Water quality -- Radon-222

ISO 13164-4:2015 describes a test method for the determination of radon-222 (222Rn) activity concentration in non-saline waters by extraction and liquid scintillation counting. The radon-222 activity concentrations, which can be measured by this test method utilizing currently available instruments, are at least above 0,5 Bq l−1 for a 10 ml test sample and a measuring time of 1 h. This test method can be used successfully with drinking water samples and it is the responsibility of the laboratory to ensure the validity of this test method for water samples of untested matrices. Annex A gives indication on the necessary counting conditions to meet the required detection limits for drinking water monitoring.

Qualité de l'eau -- Radon 222

L'ISO 13164-4:2015 spécifie une méthode d'essai permettant de déterminer l'activité volumique du radon 222 (222Ra) dans des eaux non salines par extraction et comptage des scintillations en milieu liquide. Les valeurs d'activité volumique du radon 222 qui peuvent ętre mesurées par cette méthode d'essai ŕ l'aide d'instruments actuellement disponibles, sont au moins supérieures ŕ 0,5 Bq l−1 pour une prise d'essai de 10 ml et un temps de comptage de 1 h. Cette méthode d'essai peut ętre utilisée avec succčs sur des échantillons d'eau potable et il appartient au laboratoire de s'assurer de la validité de cette méthode d'essai pour des échantillons d'eau provenant de matrices non testées. L'Annexe A donne une indication sur les conditions de comptage nécessaires pour obtenir les limites de détection requises pour la surveillance de l'eau potable.

General Information

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Published
Publication Date
07-Jun-2015
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
15-Sep-2020
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ISO 13164-4:2015 - Water quality -- Radon-222
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ISO 13164-4:2015 - Qualité de l'eau -- Radon 222
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13164-4
First edition
2015-06-15
Water quality — Radon-222 —
Part 4:
Test method using two-phase liquid
scintillation counting
Qualité de l’eau — Radon 222 —
Partie 4: Méthode d’essai par comptage des scintillations en milieu
liquide à deux phases
Reference number
ISO 13164-4:2015(E)
ISO 2015
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ISO 13164-4:2015(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2015, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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ii © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 13164-4:2015(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions and symbols.................................................................................................................................................. 1

3.1 Terms and definitions ....................................................................................................................................................................... 1

3.2 Symbols and abbreviated terms............................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 2

5 Reagents and apparatus ............................................................................................................................................................................... 2

5.1 Reagents........................................................................................................................................................................................................ 2

5.2 Apparatus .................................................................................................................................................................................................... 3

6 Sampling ........................................................................................................................................................................................................................ 3

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

6.2 Sampling with source preparation “on site” .................................................................................................................. 3

6.3 Sampling without “on site” source preparation ......................................................................................................... 4

7 Instrument set up and calibration ..................................................................................................................................................... 4

7.1 Preparation of calibration sources ........................................................................................................................................ 4

7.2 Optimization of counting conditions ................................................................................................................................... 4

7.3 Detection efficiency............................................................................................................................................................................. 4

7.4 Blank sample preparation and measurement .............................................................................................................. 5

8 Sample preparation and measurement ........................................................................................................................................ 5

9 Expression of results ........................................................................................................................................................................................ 6

9.1 Calculation of activity per unit of mass .............................................................................................................................. 6

9.2 Standard uncertainty ......................................................................................................................................................................... 6

9.3 Decision threshold ............................................................................................................................................................................... 6

9.4 Detection limit ......................................................................................................................................................................................... 7

9.5 Confidence limits................................................................................................................................................................................... 7

9.6 Calculations using the activity concentration .............................................................................................................. 7

10 Interference control .......................................................................................................................................................................................... 8

11 Quality control ........................................................................................................................................................................................................ 8

12 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 8

Annex A (informative) Set-up parameters and validation data ................................................................................................ 9

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2015 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13164-4:2015(E)
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).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers

to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.

The committee responsible for this document is ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 3,

Radioactivity measurements.

ISO 13164 consists of the following parts, under the general title Water quality — Radon-222:

— Part 1: General principles
— Part 2: Test method using gamma-ray spectrometry
— Part 3: Test method using emanometry
— Part 4: Test method using two-phase liquid scintillation counting
iv © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 13164-4:2015(E)
Introduction

Radioactivity from several naturally occurring and anthropogenic sources is present throughout the

environment. Thus, water bodies (surface waters, ground waters, sea waters) can contain radionuclides

of natural or human-made origin, or both.

— Natural radionuclides, including potassium-40, and those originating from the thorium and uranium

decay series, in particular radium-226, radium-228, uranium-234, uranium-238, and lead-210, can

be found in water for natural reasons (e.g. desorption from the soil and wash-off by rain water) or

can be released from technological processes involving naturally occurring radioactive materials

(e.g. the mining and processing of mineral sands or phosphate fertilizer production and use).

— Human-made radionuclides such as transuranium elements (americium, plutonium, neptunium,

curium), tritium, carbon-14, strontium-90, and some gamma-emitting radionuclides can also be

found in natural waters as a result of authorized routine releases into the environment in small

quantities in the effluent discharged from nuclear fuel cycle facilities. They are also released into

the environment following their use in unsealed form in medicine or industrial applications. They

are also found in the water as a result of past fallout resulting from explosion in the atmosphere of

nuclear devices and accidents such as those that occurred in Chernobyl and Fukushima.

Drinking water can, thus, contain radionuclides at activity concentration which could present a risk to

human health. In order to assess the quality of drinking water (including mineral waters and spring

waters) with respect to its radionuclide content and to provide guidance on reducing health risks by

taking measures to decrease radionuclide activity concentrations, water resources (groundwater, river,

lake, sea, etc.) and drinking water are monitored for their radioactivity content as recommended by the

World Health Organization (WHO) and may be required by some national authorities.

Standard test methods for radon-222 activity concentrations in water samples are needed by test

laboratories carrying out such measurements in fulfilment of national authority requirements.

Laboratories may have to obtain a specific accreditation for radionuclide measurement in drinking

water samples.

The radon activity concentration in surface water is very low, usually below 1 Bq l . In groundwater, the

−1 −1 −1

activity concentration varies from 1 Bq l up to 50 Bq l in sedimentary rock aquifers, from 10 Bq l

−1 −1 −1

up to 300 Bq l in wells, and from 100 Bq l up to 1 000 Bq l in crystalline rocks. The highest activity

concentrations are normally measured in rocks with high concentration of uranium (see Reference [9]).

High variations in the activity concentrations of radon in aquifers have been observed. Even in a region

with relatively uniform rock types, some well water can exhibit radon activity concentration greatly

higher than the average value for the same region. Significant seasonal variations have also been

recorded (see ISO 13164-1:2013, Annex A).

Water can dissolve chemical substances as it passes from the soil surface to an aquifer or spring waters.

The water can pass through or remain for some time in rock, some formations of which can contain a

high concentration of natural radionuclides. Under favourable geochemical conditions, the water can

selectively dissolve some of these natural radionuclides.

Guidance on radon in drinking water supplies provided by WHO in 2008 suggests that controls should be

implemented if the radon concentration of drinking water for public water supplies exceeds 100 Bq l .

It is also recommended that any new, especially public, drinking water supply using groundwater

should be tested prior to being used for general consumption and that if the radon concentration

exceeds 100 Bq l , treatment of the water source should be undertaken to reduce the radon levels to

well below that level (see Reference [10]).

This part of ISO 13164 is one of the series dealing with the measurement of the activity concentration of

radionuclides in water samples.

The origin of radon-222 and its short-lived decay products in water and other measurement methods

are described generally in ISO 13164-1.
© ISO 2015 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13164-4:2015(E)
Water quality — Radon-222 —
Part 4:
Test method using two-phase liquid scintillation counting

WARNING — Persons using this part of ISO 13164 should be familiar with normal laboratory

practice. This part of ISO 13164 does not purport to address all of the safety issues, if any,

associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and

health practices and to ensure compliance with any national regulatory conditions.

IMPORTANT — It is absolutely essential that tests conducted in accordance with this part of

ISO 13164 be carried out by suitably qualified staff.
1 Scope
222

This part of ISO 13164 describes a test method for the determination of radon-222 ( Rn) activity

concentration in non-saline waters by extraction and liquid scintillation counting.

The radon-222 activity concentrations, which can be measured by this test method utilizing currently

available instruments, are at least above 0,5 Bq l for a 10 ml test sample and a measuring time of 1 h.

This test method can be used successfully with drinking water samples and it is the responsibility of the

laboratory to ensure the validity of this test method for water samples of untested matrices.

Annex A gives indication on the necessary counting conditions to meet the required detection limits for

drinking water monitoring.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. 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 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 Terms and definitions and symbols
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 80000-10 apply.

3.2 Symbols and abbreviated terms

For the purposes of this document, symbols and abbreviations defined in ISO 80000-10, as well as the

following symbols, apply.
a massic activity of the sample, in becquerels per gram
© ISO 2015 – All rights reserved 1
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ISO 13164-4:2015(E)

a massic activity of the standard solution at the measuring time, in becquerels per gram

a* decision threshold for the total massic activity, in becquerels per gram
a detection limit for the total massic activity, in becquerels per gram
⊲ ⊳
a , a lower and upper limits of the confidence interval, in becquerels per gram
c activity concentration, in becquerels per litre
m mass of the test sample, in grams

m mass of standard solution used for the preparation of the counting standard, in grams

r blank sample count rate, in reciprocal seconds
r sample gross count rate, in reciprocal seconds

r count rate of the standard in the counting window (alpha + beta), in reciprocal seconds

t blank sample counting time, in seconds
t test sample counting time, in seconds
t calibration sample counting time, in seconds

u(a) standard uncertainty associated with the measurement result; in becquerels per gram

U expanded uncertainty, calculated using U = ku(a), with k = 2, in becquerels per gram

w coefficient equal to 1/(ε m), in reciprocal gram
ε total efficiency
ρ density, in grams per litre
4 Principle
222

Rn is extracted from aqueous solution by means of a scintillation cocktail not miscible with water

(without emulsifier) inside the scintillation vial and counted as the equilibrium with its short lived

[1] [2] [3] [4]
decay products is reached.

The aqueous sample is drawn by the mean of a gas-tight syringe from inside the water volume (i.e. well

below surface) to avoid radon losses during sampling and transferred into a scintillation vial containing

the desired amount of scintillation cocktail. For the same reason, the water sample is injected below

the cocktail surface. The vial is tightly capped, shaken and kept for 3 h preferably in the dark and at

controlled temperature. The sample is then counted by a liquid scintillation counter. Either total counts

222

(alpha + beta) or alpha only counts are considered. In these conditions Rn and its short lived progeny

218 214 214 214
( Po, Pb, Bi, and Po) are measured.
5 Reagents and apparatus
5.1 Reagents

All reagents shall be of recognized analytical grade and, except for 5.1.4, shall not contain any detectable

alpha and beta activity.
2 © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 13164-4:2015(E)
5.1.1 Water, distilled or deionized, complying with ISO 3696, grade 3.
222

Deionized water can contain detectable amounts of Rn and short lived daughters. It is, therefore,

strongly recommended that water be boiled under vigorous stirring and allowed to stand for 1 day

before use. Otherwise, purge it with nitrogen for about 1 h for 2 l.

5.1.2 Scintillation cocktail, commercially available scintillation cocktails, not water miscible.

5.1.3 Ethanol, 95 %.
5.1.4 Radium standard solution.
226

Ra standard solutions shall be provided with calibration certificates containing at least the activity

concentration, measurement uncertainty and/or statement of compliance with an identified metrological

specification.
5.2 Apparatus
5.2.1 Balance.
5.2.2 Wide-mouth glass sample bottles, volume from 500 ml to 1 l.
5.2.3 Wide-mouth Erlenmeyer flask, volume from 500 ml to 1 l.
5.2.4 Gas-tight syringe.

5.2.5 Liquid scintillation counter, preferably with thermostated counting chamber and preferably

ultra-low level counter to achieve better detection limits.
5.2.6 Polyethylene scintillation vials, PTFE coated, volume 20 ml.
5.2.7 Glass scintillation vials, low potassium glass, volume 20 ml.

NOTE PTFE coated polyethylene vials are the best choice since they prevent both the diffusion of the cocktail

into the wall of the vial, radon loss and the absorption of radon from the external environment. Glass vials exhibit

a considerably higher background due to potassium-40 content.
6 Sampling
6.1 General

Since radon is easily desorbed from water sample, care should be taken to avoid analyte losses during

the sampling.
6.2 Sampling with source preparation “on site”
Attach a plastic tube to a faucet with a proper fitting. Insert the oth
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13164-4
Première édition
2015-06-15
Qualité de l’eau — Radon 222 —
Partie 4:
Méthode d’essai par comptage des
scintillations en milieu liquide à deux
phases
Water quality — Radon-222 —
Part 4: Test method using two-phase liquid scintillation counting
Numéro de référence
ISO 13164-4:2015(F)
ISO 2015
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13164-4:2015(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2015

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Tel. + 41 22 749 01 11
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO 13164-4:2015(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes, définitions et symboles .......................................................................................................................................................... 1

3.1 Termes et définitions ......................................................................................................................................................................... 1

3.2 Symboles et abréviations ............................................................................................................................................................... 2

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 2

5 Réactifs et appareillage ................................................................................................................................................................................. 3

5.1 Réactifs ........................................................................................................................................................................................................... 3

5.2 Appareillage............................................................................................................................................................................................... 3

6 Prélèvement de l’échantillon ................................................................................................................................................................... 3

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 3

6.2 Prélèvement de l’échantillon avec préparation in situ de la source ......................................................... 4

6.3 Prélèvement de l’échantillon sans préparation in situ de la source ........................................................ 4

7 Réglage et étalonnage de l’instrument .......................................................................................................................................... 4

7.1 Préparation des sources d’étalonnage................................................................................................................................ 4

7.2 Optimisation des conditions de comptage ...................................................................................................................... 4

7.3 Rendement de détection ................................................................................................................................................................. 4

7.4 Préparation et mesurage du blanc ......................................................................................................................................... 5

8 Préparation et mesurage des échantillons ............................................................................................................................... 5

9 Expression des résultats............................................................................................................................................................................... 6

9.1 Calcul de l’activité par unité de masse ................................................................................................................................ 6

9.2 Incertitude-type ..................................................................................................................................................................................... 6

9.3 Seuil de décision .................................................................................................................................................................................... 7

9.4 Limite de détection .............................................................................................................................................................................. 7

9.5 Limites de l’intervalle de confiance ....................................................................................................................................... 7

9.6 Calculs utilisant l’activité volumique ................................................................................................................................... 8

10 Contrôle des interférences ......................................................................................................................................................................... 8

11 Contrôle de la qualité ....................................................................................................................................................................................... 8

12 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 8

Annexe A (informative) Paramètres de réglage et données de validation .................................................................10

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................14

© ISO 2015 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13164-4:2015(F)
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’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration

du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par

l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

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 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’OMC concernant

les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations

supplémentaires.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 147, Qualité de l’eau, sous–comité

SC 3, Mesurages de la radioactivité.

L’ISO 13164 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Qualité de l’eau — Radon 222:

— Partie 1: Principes généraux
— Partie 2: Méthode d’essai par spectrométrie gamma
— Partie 3: Méthode d’essai par émanométrie

— Partie 4: Méthode d’essai par comptage des scintillations en milieu liquide à deux phases

iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13164-4:2015(F)
Introduction

La radioactivité provenant de sources d’origine naturelle et artificielle est présente partout dans

l’environnement. Par conséquent, les masses d’eau (eaux de surface, eaux souterraines, eau de mer)

peuvent contenir des radionucléides d’origine naturelle ou d’origine artificielle, ou les deux:

— les radionucléides naturels, y compris le potassium 40, et ceux provenant des chaînes de désintégration

du thorium et de l’uranium, notamment le radium 226, le radium 228, l’uranium 234, l’uranium 238,

le plomb 210, peuvent se trouver dans l’eau pour des raisons naturelles (par exemple, désorption par

le sol et lessivage par les eaux pluviales) ou ils peuvent être libérés par des processus technologiques

impliquant des matériaux radioactifs existant à l’état naturel (par exemple, extraction minière et

traitement de sables minéraux ou production et utilisation d’engrais phosphatés);

— les radionucléides artificiels, tels que les éléments transuraniens (américium, plutonium, neptunium,

curium), tritium, carbone 14, strontium 90 et certains adionucléides émetteurs gamma peuvent aussi

se trouver dans les eaux naturelles car la réglementation autorise leur libération périodique dans

l’environnement en faibles quantités dans l’effluent déversé par les installations concernant le cycle du

combustible nucléaire. Ils peuvent également être libérés dans l’environnement suite à leur utilisation

dans le domaine de la médecine nucléaire ou dans des applications industrielles. Il est également possible

de les trouver dans l’eau, en raison des retombées des anciens essais nucléaires atmosphériques et

celles relatives à des accidents tels que ceux qui se sont produits à Tchernobyl et à Fukushima.

L’eau potable peut donc contenir des radionucléides à des valeurs d’activité volumique susceptibles de

présenter un risque pour la santé humaine. Afin d’évaluer la qualité de l’eau potable (y compris les eaux

minérales et les eaux de source) en ce qui concerne sa teneur en radionucléides et afin de fournir des

lignes directrices pour réduire les risques pour la santé humaine en prenant des dispositions destinées

à réduire les valeurs d’activité volumique des radionucléides, la teneur en radioactivité des ressources

en eau (eaux souterraines, rivières, lacs, mers, etc.) et des eaux potables est surveillée conformément

aux recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et peut être exigée par certaines

autorités nationales.

Des méthodes d’essai normalisées permettant de déterminer les valeurs d’activité volumique du

radon 222 dans des échantillons d’eau sont nécessaires pour les laboratoires d’essai réalisant ces

mesures dans le respect des exigences des autorités nationales.

Les laboratoires sont parfois tenus d’obtenir une accréditation spécifique pour la réalisation de mesures

concernant les radionucléides dans les échantillons d’eau potable.

Les valeurs d’activité volumique du radon dans les eaux de surface sont très faibles, généralement

−1 −1 −1

inférieures à 1 Bq l . Dans les eaux souterraines, elles peuvent varier de 1 Bq l à 50 Bq l pour les

−1 −1

aquifères rocheux dans les roches sédimentaires, de 10 Bq l à 300 Bq l pour les puits creusés dans

−1 −1

le sol, et de 100 Bq l à 1 000 Bq l dans les aquifères de roches cristallines. Les valeurs d’activité

volumique les plus élevées sont généralement mesurées dans le socle rocheux à forte concentration en

uranium (voir la Référence [9]).

Les valeurs d’activité volumique du radon dans les aquifères rocheux se caractérisent par leur grande

variabilité. Ainsi dans une région aux types de roches relativement homogènes, certains puits peuvent

présenter des valeurs d’activité volumique du radon largement supérieures à la moyenne de la région. Des

variations saisonnières significatives ont également été enregistrées (voir l’ ISO 13164-1:2013, Annexe A).

Les eaux se chargent en éléments chimiques au cours de leur progression depuis la surface jusqu’à

l’aquifère et/ou l’émergence. Lors de ce parcours, elles vont rencontrer, voire séjourner, dans des roches

dont certaines formations peuvent avoir des teneurs élevées en radionucléides naturels. Lorsque les

conditions géochimiques sont favorables, les eaux peuvent entraîner préférentiellement certains de ces

radionucléides naturels.

Les lignes directrices relatives au radon dans les réseaux d’alimentation en eau potable, fournies par l’OMS

en 2008, suggèrent qu’il convient que des contrôles soient mis en œuvre dès lors que la concentration en

radon de l’eau potable dans les réseaux publics dépasse 100 Bq l . Elles recommandent également que

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ISO 13164-4:2015(F)

tout nouveau réseau (notamment public) d’alimentation en eau potable utilisant des eaux souterraines

fasse l’objet d’essais avant qu’il ne soit utilisé pour la consommation générale et que, si la concentration

en radon dépasse 100 Bq l , il convient d’entreprendre le traitement de la source d’approvisionnement

en eau afin de réduire les concentrations en radon à des niveaux beaucoup plus faibles que ce niveau

(voir la Référence [10]).

La présente partie de l’ISO ISO 13164 fait partie de la série de normes traitant du mesurage de l’activité

volumique des radionucléides dans des échantillons d’eau.

L’origine du radon 222 et de ses descendants à vie courte dans l’eau ainsi que les autres méthodes de

mesure sont décrites de manière générale dans l’ISO 13164-1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13164-4:2015(F)
Qualité de l’eau — Radon 222 —
Partie 4:
Méthode d’essai par comptage des scintillations en milieu
liquide à deux phases

AVERTISSEMENT — Il convient que les utilisateurs de la présente partie de l’ISO 13164

connaissent bien les pratiques courantes de laboratoire. La présente partie de l’ISO 13164 ne

prétend pas aborder tous les éventuels problèmes de sécurité liés à son utilisation. L’utilisateur

a la responsabilité d’établir des pratiques de sécurité et d’hygiène appropriées et de s’assurer de

leur conformité aux réglementations nationales existantes.

IMPORTANT — Il est absolument essentiel que les essais réalisés conformément à la présente

partie de l’ISO 13164 soient effectués par un personnel ayant une qualification adéquate.

1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 13164 spécifie une méthode d’essai permettant de déterminer l’activité

222

volumique du radon 222 ( Ra) dans des eaux non salines par extraction et comptage des scintillations

en milieu liquide.

Les valeurs d’activité volumique du radon 222 qui peuvent être mesurées par cette méthode d’essai à

l’aide d’instruments actuellement disponibles, sont au moins supérieures à 0,5 Bq l pour une prise

d’essai de 10 ml et un temps de comptage de 1 h.

Cette méthode d’essai peut être utilisée avec succès sur des échantillons d’eau potable et il appartient

au laboratoire de s’assurer de la validité de cette méthode d’essai pour des échantillons d’eau provenant

de matrices non testées.

L’Annexe A donne une indication sur les conditions de comptage nécessaires pour obtenir les limites de

détection requises pour la surveillance de l’eau potable.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application 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

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 donnés dans l’ISO 80000-10 s’appliquent.

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ISO 13164-4:2015(F)
3.2 Symboles et abréviations

Pour les besoins du présent document, les symboles et abréviations définis dans l’ISO 80000-10, ainsi

que les symboles suivants, s’appliquent.
a activité massique de l’échantillon, en becquerels par gramme

a activité massique de la solution étalon au moment du mesurage, en becquerels par gramme

a* seuil de décision pour l’activité massique totale, en becquerels par gramme
a limite de détection pour l’activité massique totale, en becquerels par gramme
⊲ ⊳

a , a limites inférieure et supérieure de l’intervalle de confiance, en becquerels par gramme

c activité volumique, en becquerels par litre
m masse de la prise d’essai, en grammes

m masse de la solution étalon utilisée pour la préparation de l’étalon de comptage, en grammes

r taux de comptage du blanc, en secondes inverses
r taux de comptage brut de la prise d’essai, en secondes inverses

r taux de comptage de l’étalon dans la fenêtre de comptage (alpha + bêta), en secondes inverses

t durée de comptage du blanc, en secondes
t durée de comptage de la prise d’essai, en secondes
t durée de comptage de l’échantillon d’étalonnage, en secondes
u(a) incertitude-type associée au résultat de mesure, en becquerels par gramme

U incertitude élargie, calculée en utilisant U = ku(a), avec k = 2, en becquerels par gramme

w coefficient égal à 1/(ε m), en grammes inverses
ε rendement total
ρ masse volumique, en grammes par litre
4 Principe
222

Le Rn est extrait d’une solution aqueuse au moyen d’un cocktail scintillant non miscible à l’eau

(sans agent émulsifiant) à l’intérieur d’un flacon à scintillations et compté dès que l’équilibre avec ses

[1] [2] [3] [4]
descendants à vie courte est atteint.

L’échantillon aqueux est prélevé au moyen d’une seringue étanche aux gaz et insérée à l’intérieur du

volume d’eau (c’est-à-dire bien au-dessous de la surface) afin d’éviter les pertes de radon durant le

prélèvement de l’échantillon et transféré dans un flacon à scintillations contenant la quantité souhaitée

de cocktail scintillant. Pour la même raison, l’échantillon d’eau est injecté sous la surface du cocktail. Le

flacon est fermé hermétiquement, secoué et conservé pendant 3 h, de préférence à l’abri de la lumière

et à une température contrôlée. L’échantillon est ensuite compté à l’aide d’un compteur à scintillations

en milieu liquide. Soit le nombre de coups totaux (alpha + bêta) soit seulement le nombre de coups alpha

222 218 214 214

est pris en compte. Dans ces conditions, le Rn et ses descendants à vie courte ( Po, Pb, Bi et

214
Po) sont mesurés.
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ISO 13164-4:2015(F)
5 Réactifs et appareillage
5.1 Réactifs

Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue et, excepté pour 5.1.4, ne doivent pas

présenter d’activité alpha et bêta détectable.
5.1.1 Eau, distillée ou déionisée, conforme à la qualité 3 de l’ISO 3696.
222

L’eau déionisée peut contenir des quantités détectables de Rn et de ses descendants à vie courte. Il est

donc fortement recommandé de faire bouillir l’eau en l’agitant vigoureusement, puis de la laisser reposer

pendant une journée avant de l’utiliser. Sinon, la purger avec de l’azote pendant environ 1 h pour 2 l.

5.1.2 Cocktail scintillant, cocktails scintillants disponibles dans le commerce, non miscibles à l’eau.

5.1.3 Éthanol, 95 %.
5.1.4 Solution étalon de radium.
226

Les solutions étalons de Ra doivent être accompagnées de certificats d’étalonnage comprenant

au moins l’activité volumique, l’incertitude de mesure et/ou une déclaration de conformité à une

spécification métrologique identifiée.
5.2 Appareillage
5.2.1 Balance.
5.2.2 Flacons en verre à col large, volume compris entre 500 ml et 1 l.
5.2.3 Erlenmeyer à col large, volume compris entre 500 ml et 1 l.
5.2.4 Seringue étanche aux gaz.

5.2.5 Compteur à scintillations en milieu liquide, équipé de préférence d’une chambre de comptage

thermostatée et d’un compteur ultra-bas niveau pour atteindre de meilleures limites de détection.

5.2.6 Flacons à scintillations en polyéthylène, garnis de PTFE, volume 20 ml.

5.2.7 Flacons à scintillations en verre, verre à faible teneur en potassium, volume 20 ml.

NOTE Les flacons en polyéthylène garnis de PTFE sont les mieux adaptés car ils empêchent à la fois la

diffusion du cocktail dans la paroi du flacon, la perte de radon et l’absorption du radon depuis l’environnement

extérieur. Les flacons en verre présentent un bruit de fond très élevé dû à la teneur en potassium 40.

6 Prélèvement de l’échantillon
6.1 Généralités

Étant donné que le radon est facilement dégazé de l’échantillon d’eau, il convient d’éviter les pertes

d’analyte durant le prélèvement de l’échantillon.
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ISO 13164-4:2015(F)
6.2 Prélèvement de l’échantillon avec préparation in situ de la source

Fixer un tube en plastique sur un robinet à l’aide d’un raccord approprié. Insérer l’autre extrémité du

tube dans un Erlenmeyer à col large (5.2.3). Laisser un flux constant d’eau s’écouler et déborder du

flacon pendant environ 2 min. Régler le flux de manière à éviter les turbulences, les bulles et les volumes

vides aussi bien dans le tube que dans le flacon.

Prélever l’aliquote d’échantillon d’eau à l’aide d’une seringue étanche aux gaz (5.2.4) en insérant l’aiguille

bien au-dessous de la surface.
6.3 Prélèvement de l’échantillon sans préparation in situ de la source

Fixer un tube en plastique sur un robinet à l’aide d’un raccord approprié. Insérer l’autre extrémité du

tube dans un flacon en verre borosilicaté à col large (5.2.2). Laisser un flux constant d’eau s’écouler et

déborder du flacon pendant environ 2 min. Régler le flux de manière à éviter les turbulences, les bulles

et les volumes vides aussi bien dans le tube que dans le flacon. Retirer doucement le tube et visser à fond

le bouchon en évitant de laisser de l’air dans le goulot. Un flacon de 1 l convient généralement pour le

prélèvement de l’échantillon.

Il convient de transporter l’échantillon au laboratoire et de l’analyser si possible dans les 48 h qui

suivent. Il convient de ne jamais congeler ni surchauffer l’échantillon. Il est recommandé de conserver

l’échantillon à une température ne dépassant pas celle de l’eau prélevée.
7 Réglage et étalonnage de l’instrument
7.1 Préparation des sources d’étalonnage
226

Transférer une masse précisément connue, m , de la solution étalon Ra 5.1.4) dans un flacon à

scintillations de 20 ml (5.2.6 ou 5.2.7). Soit a l’activité massique au moment du mesurage. Diluer avec de

l’eau de laboratoire (5.1.1) (voir l’ISO 3696) jusqu’à la masse préalablement choisie (par exemple 10 g).

Ajouter le cocktail scintillant (5.1.2). Conserver l’échantillon pendant au moins 30 jours de façon à

atteindre l’équilibre séculaire.
222

Il est également possible d’utiliser une solution étalon de Rn, si elle est disponible. Dans ce cas, le

comptage peut être effectué 3 h après sa préparation. Étant donné que le radium 226 n’est pas extrait dans

la phase organique, son émission alpha n’affecte pas l’étalonnage du rendement de détection du radon 222.

7.2 Optimisation des conditions de comptage

Il est possible d’utiliser un comptage alpha + bêta ou un comptage alpha en appliquant la discrimination

alpha-bêta (voir les instructions du fabricant).

Lorsque la discrimination alpha-bêta est appliquée, le bruit de fond et le rendement alpha sont tous deux

généralement faibles; en pratique il est constaté qu’une limite de détection beaucoup plus faible peut

être atteinte.

Régler la fenêtre de comptage de manière à exclure les canaux affectés par la photoluminescence et la

chimiluminescence.

NOTE Étant donné qu’il n’y a pas d’eau dans la phase du cocktail scintillant, l’affaiblissement lumineux est

faible et constant et aucune correction de l’affaiblissement lumineux n’est donc nécessaire.

7.3 Rendement de détection

Soit r le taux de comptage des coups de la source d’étalonnage dans la fenêtre de comptage (alpha + bêta).

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ISO 13164-4:2015(F)
Déterminer le rendement de détection:
rr−
S 0
ε = (1)
am⋅
Il convient de définir les limites d’acceptation du rendement.

NOTE ε inclut à la fois l’efficacité de comptage et le rendement d’extraction. Les valeurs habituelles se situent

222 218 214 214 214

entre 400 % et 500 % (émissions alpha de Rn, Po et Po et émissions bêta de Pb et Bi). ). Si seul un

comptage alpha est utilisé, une valeur ε inférieure (≤ 300 %) est à prévoir.

Il est conseillé de vérifier la linéarité de la méthode. Il convient d’évaluer le rendement en utilisant des

sources d’étalonnage dont les activités couvrent la totalité de l’étendue de mesure.

Une estimation plus précise du rendement peut être obtenue en préparant et en mesurant un nombre

suffisant de sources d’étalonnage.

Il convient de vérifier les rendements selon une périodicité établie par le laboratoire et en cas de

changements de matériaux [par exemple, cocktail scintillant (5.1.2)] ou lorsque des opérations de

maintenance sont effectuées sur le compteur à scintillations (5.2.5). Il est nécessaire d’effectuer une

vérification ou un nouvel étalonnage lorsque les préalables au contrôle qualité de l’instrument ne sont

pas respectés.
7.4 Préparation et mesurage du blanc

Transférer la quantité choisie (par exemple, 10 g) d’eau de laboratoire dégazée (5.1.1) dans le flacon à

scintillations (5.2.6 ou 5.2.7). Ajouter le cocktail scintillant (5.1.2) et secouer.

Après la séparation des phases, un temps d’attente de 3 h au moins doit être utilisé avant de commencer le

comptage. Compter l’échantillon de blanc en utilisant les conditions choisies. Soit r le taux de comptage

mesuré dans la fenêtre de comptage.

Il convient de définir les limites d’acceptation des blancs, également d’après la limite de détection

[5]
souhaitée. Pour ce faire, il est conseillé d’utiliser des cartes de contrôle.

Il est recommandé de compter les blancs pendant le même temps de comptage que pour les

échantillons habituels.

Il convient de mesurer les blancs selon une périodicité établie par le laboratoire (par exemple, tous

les mois) et en cas de changements de matériaux [par exemple, lot de cocktails scintillants (5.1.2)]

ou lorsque des opérations de maintenance sont effectuées sur le compteur à scintillations (5.2.5). Il

est nécessaire d’effectuer une vérification ou un nouvel étalonnage lorsque les préalables au contrôle

qualité de l’instrument (voir Article 11) ne sont pas respectés.
8 Préparation et mesurage des échantillons

Transférer dans le flacon à scintillations (5.2.6 ou 5.2.7) la quantité choisie de cocktail scintillant (5.1.2)

(par exemple 10 ml). Peser le flacon.

Il convient d’effectuer cette opération au laboratoire. Le flacon bouché, contenant le cocktail scintillant

et pesé, peut être transporté en vue d’effectuer le prélèvement in situ de l’échantillon.

A l’aide d’une seringue étanche aux gaz (5.2.4), prélever lentement une aliquote d’échantillon dans

l’échantillon global contenu
...

Questions, Comments and Discussion

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