ISO 4685:2024
(Main)Water quality — Radium 226 — Test method using ICP-MS
Water quality — Radium 226 — Test method using ICP-MS
This document specifies methods to determine 226Ra concentration by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The mass concentrations obtained can be converted into activity concentrations. The method is applicable to test samples of drinking water, rainwater, surface and ground water, after proper sampling and handling, and test sample preparation. The detection limit depends on the sample volume, the instrument used, the background count rate, the detection efficiency, the counting time and the chemical yield. The detection limit of the method described in this document, using currently available equipment, is approximately 10 mBq·l-1, which is better than the WHO criteria for safe consumption of drinking water (1 Bq·l-1). This method covers the measurement of 226Ra in water at activity concentrations between 0,001 Bq·l−1 and 100 Bq·l−1. Samples with concentrations higher than 1 Bq·l−1 can be measured if a dilution is performed. The method described in this document is applicable in the event of an emergency situation. In this method, filtration of the test sample is necessary. The analysis of 226Ra adsorbed to suspended matter is not covered by this method. The analysis of the insoluble fraction requires a mineralization step that is not covered by this document. In this case, the measurement is made on the different phases obtained. It is the user’s responsibility to ensure the validity of this test method for the water samples tested.
Qualité de l’eau — Radium 226 — Méthode d’essai par ICP-MS
Le présent document spécifie les méthodes de détermination de la concentration du 226Ra par spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Sur la base de la concentration en masse obtenue, l’activité volumique peut-être calculée. La méthode est applicable à des échantillons d’eau potable, d’eau de pluie, d’eau de surface et d’eau souterraine, une fois que le prélèvement, l’échantillonnage et la préparation des échantillons pour essai ont été effectués en bonne et due forme. La limite de détection dépend du volume de l’échantillon, de l’instrument utilisé, du bruit de fond de l’instrument, de la sensibilité de l’instrument, du temps d’acquisition et du rendement du traitement chimique. La limite de détection de la méthode décrite dans le présent document, avec l’équipement actuellement disponible, est d’environ 10 mBq⋅l−1, c’est-à-dire une valeur à laquelle la consommation d’eau potable est considérée comme très sûre au regard des critères de l’OMS (1 Bq·l−1). La présente méthode couvre le mesurage du 226Ra dans l’eau à des niveaux d’activité volumique compris entre 0,001 Bq·l−1 et 100 Bq·l−1. Il est possible de mesurer, après dilution, des échantillons présentant une activité volumique supérieure à la limite supérieure de 1 Bq·l−1. La méthode décrite dans le présent document est applicable lors d’une situation d’urgence. Dans la présente méthode, il est nécessaire de filtrer l’échantillon pour essai. L’analyse du 226Ra adsorbé sur les matières en suspension n’est pas couverte par la présente méthode. L’analyse de la fraction insoluble requiert une étape de minéralisation non couverte par ce document. Le cas échéant, le mesurage est effectué sur les différentes phases obtenues. Il incombe à l’utilisateur de s’assurer de la validité de la présente méthode d’essai pour les échantillons d’eau soumis à essai.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 4685
First edition
Water quality — Radium 226 — Test
2024-01
method using ICP-MS
Qualité de l’eau — Radium 226 — Méthode d’essai par ICP-MS
Reference number
© ISO 2024
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Term, definitions and symbols . 2
3.1 Terms and definitions .2
3.2 Symbols .2
4 Principle . 3
5 Sampling and sample storage . 4
6 Chemical reagents and equipment . 5
6.1 General .5
6.2 Chemical reagents .5
6.3 Equipment .5
7 Separation . 5
8 Quality control . 6
8.1 General .6
8.2 Variables that can influence the measurement .6
8.3 Instrument verification .6
8.4 Method verification .7
9 Expression of results . 7
9.1 Data analysis .7
9.2 Background .7
9.3 Internal standard .7
9.4 Internal calibration .8
9.5 Detection limit .8
9.6 Limit of quantification .8
9.7 Conversion of mass concentration to activity concentration .9
9.8 Conversion from mass to volume units .9
10 Test report . 9
Annex A (informative) Chemical separation of Ra using a cation exchange and a crown ether
[20],[21],[22],[23]
based extraction chromatography resin . .11
Bibliography . 14
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 3, Radioactivity measurements.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Radionuclides are present throughout the environment; thus, water bodies (e.g. surface waters, ground
waters, sea waters) contain radionuclides, which can be of either natural or anthropogenic origin:
3 14 40
— Naturally-occurring radionuclides, including H, C, K and those originating from the thorium and
210 210 222 226 228 227 232 231 234 238
uranium decay series, in particular Pb, Po, Rn, Ra, Ra, Ac, Th, Pa, U, and U,
can be found in water bodies due to either natural processes (e.g. desorption from the soil and runoff by
rain water) or released from technological processes involving naturally occurring radioactive materials
(e.g. mining, mineral processing, oil, gas, and coal production, water treatment and the production and
use of phosphate fertilisers).
55 59 63 90 99
— Anthropogenic radionuclides such as Fe, Ni, Ni, Sr, Tc, transuranic elements (e.g. Np, Pu, Am,
60 137
and Cm), and some gamma emitting radionuclides such as Co and Cs can also be found in natural
waters. Small quantities of anthropogenic radionuclides can be discharged from nuclear facilities to the
environment as a result of authorized routine releases. The radionuclides present in liquid effluents
[1]
are usually controlled before being discharged to the environment and water bodies. Anthropogenic
radionuclides used for medical and industrial applications can be released to the environment after use.
Anthropogenic radionuclides are also found in waters due to contamination from fallout resulting from
above-ground nuclear detonations and accidents such as those that have occurred at the Chornobyl and
Fukushima nuclear facilities.
Radionuclide activity concentrations in water bodies can vary according to local geological characteristics
and climatic conditions and can be locally and temporally enhanced by releases from nuclear facilities
[2][3]
during planned, existing, and emergency exposure situations. Some drinking water sources can thus
contain radionuclides at activity concentrations that can present a human health risk. The World Health
[4]
Organization (WHO) recommends to routinely monitor radioactivity in drinking waters and to take
proper actions when needed to minimize the health risk.
National regulations usually specify the activity concentration limits that are authorized in drinking waters,
water bodies and liquid effluents to be discharged to the environment. These limits can vary for planned,
existing, and emergency exposure situations. As an example, during either a planned or existing situation,
226 −1 [4]
the WHO guidance level for Ra in drinking water is 1 Bq·l , see NOTES 1 and 2. Compliance with these
limits is assessed by measuring radioactivity in water samples and by comparing the results obtained, with
[6]
their associated uncertainties, as specified by ISO/IEC Guide 98-3 and ISO 5667-20.
NOTE 1 If the value is not specified in Annex 6 of Reference [4], the value has been calculated using the formula
provided in Reference [4] and the dose coefficient data from References [7] and [8].
NOTE 2 The guidance level calculated in Reference [4] is the activity concentration that results in an effective dose
−1 −1
of 0,1 mSv·a to members of the public for an intake of 2 l·d of drinking water for one year. This is an effective
dose that represents a very low level of risk to human health and which is not expected to give rise to any detectable
[4]
adverse health effects.
This document contains method(s) to support laboratories, which need to determine Ra in water samples.
The method(s) described in this document can be used for various types of waters. Minor modifications
such as sample volume and counting time can be made if needed to ensure that the decision threshold,
detection limit, and uncertainties are below the required limits. This can be done for several reasons such as
emergency situations, lower national guidance limits and operational requirements.
v
International Standard ISO 4685:2024(en)
Water quality — Radium 226 — Test method using ICP-MS
WARNING — Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice. This
document does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its use. It is
the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices
IMPORTANT — It is essential that tests conducted according to this document be carried out by
suitably trained staff.
1 Scope
This document specifies methods to determine Ra concentration by inductively coupled plasma mass
spectrometry (ICP-MS). The mass concentrations obtained can be converted into activity concentrations.
The method is applicable to test samples of drinking water, rainwater, surface and ground water, after
proper sampling and handling, and test sample preparation.
The detection limit depends on the sample volume, the instrument used, the background count rate, the
detection efficiency, the counting time and the chemical yield. The detection limit of the method described
-1
in this document, using currently available equipment, is approximately 10 mBq·l , which is better than the
-1 [4]
WHO criteria for safe consumption of drinking water (1 Bq·l ).
226 −1
This method covers the measurement of Ra in water at activity concentrations between 0,001 Bq·l and
−1 −1 [9]
100 Bq·l . Samples with concentrations higher than 1 Bq·l can be measured if a dilution is performed.
The method described in this document is applicable in the event of an emergency situation.
In this method, filtration of the test sample is necessary. The analysis of Ra adsorbed to suspended matter
is not covered by this method. The analysis of the insoluble fraction requires a mineralization step that is
not covered by this document. In this case, the measurement is made on the different phases obtained.
It is the user’s responsibility to ensure the validity of this test method for the water samples tested.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
me a s ur ement (GUM: 1995)
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms
(VIM)
ISO 5667-1, Water quality — Sampling — Part 1: Guidance on the design of sampling programmes and sampling
techniques
ISO 5667-3, Water quality — Sampling — Part 3: Preservation and handling of water samples
ISO 5667-10, Water quality — Sampling — Part 10: Guidance on sampling of waste water
ISO 17294-1:2004, Water quality — Application of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) —
Part 1: General guidelines
ISO 17294-2:2023, Water quality — Application of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) —
Part 2: Determination of selected elements including uranium isotopes
ISO 80000-10, Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
3 Term, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/IEC Guide 98-3, ISO/IEC Guide 99
and ISO 80000-10 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.2 Symbols
Table 1 — Symbols
Symbol Description Unit
-1
c Specific activity corresponding to one gram of the radionuclide Bq·g
s
-1
L Detection limit in mass concentration, the lowest mass concentration that can be Bq·kg
D
considered statistically different from a blank sample
-1
L Limit of quantification, the lowest mass concentration that can be quantified g·kg
Q
with statistical uncertainty
f Correction factor
m Mass of sample kg
m/z Mass to charge ratio measured by ICP-MS —
m Mass of the calibration standard tracer added to sample g
c
m Mass of calibration standard solution added to standard g
cs
m Mass of the internal standard added to blank and sample g
IS
m Mass of the internal standard solution added to a blank or a sample g
ISS
-1
N Counts per second measured when performing ICP-MS measurement of a blank Counts·s
sample at a given mass-to-charge ratio
-1
Average number of counts per second for several blank samples measured by Counts·s
N
ICP-MS at a given mass-to-charge ratio
U Expanded uncertainty and the coverage factor k with k = 1,2,…, U=k · u —
u Uncertainty such as counts per second, mass added etc. —
-1
u(c) Standard uncertainty of the activity concentration result Bq·kg
u(ρ) Standard uncertainty associated with the measurement result —
-1
u(ρ ) Standard uncertainty associated with conversion from mass to volume units of g·g
V
the calibration standard solution
-1
ρ Analyte mass for a given radionuclide per sample unit mass g·g
-1
ρ Mass concentration of the calibration standard solution g·g
c
-1
ρ Mass of internal standard element or isotope per unit mass of the internal stand- g·g
IS
ard solution.
TTaabbllee 11 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Description Unit
-1
ρ Conversion from mass to volume units g·l
V
V Volume of sample l
z Electric charge of an ion
4 Principle
The principles of analysis using ICP-MS are described in ISO 17294-1 and ISO 17294-2.
226 238
Ra is natural in origin, occurring in the U decay chain.
226 [9],[10]
ICP-MS has been successfully used to measure the concentration of Ra in water samples.
The results can be converted to activity concentrations using the specific activity as a conversion factor
given in Table 2.
226 [11]
Table 2 — Ra half-life and specific activity
Half-life Specific activity
Isotope
−1
years Bq·g
3 10
Radium-226 1,600·(7)·10 3,658·(16)·10
An example of the limit of detection that can be obtained with ICP-MS is given in Table 3, with a typical
measurement time of several minutes per sample, including sample uptake, analysis time and washout
before the next sample.
[9],[10]
Table 3 — Examples of detection limit
Limit of detection Limit of detection
Isotope
−1 −1
μg·l Bq·l
-7
Radium-226 2,70·10 0,01
Measurement by ICP-MS is affected by several interferences, which are shown in Table 4.
Table 4 — Ra interferences affecting ICP-MS measurement
Interference name Description Ra interference
An isotope with a similar mass to
Isobaric None
the analyte
86 140
Sr Ce
87 139
Sr La
88 138
Sr Ba
40 146
Ca Nd
209 16 1
Bi O H
Isotopes combining in the plasma
208 18
Polyatomic to form an ion with a similar mass Pb O
186 40
to the analyte
Os Ar
188 38
Os Ar
190 36
Os Ar
186 40
W Ar
203 23
Tl Na
Isotopes with one or two mass
units superior or inferior than the
Tailing analyte to measure with a relative- None
ly high abundance (>10 ) relative
to analyte
It is important to ensure that all potential interferences have been removed prior to measurement.
Polyatomic interference is the most significant type of interference affecting Ra measurement by ICP-MS.
The half-life of Ra for ICP-MS measurement means direct measurement without chemical separation is
possible. A pre-concentration and chemical separation can be required prior to measurement if removal
of elements that can form polyatomic interferences is required. The test method is based on chemical
separation of Ra from interfering elements by ion-exchange and extraction chromatography followed by
ICP-MS analysis.
It is important to know the interference decontamination factor. This can initially be assessed by running
stable element standards at increasing concentrations to monitor the impact at m/z= 226.
If any interference has an impact on the Ra result that cannot be corrected for, then the result cannot be
considered to be valid.
The sample can be measured directly, if necessary, after filtration (at 0,45 µm porosity), without chemical
separation of radium. In this case, it is necessary to use a matrix effect correction with an internal standard,
205 195
as described in ISO 17294-1. An internal standard, for example Tl or Pt, is added to correct the matrix
effects.
To quantify any potential interference coming from the reagents, a blank sample is prepared in the same
way as the test sample. This blank sample is prepared using laboratory water.
5 Sampling and sample storage
Sampling, handling and storage of the water shall be done as specified in ISO 5667-1, ISO 5667-3 and
ISO 5667-10 and guidance is given for different types of water in References [12] to [19]. It is important that
the laborator
...
Norme
internationale
ISO 4685
Première édition
Qualité de l’eau — Radium 226 —
2024-01
Méthode d’essai par ICP-MS
Water quality — Radium 226 — Test method using ICP-MS
Numéro de référence
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 2
3.1 Termes et définitions .2
3.2 Symboles .2
4 Principe. 3
5 Échantillonnage et conservation des échantillons . 4
6 Réactifs chimiques et équipement . 5
6.1 Généralités .5
6.2 Réactifs chimiques .5
6.3 Équipement .5
7 Séparation . 5
8 Contrôle qualité . 6
8.1 Généralités .6
8.2 Variables susceptibles d’influer sur le mesurage .6
8.3 Vérification de l’instrument .6
8.4 Vérification de la méthode .7
9 Expression des résultats . 7
9.1 Analyse des données .7
9.2 Bruit de fond .8
9.3 Étalon interne .8
9.4 Étalonnage interne .9
9.5 Limite de détection .9
9.6 Limite de quantification .9
9.7 Conversion de la concentration en masse en activité volumique .9
9.8 Conversion des unités de masse en unités de volume .10
10 Rapport d’essai . 10
Annexe A (informative) Séparation chimique du radium 226 par purification sur résine
échangeuse de cations suivie d’une extraction par chromatographie sur résine éther
[20],[21],[22],[23]
couronne .11
Bibliographie . 14
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l’eau, sous-comité SC 3,
Mesurages de la radioactivité.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les radionucléides sont présents partout dans l’environnement. Dès lors, les masses d’eau (par exemple, les
eaux de surface, les eaux souterraines, les eaux de mer) contiennent des radionucléides d’origine naturelle
ou anthropique:
3 14 40
— les radionucléides naturels, y compris H, C, K et ceux provenant des chaînes de désintégration du
210 210 222 226 228 227 232 231 234 238
thorium et de l’uranium, notamment Pb, Po, Rn, Ra, Ra, Ac, Th, Pa, U ou U
peuvent se trouver dans l’eau en raison de processus naturels (par exemple, la désorption par le sol
ou le lessivage par les eaux pluviales) ou bien ils peuvent être libérés par des procédés technologiques
mettant en œuvre des matières radioactives existant à l’état naturel (par exemple, l’extraction minière,
le traitement de sables minéraux, la production de carburant, de gaz ou de charbon, le traitement des
eaux et la production et l’utilisation d’engrais phosphatés);
55 59 63 90 99
— les radionucléides engendrés par l’activité humaine, tels que Fe, Ni, Ni, Sr, Tc, mais aussi
des éléments transuraniens (américium, curium, neptunium, plutonium) et certains radionucléides
60 137
émetteurs gamma tels que Co et Cs peuvent également être présents dans les eaux naturelles. De
petites quantités de radionucléides sont rejetées dans l’environnement par les installations du cycle du
combustible lors des rejets périodiques autorisés. Les radionucléides dans les effluents liquides font
[1]
généralement l’objet de contrôles avant d’être rejetés dans l’environnement et les masses d’eau. Des
radionucléides, utilisés dans le cadre d’applications médicales et industrielles, sont également libérés
dans l’environnement après usage. Les radionucléides d’origine anthropiques sont aussi présents dans
les eaux du fait de contaminations par retombées d’éléments radioactifs rejetés dans l’atmosphère lors
de l’explosion de dispositifs nucléaires ou lors d’accidents nucléaires, tels que ceux de Tchernobyl et de
Fukushima.
L’activité volumique des radionucléides dans les masses d’eau peut varier en fonction des caractéristiques
géologiques et des conditions climatiques locales, et peut être renforcée localement et dans le temps par
les rejets d’installations nucléaires dans des situations d’exposition planifiée, d’exposition d’urgence et
[2][3]
d’exposition existante. L’eau potable est alors susceptible de contenir des radionucléides à des valeurs
d’activité volumique qui pourraient présenter un risque sanitaire. L’Organisation mondiale de la santé (OMS)
[4]
recommande une surveillance régulière de la radioactivité des eaux potables et la mise en place d’actions
adéquates si besoin est afin de limiter le plus possible le risque pour la santé humaine.
Les législations nationales spécifient généralement les limites autorisées d’activité volumique dans les eaux
potables, les masses d’eau et les effluents liquides rejetés dans l’environnement. Ces limites sont susceptibles
de varier dans le cas de situations d’exposition planifiée, existante ou d’urgence. À titre d’exemple, pendant
une situation planifiée ou existante, la valeur de référence de l’OMS pour l’activité volumique dans l’eau
−1[4]
potable est de 1 Bq·l pour le radium 226, voir les NOTES 1 et 2. La conformité à ces limites peut être
évaluée à partir des résultats de mesure et des incertitudes qui y sont associées, comme précisé par le Guide
[6]
98-3 de l’ISO/IEC et l’ISO 5667-20.
NOTE 1 Si cette valeur n’est pas précisée dans l’Annexe 6 de la Référence [4], elle est calculée à l’aide de l’équation
donnée dans la Référence [4] et du coefficient de dose des Références [7] et [8].
NOTE 2 La limite indicative calculée par la Référence [4] correspond à l’activité volumique pour une consommation
−1 −1
de 2 l∙j d’eau potable pendant un an à une dose effective de 0,1 mSv·a pour un individu moyen. Cette dose effective
présente un niveau de risque très faible qui ne devrait pas entraîner d’effets indésirables et détectables pour la santé.
[4]
La méthode détaillée dans le présent document a pour objectif de répondre aux besoins des laboratoires
déterminant Ra dans des échantillons d’eau. La méthode décrite dans le présent document est applicable
à divers types d’eaux. Il est possible d’apporter des modifications mineures, par exemple au volume d’un
échantillon ou à la durée de comptage, afin de s’assurer que le seuil de décision, la limite de détection et les
incertitudes sont inférieurs aux limites requises. Ces modifications peuvent être effectuées dans le cadre
d’une situation d’urgence, de limites indicatives nationales inférieures et d’obligations opérationnelles, etc.
v
Norme internationale ISO 4685:2024(fr)
Qualité de l’eau — Radium 226 — Méthode d’essai par ICP-MS
AVERTISSEMENT — Il convient que l’utilisateur du présent document connaisse bien les pratiques
courantes de laboratoire. Le présent document n’a pas pour but de traiter tous les problèmes de
sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il est de la responsabilité de l’utilisateur de la
norme d’établir des pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité.
IMPORTANT — Il est absolument essentiel que les essais réalisés conformément au présent document
soient effectués par du personnel qualifié.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les méthodes de détermination de la concentration du Ra par spectrométrie
de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Sur la base de la concentration en masse obtenue,
l’activité volumique peut-être calculée.
La méthode est applicable à des échantillons d’eau potable, d’eau de pluie, d’eau de surface et d’eau
souterraine, une fois que le prélèvement, l’échantillonnage et la préparation des échantillons pour essai ont
été effectués en bonne et due forme.
La limite de détection dépend du volume de l’échantillon, de l’instrument utilisé, du bruit de fond de
l’instrument, de la sensibilité de l’instrument, du temps d’acquisition et du rendement du traitement
chimique. La limite de détection de la méthode décrite dans le présent document, avec l’équipement
−1
actuellement disponible, est d’environ 10 mBq⋅l , c’est-à-dire une valeur à laquelle la consommation d’eau
−1 [4]
potable est considérée comme très sûre au regard des critères de l’OMS (1 Bq·l ).
La présente méthode couvre le mesurage du Ra dans l’eau à des niveaux d’activité volumique compris
−1 −1
entre 0,001 Bq·l et 100 Bq·l . Il est possible de mesurer, après dilution, des échantillons présentant une
−1 [9]
activité volumique supérieure à la limite supérieure de 1 Bq·l .
La méthode décrite dans le présent document est applicable lors d’une situation d’urgence.
Dans la présente méthode, il est nécessaire de filtrer l’échantillon pour essai. L’analyse du Ra adsorbé
sur les matières en suspension n’est pas couverte par la présente méthode. L’analyse de la fraction insoluble
requiert une étape de minéralisation non couverte par ce document. Le cas échéant, le mesurage est effectué
sur les différentes phases obtenues.
Il incombe à l’utilisateur de s’assurer de la validité de la présente méthode d’essai pour les échantillons d’eau
soumis à essai.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM:
1995)
Guide ISO/IEC 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et termes
associés (VIM)
ISO 5667-1, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 1: Recommandations relatives à la conception des
programmes et des techniques d’échantillonnage
ISO 5667-3, Qualité de l’eau — Échantillonnage — Partie 3: Conservation et manipulation des échantillons d’eau
ISO 5667-10, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 10: Lignes directrices pour l'échantillonnage des eaux
résiduaires
ISO 17294-1:2004, Qualité de l'eau — Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif
(ICP-MS) — Partie 1: Lignes directrices générales
ISO 17294-2:2023, Qualité de l'eau — Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif
(ICP-MS) — Partie 2: Dosage des éléments sélectionnés y compris les isotopes d'uranium
ISO 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions du Guide ISO/IEC 98-3, Guide ISO/IEC 99 et
de l’ISO 80000-10, ainsi que les suivants s’appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.2 Symboles
Tableau 1 — Symboles
Symbole Description Unité
-1
c Activité spécifique correspondant à un gramme du radionucléide Bq·g
s
-1
L Limite de détection en concentration en masse, à savoir la plus petite concentra- Bq·kg
D
tion en masse pouvant être considérée comme statistiquement différente de celle
d’un blanc
-1
L Limite de quantification, à savoir la plus petite concentration en masse pouvant g·kg
Q
être quantifiée avec une incertitude statistique
f Facteur de correction
m Masse de l’échantillon kg
m/z Rapport masse sur charge mesuré par ICP-MS —
m Masse d’étalon de référence (traceur) ajoutée à l’échantillon g
c
m Masse de solution étalon de référence ajoutée à l’échantillon g
cs
m Masse d’étalon interne ajoutée au blanc et à l’échantillon g
IS
m Masse de solution étalon interne ajoutée à un blanc ou à un échantillon g
ISS
-1
N Coups par seconde mesurés lors du mesurage par ICP-MS d’un blanc pour un coups·s
rapport masse sur charge donné
-1
Nombre moyen de coups par seconde pour plusieurs blancs mesurés par ICP-MS coups·s
N
pour un rapport masse sur charge donné
U Incertitude élargie avec un facteur d’élargissement k avec k = 1, 2,…, U = k · u —
u Incertitude liée, par exemple, aux coups par seconde, à la masse ajoutée, etc. —
TTaabblleeaauu 11 ((ssuuiitte)e)
Symbole Description Unité
-1
u(c) Incertitude-type associée au résultat de l’activité volumique Bq·kg
u(ρ) Incertitude-type associée au résultat de mesure —
-1
u(ρ ) Incertitude-type associée à la conversion des unités de masse en unités de g·g
V
volume de la solution d’étalonnage
-1
ρ Masse de l’analyte, pour un radionucléide donné, par unité de masse d’échantillon g·g
-1
ρ Concentration en masse de la solution d’étalonnage g·g
c
-1
ρ Masse d’élément ou d’isotope étalon interne par unité de masse de la solution g·g
IS
étalon interne
-1
ρ Conversion des unités de masse en unités de volume g·l
V
V Volume de l’échantillon l
z Charge d’un ion
4 Principe
Les principes de l’analyse par ICP-MS sont décrits dans l’ISO 17294-1 et l’ISO 17294-2.
Le radium 226 est un radionucléide d’origine naturelle qui fait partie de la chaîne de désintégration de
l’uranium 238.
La spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS) s’est avérée satisfaisante pour mesurer
[9],[10]
la concentration de radium 226 dans des échantillons d’eau.
Les résultats peuvent être convertis en activités volumiques, l’activité spécifique indiquée dans le Tableau 2
servant de facteur de conversion.
226 [11]
Tableau 2 — Demi-vie et activité spécifique du Ra
Demi-vie Activité spécifique
Isotope
−1
années Bq·g
3 10
radium 226 1,600·(7)·10 3,658·(16)·10
Le Tableau 3 donne un exemple de limite de détection pouvant être obtenue par ICP-MS, pour une durée
de mesurage classique de plusieurs minutes par échantillon, durée qui comprend le prélèvement de
l’échantillon, le temps d’analyse et le nettoyage avant passage à l’échantillon suivant.
[9],[10]
Tableau 3 — Exemples de limite de détection
Limite de détection Limite de détection
Isotope
−1 −1
μg·l Bq·l
−7
radium 226 2,70·10 0,01
Plusieurs types d’interférences, présentées dans le Tableau 4, influent sur le mesurage par ICP-MS.
Tableau 4 — Interférences influant sur le mesurage de Ra par ICP-MS
Type d’interférence Description Interférents
Un isotope stable ou radioactif
Isobarique a une masse similaire à celle de Aucun
l’analyte
86 140
Sr Ce
87 139
Sr La
88 138
Sr Ba
40 146
Ca Nd
Des isotopes stables ou radioactifs
209 16 1
Bi O H
se combinent dans le plasma pour
208 18
Polyatomique Pb O
former un ion de masse similaire à
186 40
Os Ar
celle de l’analyte
188 38
Os Ar
190 36
Os Ar
186 40
W Ar
203 23
Tl Na
Des isotopes de masse m+1, m+2,
m-1 et m-2 par rapport à l’analyte,
Sensibilité en abondance d’abondance relativement élevée Aucun
(>10 ) par rapport à l’analyte, sont
présents
Il est important de s’assurer de l’élimination de toute interférence potentielle avant le mesurage. Les
principales interférences influant sur le mesurage du Ra par ICP-MS sont de type polyatomique.
La demi-vie de Ra permet de réaliser un mesurage direct sans séparation chimique lors de l’analyse par
ICP-MS. Une préconcentration et une séparation chimique peuvent être nécessaires avant le mesurage s’il
est requis d’éliminer des éléments susceptibles d’engendrer des interférences polyatomiques. La méthode
d’essai consiste à réaliser une séparation chimique du Ra d’avec des éléments interférents par une
chromatographie d’échange d’ions et par une extraction par chromatographie, suivie de la mesure par ICP-
MS.
Il est important de connaître le facteur de décontamination des interférents. Celui-ci peut être évalué au
départ par l’analyse d’éléments étalons stables à des concentrations croissantes afin de surveiller les effets à
m/z = 226 avant et après la séparation chimique ou instrumentale.
Si les effets d’une interférence sur le résultat de mesure de Ra ne peuvent être corrigés, le résultat ne peut
alors pas être considéré comme valide.
L’échantillon peut être mesuré directement, si nécessaire, après filtration (sur un filtre de porosité 0,45 µm),
sans séparation chimique du radium. Dans ce cas, il est nécessaire de corriger l’effet de matrice à l’aide d’un
205 195
étalon interne, par exemple Tl ou Pt, en suivant l’ISO 17294-1.
Afin de quantifier toute interférence potentielle qui serait due aux réactifs, un blanc est préparé de la même
manière que l’échantillon pour essai, avec de l’eau pour laboratoire.
5 Échantillonnage et conservation des échantillons
L’échantillonnage, la manipulation et la conservation de l’eau doivent être effectués en suivant l’ISO 5667-1,
l’ISO 5667-3 et l’ISO 5667-10. Des recommandations relatives aux différents types d’eau sont données
dans les Références [12] à [19]. Il est important de transmettre au laboratoire un échantillon réellement
représentatif, qui n’ait pas été altéré ou modifié au cours de son transport ou de sa conservation.
L’échantillon est filtré au moyen d’un filtre de porosité 0,45 μm afin d’éliminer les matières en suspension.
On peut utiliser un filtre à plus petite taille de pores, toutefois la filtration pourrait prendre plus de temps et
devenir chronophage. Après filtration, l’échantillon doit
...
Questions, Comments and Discussion
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