зола приобретает светло-серый или серый цвет в зависимости от материала пробы. Зола мяса и крови имеет темно-серый и даже черный цвет.

После остывания озоленную пробу переносят из муфель­ной печи в эксикатор, охлаждают до комнатной температуры и взвешивают.

По массе золы и сырой пробы, из которой получена зола, рассчитывают коэффициент озоления (Коз), который пред­ставляет собой отношение массы полученной золы к массе натурального (исходного) продукта.

m	,
M

K_оз =

где m—масса золы; М — масса исходной сырой пробы.

Готовую золу растирают пестиком до мелкого порошка в той же чашке или тигле, затем отвешивают на стандартные алюминиевые подложки по 100, 200 или 300 мг, тщательно разравнивают и уплотняют через кальку.

Препараты готовят в 3—4 повторностях для проведения радиометрических исследований.
Контрольные вопросы

1. 
   Как подготовить пробы объектов ветнадзора для опре­деления объемной и удельной активности радионуклидов экспресс методами?
   
2. 
   Охарактеризуйте основные этапы подготовки проб к радиометрии?
   

3. Что такое коэффициент озоления и как он рассчитыва­ется?

ТЕМА 5
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАДИОМЕТРИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭТАЛОНОВ

ДЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Цель занятия: изучить основные методы радиометрии и тре­бования, предъявляемые к эталонам радио­активных излучений.
Скорость счета (импульсы в единицу времени) не отра­жает активность исследуемого образца, так как она выража­ет только часть радиоактивных распадов, зарегистрирован­ных счетной установкой. Для того, чтобы судить об истинной активности препарата (распадах в единицу времени или беккерелях), необходимо использовать основные методы радио­метрии: абсолютный, расчетный и относительный.

Абсолютный метод основан на применении прямого сче­та альфа- и бета- частиц при радиометрии препарата в усло­виях четырехпийной геометрии на установках-радиометр2154-1М, «Протока», УМФ-3 и др. Для этих целей использу­ют четырехпийные счетчики, конструкция которых позво­ляет поместить измеряемый образец внутрь счетчика и ок­ружить его рабочим объемом газа (газопроводный счетчик типа СА-4БФЛ) или жидким сцинтиллятором (жидкостной сцинтилляционный датчик) .

В данном случае при радиомет­рии используется полный телесный угол 4 π. Благодаря этому улавливаются и регулируются почти все частицы, излуча­емые образцом.

Расчетный метод позволяет определить активность пре­парата с учетом потерь при измерении. Для этого необходи­мо определить скорость счета от препарата и внести ряд по-(Правочных коэффициентов.

Пользуясь данным методом, приходится большую часть поправочных коэффициентов определить путем расчетов, что делает этот метод трудоемким и малопроизводительным при массовых исследованиях.

Расчет активности препарата ведется по формуле.

Апр =	Wопр	,
	60××k×e×p×q×r×j

где W_опр — скорость счета от пробы без фона;

60 — коэффициент для выражения активности в беккерелях (распадов в минуту);

 — поправочный коэффициент на геометрические ус­ловия радиометрии. Определяется расстоянием между препаратом и счетчиком h, радиусом окна счетчика r_c и радиусом препарата r_п (см.). Этот коэффициент можно определить по таблице, пред­варительно получив результаты от деления h/r_с и r_п/r_с или по формуле:

 =0,5 1–	h	);
	rc2 +h2

е — поправка на разрешающую способность установки. При скорости счета, равной или меньше3000 имп/мин, равна 1;

К — поправочный коэффициент на поглощение бетачастиц в слое воздуха между препаратом и счетчиком и стенкой счетчика. Коэффициент рассчитывается по формуле:

– К = е	0,693tэф
	∆×1/2

где е — основание натуральных логарифмов (е = 2,72);

∆×1/2 — слой половинного ослабления;

t_эф — эффективная толщина преграды мг/см², которая оп­ределяется следующим образом:

t_эф=(t_сч +1,293h)σ,

где t_сч — толщина входного окна счетчика, мг/см²;

h — расстояние от препарата до анода счетчика, см;

σ — коэффициент зависимости от поправочного коэффи­циента на геометрические условия измерения, его находят по следующим данным:

	0,05	0,1	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40
σ	1,06	1,10	1,18	1,27	1,37	1,50	1,65	1,85

Р — поправка на поглощение бета-частиц в слое препарата.

Если толщина слоя препарата (мг/см²) равна или мень­ше 0,1∆×1/2 или больше 4–5∆×1/2, то Р=1 (тонкий или толстый слой препарата).

q — поправка на обратное рассеяние бета-частиц

Поправку на обратное рассеяние определяют по следую­щим данным:

E, МэВ	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,64	1,8	2,0	2,25
Q	1,13	1,15	1,18	1,21	1,23	1,25	1,27	1,28	1,28	1,29

r — поправка на схему распада для многих бета-излучате­лей составляет 1, то есть при каждом распаде ядра ос­вобождается одна бета-частица, для К — 40 = 0,88.

j — поправка на гамма-излучение вводится в том случае, если изотоп является смешанным бета- гамма-излуча­телем. Для получения поправки определяют скорость счета от исследуемого препарата N₁¹ (имп/мин) за счет бета- и гамма-излучений. Затем экранируют пре­парат полным поглощением бета-частиц и определяют скорость счета — N₂¹ (имп/мин). Поправку определяют по формуле:

γ = 1 +	N21 – Nф	.
	N11 – Nф

Сравнительный (относительный) метод основан на срав­нении скорости счета от эталона (препарата с известной ак­тивностью) со скоростью счета измеряемого образца.

Необходимыми условиями для проведения относительных измерений являются следующие:

1. 
   одинаковые формы и размеры измеряемого препарата и эталона;
   
2. 
   одинаковое расстояние между препаратом и счетчиком, эталоном и счетчиком;
   
3. 
   использование подложек из одного материала и равной толщины;
   
4. 
   выполнение всех измерений опыта на одной и той же установке с одним и тем же счетчиком.
   

Выбор радионуклида в качестве эталона определяется такими физическими показателями как тип распада, схема распада, период полураспада, энергией излучения.

Тип распада определяет вид излучения, а следовательно, энергию, плотность ионизации и проникающую способность.

Схема распада. Чем проще схема, тем легче вести рас­четы.

Период полураспада. Чем больше период полураспада, тем удобнее пользоваться эталоном длительное время.

Энергия излучения. Энергия излучения эталона и изме­ряемого препарата должна быть примерно одинаковой.

Эталоны изготавливаются в основном на специализированных предприятиях, а некоторые можно изготовить в лабораторных условиях (калиевый эталон).

На эталон, изготовленный на специализированном предприятии, выдается паспорт, в котором указаны основные его параметры (изотоп элемента, форма и размер препарата, дата изготовления и активность на момент изготовления).

Такие эталоны поступают в опломбированных специальных контейнерах и пеналах.

Если радионуклид, используемый в качестве эталона, имеет небольшой период полураспада, то при проведении относительных измерений необходимо провести коррекцию его активности по формуле:

– Аt=A0×e	0,693×t	,
	T

где А – активность эталона в данный момент времени;

А₀ – активность эталона при изготовлении;

е – основание натурального логарифма (е = 2,72);

t – время, прошедшее с момента изготовления препарата;

Т –период полураспада.
Так как е – величина постоянная, то для упрощения расчетов можно использовать

0,693×t

T

таблицу 1 (см. приложение), в которой выражение берется за Х и по таблице определяют е^-х.

Таким образом, можно определить активность эталона в любой момент времени.
Контрольные вопросы

1. 
   Какие методы радиометрии используют для определения активности препаратов и какой из них наиболее приемлем в условиях сельскохозяйственного производства?
   
2. 
   Какие требования предъявляются к радионуклидам при использовании их в качестве эталона?
   
3. 
   Как проводится коррекция активности эталона?