Determinació d’índexs d’activitat alfa total i beta total per escintil•lació líquida

Abstract

Un dels interessos de la societat actual és conèixer l’impacte de l’activitat humana en el medi ambient, especialment quan aquesta fa ús de materials radioactius. En aquest sentit, a més dels episodis de contaminació radioactiva, és important conèixer els nivells d’exposició a les fonts naturals de radioactivitat i l’efecte de les activitats humanes sobre la redistribució dels materials amb radioactivitat natural (NORM, Natural Ocurring Radioactive Materials), ja que aquests es troben àmpliament distribuïts i tenen un efecte global sobre la població molt superior al de la indústria nuclear. Aquesta necessitat requereix disposar de metodologia senzilla i fàcilment aplicable a matrius diverses, que a més proporcioni resultats fiables en un temps curt.

El contingut radioactiu pot ser estimat de forma ràpida a partir dels índexs d’activitat alfa total i beta total, que informen de manera global sobre la presència de radionúclids en una mostra. El seu coneixement permet prendre decisions sobre la viabilitat d’un ús o una aplicació concreta, així com de la necessitat de fer determinacions de radionúclids específics, que suposa anàlisis més llargues i costoses. L’Organització Mundial de la Salut estableix valors paramètrics per a aquests índexs en les seves directrius sobre la qualitat de l’aigua de consum i molts països estableixen controls basats en aquests índexs per al control radiològic de l’aigua per al consum humà.

La determinació d’índexs d’activitat s’ha realitzat tradicionalment mitjançant detectors proporcionals de flux continu de gas o detectors d’escintil•lació sòlida. En els darrers anys, la tècnica d’escintil•lació líquida ha esdevingut una alternativa a les tècniques clàssiques, doncs permet la determinació simultània dels dos paràmetres a partir de quantitats de mostra petites, procediments senzills i temps de mesura curts. La mesura d’índexs d’activitat per escintil•lació líquida depèn de diversos factors, alguns dels quals poden ser controlats fàcilment (tipus de vial, relació mostra/escintil•lador, paràmetre de discriminació), mentre d’altres resulten més difícils de controlar (energies d’emissió, matriu).

Donat l’impacte sobre la societat i l’economia que tenen els resultats analítics, és necessari dur a terme activitats per a l’assegurament de la qualitat del treball realitzat. En aquest sentit, la implantació de sistemes de gestió de la qualitat als laboratoris d’acord amb normes internacionals com la UNE-EN ISO/IEC 17025:2005 garanteix que una entitat satisfarà els requeriments de qualitat necessaris pel que fa a la gestió i formació del personal, l’adequació de les condicions ambientals del laboratori, la seguretat, l’emmagatzematge, conservació i identificació de les mostres, la conservació dels registres, el manteniment i calibratge dels instruments, i la utilització de mètodes documentats adequadament i tècnicament validats.

En aquesta tesi doctoral s’han estudiat àmpliament els paràmetres que afecten la mesura per escintil•lació i s’ha desenvolupat metodologia analítica per a la determinació de l’activitat alfa total i beta total en aigües continentals i de consum per escintil•lació líquida com a mètode de garbellat. A partir d’aquests estudis s’ha treballat per fer aquestes determinacions en matrius més complexes. Així la metodologia s’ha validat també per a la determinació d’aquests paràmetres en aigua de mar i s’han realitzat estudis per a la seva determinació en sòls.

Un segon aspecte en què s’ha treballat en aquesta tesi doctoral ha estat la gestió de la qualitat al laboratori analític en el marc de la norma UNE-EN ISO/IEC 17025:2005. En aquest sentit, el treball presentat descriu la implantació i manteniment d’un sistema de garantia de qualitat al Laboratori de Radiologia Ambiental per a l’acreditació de les activitats que s’hi realitzen, incloent la metodologia desenvolupada per a la determinació d’índexs d’activitat alfa total i beta total en mostres d’aigua.

"Determination of gross alpha and gross beta activities by liquid scintillation"

Modern societies are concerned about the levels of exposure to natural sources of radioactivity and the effect that human activities have on the redistribution of naturally occurring radioactive materials (NORM), since these have a global effect on the population much higher than that of the nuclear industry.

The radioactive content can be estimated from two parameters: gross alpha and gross beta activities, which give global information about the presence of alpha and beta emitters in a sample, in order to decide about the viability of a use or application. These values can also be helpful to decide whether determinations of specific radionuclides, which require longer and more expensive procedures, are necessary. This is the case of the World Health Organization guidelines on the quality of drinking water, which are the basis to establish the radiological control of water for human consumption in many countries. However, for gross alpha and gross beta to be useful tools in environmental radioactivity control, it is necessary to dispose of analytical methods which can be easily applicable to different matrices and provide reliable results in a short time.

In this thesis, the parameters affecting the simultaneous measurement of gross alpha and gross beta activities using liquid scintillation were studied and analytical methods validated for such determinations in environmental samples, from waters of different kinds (surface, underground and human consumption) to more complex matrices such as marine waters and soils.

Given the impact that analytical results produce on society and economy, it is necessary to carry out activities to ensure the quality of the results produced by analytical laboratories. A second aspect the thesis deals with is quality management at the analytical laboratory following the norm UNE-EN ISO/IEC 17025:2005. A Quality Management System was implemented in the Environmental Radiology Laboratory for the accreditation of the assays carried out, including the method for the determination of gross alpha and gross beta activities in water samples previously validated.