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地下水の滞留時間が短い場合のトレーサーとしての利用を目的としたSのLSC検出手法の改良
Improved approach for LSC detection of S aiming at its application as tracer for short groundwater residence times.
PMID: 31351333 DOI: 10.1016/j.jenvrad.2019.106022.
抄録
脆弱な）帯水層における地下水の滞留時間を把握することは、関連する地下水資源の持続可能な管理に不可欠である。関連する調査のための強力なツールとして、天然に存在する放射性同位体を水の年齢指標として利用することが挙げられる。しかし、適切な放射性核種の数が限られているため、1 年未満の地下水年齢を対象とした研究はほとんど行われていない。この期間をカバーする可能性のある天然放射性核種として、S（半減期87.4日）があります。Sは大気中で継続的に生成され、雨とともに地下水に移行します。地下には自然起源のSが存在しないため、このような若い地下水のS活性濃度の低下を年代判定に利用することができます。しかし、降水中のS活性は非常に低く（したがって地下水中のS活性はさらに高い）、液体シンチレーションカウンティング（LSC）に基づいた適切な分析プロトコルを必要とします。これは、大量の試料が必要とされることと、試料のSO負荷が高い可能性があることに起因しており、地下水の滞留時間が短い場合の指標としてのSの適用範囲を制限していることが判明した。本論文では、天然水サンプル中のSを検出するためのLSCをベースとした改良された簡単なアプローチを紹介します。我々は、カクテル中のS含有BaSOの均質な懸濁液を可能にするために、シンチレーションカクテルとしてInsta-Gel Plusを使用することをお勧めします。装置の設定で推奨される改善点は、LSC（TriCarb 3170 Tr/SL）のカウントウィンドウ、パルス減衰識別器の設定、およびバースト設定の前の遅延に関するものです。これらの設定により、以前は天然水サンプルから事前に濃縮されていたSの低活性濃度を測定することができ、最大1500mgのSO負荷が含まれているため、統計的信頼性が高くなっています。
The knowledge of groundwater residence times in (vulnerable) aquifers is essential for the sustainable management of the associated groundwater resources. A powerful tool for related investigations is the application of naturally occurring radioisotopes as water age indicators. However, due to the limited number of suitable (i.e. omnipresent, short-lived and easily detectable) radionuclides only few studies focus on groundwater ages below one year. A natural radionuclide that does have the potential to cover this time range is S (87.4 day half-life). S is continually produced in the upper atmosphere and transferred with the rain to the groundwater. Since no natural sources of S exist in the subsurface the decrease of the S activity concentration in such young groundwater can be used for the determination of its age. Still, S activities in precipitation (and hence even more in groundwater) are very low and necessitate appropriate analytical protocols based on liquid scintillation counting (LSC). This turns out to be challenging due to the required large sample volumes and due to potentially high SO loads of the samples, both limiting the range of possible applications of S as indicator for short groundwater residence times. In the paper we present an improved straightforward LSC based approach for the detection of S in natural water samples. We recommend using Insta-Gel Plus as scintillation cocktail for allowing a homogeneous suspension of S-containing BaSO in the cocktail. The recommended improvements in instrument setting concern the LSC (TriCarb 3170 Tr/SL) counting window, the pulse decay discriminator setting and the delay before burst setting. The settings allow measuring low activity concentrations of S, which was previously pre-concentrated from natural water samples, containing SO loads of up to 1500 mg with a reasonably high statistical reliability.
Copyright © 2019. Published by Elsevier Ltd.