ISO 4721:2024

Water quality — Strontium 90 — Test method using ICP-MS

This document specifies methods to determine strontium-90 (90Sr) by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The mass concentrations obtained can be converted into activity concentrations. The method described in this document is applicable to test samples of supply water, drinking water, rainwater, surface and ground water, as well as cooling water, industrial water, domestic and industrial wastewater after proper sampling and handling and test sample preparation. The limit of detection depends on the sample volume, the instrument used, the background count rate, the detection efficiency and the chemical yield. In this document, the limit of detection of the method using currently available apparatus and chemical pre-concentration, is approximately 5 Bq·l−1, which is lower than the WHO criteria for safe consumption of drinking water (10 Bq·l−1)[4]. The method described in this document covers the measurement of 90Sr in water at activity concentrations up to 1 000 Bq·l−1. Samples with higher activity concentrations than 1 000 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. Filtration of the test sample is necessary for the method described in this document. The analysis of 90Sr 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 — Strontium 90 — Méthode d’essai par ICP-MS

Le présent document spécifie les méthodes de détermination du strontium-90 (90Sr) par spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Sur la base des concentrations en masses obtenues, les activités massiques peuvent-être calculées. La méthode décrite dans le présent document est applicable à des échantillons d’eau potable, d’eau de pluie, d’eau de surface, d’eau souterraine, d’eau de mer, d’eau de refroidissement, d’eaux industrielles et d’eaux usées domestiques et industrielles, une fois que le prélèvement, la manipulation 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, du rendement de détection et du rendement du traitement chimique. La limite de détection de la méthode décrite dans le présent document, avec l’appareillage actuellement disponible et une préconcentration chimique, est d’environ 5 Bq·l−1, soit une valeur à laquelle la consommation d’eau potable est considérée comme sûre au regard des critères de l’OMS (10 Bq·l−1)[4]. La présente méthode couvre le mesurage du 90Sr dans l’eau à des niveaux d’activité volumique allant jusqu’à 1 000 Bq·l−1. Il est possible de mesurer, après dilution, des échantillons présentant une activité volumique supérieure à 1 000 Bq·l−1. La méthode décrite dans le présent document est applicable lors d’une situation d’urgence. Cette méthode requiert la filtration de l’échantillon pour essai et ne couvre pas l’analyse du 90Sr adsorbé sur les matières en suspension. L’analyse de la fraction insoluble requiert une étape de minéralisation non couverte par le présent 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

• Status: Published
• Publication Date: 01-Dec-2024
• ICS: 13.060.60 - Examination of physical properties of water
• ICS: 17.240 - Radiation measurements
• Technical Committee: ISO/TC 147/SC 3 - Radioactivity measurements
• Drafting Committee: ISO/TC 147/SC 3/WG 14 - ICP/MS
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 02-Dec-2024
• Due Date: 02-Dec-2024
• Completion Date: 02-Dec-2024

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 4721
First edition
Water quality — Strontium 90 —
2024-12
Test method using ICP-MS
Qualité de l’eau — Strontium 90 — Méthode d’essai par ICP-MS
Reference number
© ISO 2024
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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 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 2
5 Principle . 3
6 Sampling and sample storage . 5
7 Chemical reagents and equipment . 5
7.1 General .5
7.2 Chemical reagents .5
7.3 Apparatus .6
8 Chemical separation . 6
9 Quality control . 6
9.1 General .6
9.2 Variables that can influence the measurement .7
9.3 Instrument verification .7
9.4 Method verification .8
10 Expression of results . 8
10.1 General .8
10.2 Data analysis .8
10.3 Background .8
10.4 Mass bias evaluation .9
10.5 Use of naturally occurring stable strontium as chemical yield tracer .9
10.5.1 Internal standard . .9
10.5.2 Determination of stable strontium concentration .10
10.5.3 Mass bias evaluation .11
10.5.4 Sample mass concentration .11
10.5.5 Limit of detection .11
10.5.6 Limit of quantification . .11
10.6 Isotope dilution method using an enriched isotope spike .11
10.6.1 General .11
10.6.2 Isotope spike solution .11
10.6.3 Mass bias evaluation . 12
10.6.4 Sample mass concentration . 12
10.6.5 Limit of detection . 12
10.6.6 Limit of quantification . . 13
10.7 Conversion of mass concentration to mass activity . 13
10.8 Conversion from mass to volume units . 13
11 Test report .13
Annex A (informative) Chemical separation of strontium by crown ether-based extraction
−1
chromatographic resin — Sample strontium solution in 4 mol·l HNO .15
Annex B (informative) Chemical separation of strontium by strontium-specific extraction
−1
chromatographic resin — Sample strontium solution in 0,01 mol·l HNO . 17
Annex C (informative) Chemical separation of strontium for large volume water samples by
cation exchange resin and strontium-specific extraction chromatographic resin . 19
Bibliography .21

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 documents 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.
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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 Technical Committee 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 production and use
of phosphate fertilisers).
55 59 63 90 99
— Anthropogenic radionuclides, such as Fe, Ni, Ni, Sr and Tc, transuranic elements (e.g. Np, Pu,
60 137
Am, 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 are
[1]
usually controlled before being discharged into 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 Chernobyl 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 routin
...

Norme
internationale
ISO 4721
Première édition
Qualité de l’eau — Strontium 90 —
2024-12
Méthode d’essai par ICP-MS
Water quality — Strontium 90 — Test method using ICP-MS
Numéro de référence
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 2
5 Principe. 4
6 Prélèvement et conservation des échantillons . 5
7 Réactifs chimiques et appareillage . 5
7.1 Généralités .5
7.2 Réactifs chimiques .6
7.3 Appareillage .6
8 Séparation chimique . 7
9 Contrôle de la qualité . 7
9.1 Généralités .7
9.2 Variables susceptibles d’influer sur le mesurage .7
9.3 Vérification de l’instrument .7
9.4 Vérification de la méthode .8
10 Expression des résultats . 8
10.1 Généralités .8
10.2 Analyse des données .9
10.3 Bruit de fond .9
10.4 Biais de masse .9
10.5 Utilisation d’isotopes naturels de Sr comme traceur chimique .10
10.5.1 Étalon interne .10
10.5.2 Concentration de Sr stable .11
10.5.3 Biais de masse .11
10.5.4 Concentration en masse de l’échantillon. 12
10.5.5 Limite de détection . 12
10.5.6 Limite de quantification . 12
10.6 Méthode de la dilution isotopique utilisant des solutions de dopage enrichie en isotope . 12
10.6.1 Généralités . 12
10.6.2 Solution de dopage enrichie en isotope . . 12
10.6.3 Biais de masse . 13
10.6.4 Concentration en masse de l’échantillon. 13
10.6.5 Limite de détection . 13
10.6.6 Limite de quantification . 13
10.7 Conversion de la concentration en masse en activité massique . 13
10.8 Conversion des unités de masse en unités de volume .14
11 Rapport d’essai . 14
Annexe A (informative) Séparation chimique du strontium par chromatographie d’extraction
utilisant une résine éther-couronne — Solution échantillon de strontium en milieu
−1
4 mol·l HNO .16
Annexe B (informative) Séparation chimique du strontium par chromatographie d’extraction
avec une résine spécifique au strontium — Solution échantillon en milieu HNO
−1
à 0,01 mol·l .18
Annexe C (informative) Séparation chimique du strontium pour des échantillons d’eau de
grand volume par résine échangeuse cationique et par résine de chromatographie
d’extraction spécifique au strontium .20

iii
Bibliographie .22

iv
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 propriété 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 brevet.
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.

v
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 le H, le C, le K et ceux provenant des chaînes de désintégration
210 210 222 226 228 227 232
du thorium et de l’uranium, notamment le Pb, le Po, le Rn, le Ra, le Ra, l’ Ac, le Th,
231 234 238
le Pa , l’ U ou l’ 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 le Fe, le Ni, le Ni, le Sr et le Tc, mais
aussi des éléments transuraniens (américium, plutonium, neptunium, curium) et certains radionucléides
60 137
é
...