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Titelaufnahme

Titel
Determination of 90Sr [hoch 90 Sr] in soil samples using inductively coupled plasma mass spectrometry equipped with dynamic reaction cell (ICP-DRC-MS) / von Juliet Feuerstein
VerfasserFeuerstein, Juliet
GutachterProhaska, Thomas
Erschienen2007
Umfang80, [29] Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. f. Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2007
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)90Sr, induktiv gekoppeltes Plasma Massenspektrometrie, dynamische Reaktionszelle, Boden, Umweltmonitoring
Schlagwörter (EN)90Sr, inductively coupled plasma mass spectrometry, dynamic reaction cell, soil, environmental monitoring
Schlagwörter (GND)Strontium-90 / Bodenverschmutzung / ICP-Massenspektrometrie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-1100 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Determination of 90Sr [hoch 90 Sr] in soil samples using inductively coupled plasma mass spectrometry equipped with dynamic reaction cell (ICP-DRC-MS) [4.12 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das künstliche Isotop 90Sr entsteht in Kernreaktoren und infolge der Explosion von Atomwaffen. Dieses Isotop ist äußerst radiotoxisch und kann z.B. zu Leukämie führen. Herkömmliche Methoden benötigen relativ lange Analysenzeiten von mehreren Tagen bis zu drei Wochen zur Bestimmung von 90Sr in Umweltproben. Ziel dieser Arbeit war es, eine schnelle Methode zur Bestimmung von 90Sr in Umweltproben unter Verwendung der induktiv gekoppeltem Plasma Massenspektrometrie (ICP-MS) zu entwickeln. Die Probenvorbereitung und die Messprozedur waren auf das Beseitigen der isobaren Interferenz des Isotopes 90Zr ausgerichtet, welches im Boden in einer mehr als sechsfach höheren Konzentration als 90Sr vorhanden ist. Zirkonium wurde von Strontium in zwei Schritten um einen Faktor von mehr als 107 abgetrennt: Im ersten Schritt durch Ionenaustausch mit Hilfe eines Strontium spezifischen Harzes und im zweiten Schritt direkt im ICP-MS durch Reaktion mit Sauerstoff als Reaktionsgas in einer dynamischen Reaktionszelle (DRC). Kontaminierte Bodenproben aus der Nähe des Kernkraftwerkes Chernobyl wurden für die Validierung der entwickelten Methode verwendet. Die Empfindlichkeit auf der Masse 90 wird weitgehend vom Peak-Tailing von 88Sr beeinflusst. Die systematische Analyse ergibt ein Empfindlichkeitsverhältnis von 3 x 10-9. Eine Nachweisgrenze von 4 fg g-1 (0.02 Bq g-1) wurde beim Messen von Zirkonium-freien Strontiumlösungen erreicht. In einer Lösung aus 5 g g-1 Strontium and 50 ng g-1 Zirconium und in aufgeschlossenen unkontaminierten Bodenproben wurde nach Matrixabtrennung eine Nachweisgrenze von 0.2 pg g-1 Boden (1 Bq g-1 Boden) erreicht. Die 90Sr Konzentration in den drei Bodenproben aus der Nähe des Kernkraftwerkes Chernobyl wurden mit der entwickelten Methode als 4.66 0.27, 13.5 0.7 und 12.9 1.5 pg g-1 bestimmt, was spezifischen Aktivitäten von 23.7 1.3, 68.6 3.5 and 65.6 7.8 Bq g-1 entspricht. Diese Ergebnisse liegen nahe der zuvor radiometrisch bestimmten Aktivitäten.

Zusammenfassung (Englisch)

The non-natural isotope 90Sr is formed in nuclear reactors and during the explosion of nuclear weapons. This isotope is highly radiotoxic and may lead to leukaemia. Common radioanalytical techniques require analysis time of several days up to three weeks for determination of 90Sr in environmental samples. The aim of this work was to develop a rapid method for the determination of 90Sr in environmental samples using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Sample preparation and measurement procedure were focused mainly on overcoming the isobaric interference of the isotope 90Zr, which is present in soils at concentrations higher by more than six orders of magnitude compared to 90Sr. The interfering 90Zr was reduced by a factor of more than 107 in two steps: off-line by ion exchange using a strontium specific resin and directly in the dynamic reaction cell of an ICP-MS by using oxygen as reaction gas. Soil samples from the vicinity of the Chernobyl Nuclear Power plant were used for validation of the developed method. The abundance sensitivity of the inductively coupled plasma mass spectrometer, mainly influenced by the peak tailing of 88Sr on mass 90 u, was studied systematically and found to be about 310-9. A detection limit of 4 fg g-1 (0.02 Bq g-1) was achieved in strontium solutions containing no zirconium. A detection limit of 0.2 pg g-1 soil (1 Bq g-1 soil) was determined in digested uncontaminated soil samples after matrix separation and in a solution of 5 g g-1 strontium and 50 ng g-1 zirconium. 90Sr concentrations in three soil samples collected in the vicinity of the Chernobyl Nuclear Power Plant were determined with the developed method to be 4.66 0.27, 13.48 0.68 and 12.9 1.5 pg g-1 corresponding to specific activities of 23.7 1.3, 68.6 3.5 and 65.6 7.8 Bq g-1, respectively. These results were close to the activities measured earlier by radiometry.