Method development for the determination of 210Pb by liquid scintillation counting

Thumbnail Image

Files

Development_of_a_Method__E_50_change.pdf (4.33 MB)

Date

2026-06-08

Authors

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Purpose: This thesis aimed to develop a method for the chemical separation of 210Pb from water and solid samples to determine activity concentration using liquid scintillation counter (LSC). Method: A series of trials were made to establish a cost-effective method, including configuring the LSC (Hidex 300SL, Hidex Oy, Finland) for optimal performance and to explore various chemical methods for the extraction and yield determination of 210Pb. The main LSC variables explored were different software settings, scintillation vial materials and different scintillation cocktail with varying volume in relation to the sample. The chemical separation was evaluated by using a solution with high concentration of interfering natural radionuclides, and was validated by analyzing reference samples from IAEA proficiency tests. Once the method was validated, seafood samples were analyzed to estimate the dose from ingestion of 210Pb. Yield determination was tested by gravimetry. Results: The method was able to remove most interfering radionuclides such as Rn, U and Ra. The differences in vial material were small but choice of scintillation cocktail was more prevalent. Especially the comparison of Goldstar and Prosafe Rn/AB. The applied method resulted in good agreement for both water and solid samples. The committed effective dose from 210Pb intake associated with consuming 5 kg of canned tuna over one year was estimated to be 27.6 ± 2.1 μSv. Discussion and conclusion: A time and cost-effective method has been successfully developed for the sample matrices fish and water. The method can detect activities of 210Pb in the scintillation vial as low as 0.2 Bq, and can concentrate and detect 210Pb in water samples with activities concentrations as low as 0.8 Bq/kg for measurement times of 450 minutes. The radiation dose from the analyzed seafood was relatively small compared to other contribution such as background radiation. However, 210Pb results in the in-growth of 210Po which has much higher dose impact, and this radionuclide was not included in this preliminary estimation. Furthermore, the total preparation time is less than six hours for both water and fish samples where multiple samples can be prepared simultaneously.

Description

210Pb är en naturligt förekommande radionuklid som emitterar betapartiklar och en gammafoton med låga energier. För relativt små provmängder så mäts 210Pb oftast via betaspektrometri då detektionsgränsen är högre via gammaspektrometri. Publicerade metoder för 210Pb bygger till stor del på laboratoriernas utrustningar och förutsättningar, samt vilka matriser och aktivitetskoncentrationer som är av intresse. I det här examensarbetet utvecklades en metod för att analysera 210Pb utifrån labbutrustning och förutsättningar som finns vid avdelningen för medicinsk strålningsvetenskap. Provmatriser av intresse var vatten och fiskprover då en del av forskningsprojekten på avdelningen studerar stråldosen av naturligt förekommande radionuklider som fås via födan. För att utveckla en tids- och kostnadseffektiv metod för 210Pb, studerades mjukvaro-konfigurationer, olika material för scintillator vialen och scintillator lösning samt mängd relativt provets volym. Metoden hade som syfte att separera och isolera 210Pb från interfererande ämnen och radionuklider samt att ta fram en metod för utbytesbestämningen. När väl en metod hade validerats, analyserades skaldjursprover för estimera dosen från förtäring av 210Pb. Resultaten visade att vialtyp var endast av betydelse vid mätningar av låga aktiviteter där glasvial bör undvikas p.g.a kontaminationen av 40K som finns i all glas. Däremot har glas en högre genomträngningsförmåga för ljus och möjliggör att innehållet i vialen kan inspekteras för att bekräfta att provet och scintillator lösningen är välblandade. Vidare erhölls flest registrerade pulser när Goldstar cocktail användes och i 5-11 ml. För mjukvaro-parametrar så visade det sig att fördröjning av mätning efter att vialen förflyttats till mätkammaren, en ökad fläkttid för statisk elektricitet eliminatorn, och en lägre temperatur resulterade i att ett relativt stort bidrag från troligtvis statisk elektricitet undveks, detta var särskilt viktigt för 210Pb då betapartiklarna har sin poisition nära detta brusbidrag. Den intecknade effektiva dosen från intag av 210Pb vid en årlig konsumtion av 5 kg konserverad tonfisk uppskattades till 27.6 ± 2.1 μSv. Resultaten för den utvecklade metoden visade på goda överenstämmelser när prover med känd mängd av 210Pb analyserades. Den tillämpade metoden var i god överkommelse i både vatten och fiskprover. Den radioaktive dosen från de analyserade skaldjursproven var relativt små med jämförelse till andra radiologiska bidrag som backgrundsstrålning. Däremot, är 210Po en sönderfallsprodukt av 210Pb vilket har ett större dosbidrag, vilket inte inkluderades i de preliminära resultaten. Utbytesbestämningen utfördes via gravimetri och krävde endast en våg med 1 mg noggrannhet. Den totala provberedningstiden var mindre än sex timmar där flera prover kan med fördel beredas samtidigt.

Keywords

radiation dose, TBP, radiochemistry, gravimetry

Citation

URI

https://hdl.handle.net/2077/91525

ISBN

Articles

Department

Defence location

Collections

Masteruppsatser / Medicinsk strålningsvetenskap

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By